Onze hersenen blijken veel warmer dan gedacht; in sommige hersengebieden stijgt het kwik op bepaalde momenten zelfs tot bijna 41 graden Celsius!
“Decennialang namen artsen aan dat een gezonde hersentemperatuur constant is en gelijk is aan de lichaamstemperatuur,” zo legt onderzoeker Nina Rzechorzek aan Scientias.nl uit. “Maar verschillende klinische studies hebben aangetoond dat metingen van de lichaamstemperatuur ons niet kunnen vertellen welke temperaturen in de hersenen voorkomen. Die hersentemperatuur moeten we dus ook meten.” En bij patiënten die met hersenschade op de IC liggen, wordt dat ook regelmatig gedaan. “Ons begrip van de menselijke hersentemperatuur is voornamelijk gebaseerd op onderzoek onder patiënten met hersenschade, waarbij middels een boorgat in de schedel vrij nauwkeurig de temperatuur op een enkele plek in de hersenen gemeten kan worden.” Bij het interpreteren van die metingen lopen artsen echter stelselmatig tegen een probleem aan: ze weten niet wat een normale hersentemperatuur is. “Het resultaat is dat sommige patiënten met hersenschade nu behandeld worden om een ‘normale’ hersentemperatuur te bewerkstelligen, terwijl we eigenlijk niet weten wat nu echt ‘normaal’ is. Het is dan ook belangrijk om uit te zoeken wat een gewone hersentemperatuur is en in hoeverre deze onder gezonde mensen kan variëren. Zo kunnen artsen namelijk vaststellen of de hersentemperatuur die ze bij hun patiënten meten abnormaal is of niet en of een behandeling nodig is.”
MRS
En dat is exact wat Rzechorzek en collega’s nu hebben gedaan. Ze hebben 40 gezonde proefpersonen verzameld en de temperatuur van de hersenen van deze proefpersonen enige tijd gemonitord. Daaraan kwam overigens geen boor te pas; sinds enige tijd is het mogelijk om de hersentemperatuur vast te stellen met behulp van een techniek die magnetische resonantiespectroscopie wordt genoemd en waarbij een scan van de hersenen wordt gemaakt. Met behulp van deze techniek hebben onderzoekers nu de temperatuur van uiteenlopende hersengebieden van gezonde mensen vastgesteld en zijn ze tevens nagegaan in hoeverre die temperatuur door de tijd heen fluctueert. En in hoeverre die ook van mens tot mens verschilt. Het levert een aantal heel opvallende conclusies op.
Conclusies
Zo blijkt de temperatuur van gezonde menselijke hersenen veel hoger te kunnen oplopen dan gedacht. “We verwachtten wel dat deze temperatuur hoger zou liggen dan de lichaamstemperatuur,” zo stelt Rzechorzek. Maar toch wisten de proefpersonen de onderzoekers nog te verrassen. “De hoogste temperatuur die we gemeten hebben, was 40,9 graden Celsius.” Opzienbarend, zo vindt onderzoeker John O’Neill. “Voor mij is de ontdekking dat het gezonde menselijke brein temperaturen kan bereiken die elders in het lichaam als koorts gediagnosticeerd zouden worden, het meest verrassend. Zulke hoge temperaturen zijn eerder wel gemeten in mensen met hersenschade, maar daarvan werd aangenomen dat ze het resultaat waren van die hersenbeschadiging.”
“In het verleden werd wel aangenomen dat dergelijke temperaturen schadelijk zouden zijn voor de hersencellen,” voegt Rzechorzek toe. “Maar geen van de gescande mensen had een hoge lichaamstemperatuur – ze waren allemaal gezond en koortsvrij – en er is geen bewijs dat een temperatuur van 40,9 graden Celsius abnormaal is het voor het menselijk brein of dat het direct schadelijk is voor menselijke hersencellen.”
Fluctuaties
“Overigens is het belangrijk om op te merken dat alleen delen van het brein zulke hoge temperaturen bereiken. En we suggereren zeker ook niet dat deze hersengebieden ook de hele tijd door zo warm zijn.” Sterker nog: één van de andere opvallende conclusies is dat de hersentemperatuur van mensen door de tijd heen best wel fluctueert. “De gezonde hersentemperatuur verandert door de dag heen.” Zo blijkt de temperatuur van de hersenen gedurende de dag met wel 1 graad Celsius te fluctueren. Daarbij werden de hoogste hersentemperaturen in de middag gemeten en de laagste in de nacht.
Vrouwen zijn warmer
Voor vrouwen blijkt dan ook nog te gelden dat hun hersentemperatuur beïnvloedt wordt door hun menstruatiecyclus. In de periode tussen hun eisprong en menstruatie ligt hun hersentemperatuur door de bank genomen 0,4 graden Celsius hoger dan bij vrouwen die in het eerste deel van hun cyclus zitten.
Leeftijd
“Een andere verrassing was dat de temperatuur hoger lag in oudere hersenen,” zo stelt Rzechorzek. Hoewel het leeftijdsverschil tussen de onderzochte proefpersonen beperkt was (de oudste was 40 jaar oud en de jongste 20) was er qua temperatuur toch een duidelijk verschil tussen de jongste en oudste hersenen. Rzechorzek en collega’s hebben ook wel ideeën over hoe ze de warmere hersenen van oudere mensen verklaren kunnen. “Aangezien de bloedstroom in het brein heel belangrijk is voor de afvoer van hitte, speculeren wij dat veroudering van de bloedvaten in het brein van invloed is op de voornaamste methode die wij mensen tot onze beschikking hebben om ons brein af te laten koelen. Nader onderzoek is nodig om dat te bevestigen, maar als het brein warmer wordt naarmate we ouder worden, zou dat bij kunnen dragen aan ouderdomgerelateerde aandoeningen, zoals dementie.”
Hersenschade
Naast dat de onderzoekers 40 gezonde mensen bestudeerden, bogen ze zich ook over eerder verzamelde data van 114 mensen die met hersenschade in het ziekenhuis lagen. Ook daar liep de temperatuur van de hersenen uiteen, zo moeten de onderzoekers vaststellen. En nog veel sterker dan bij de gezonde proefpersonen: van 32.6 tot wel 42,3 graden Celsius. Van 100 van de 114 patiënten was voldoende data beschikbaar om vast te stellen hoe de temperatuur van de hersenen door de dag heen veranderde. En ook dat levert interessante inzichten op. Zo stuitten de onderzoekers op een correlatie tussen dagelijkse variaties in de hersentemperatuur en de overlevingskansen van de patiënten. Patiënten waarbij de hersentemperatuur door de dag heen voorspelbaar veranderde, bleken een kleinere kans te hebben om te overlijden dan patiënten waarbij de temperatuur van de hersenen door de dag heen niet volgens een vast ritme veranderde. Het roept een interessante vraag op, zo meent Rzechorzek. “Kan het herstellen van het dagelijkse ritme in hersentemperatuur de overlevingskansen van patiënten met hersenschade vergroten?” Vervolgonderzoek zal dat moeten uitwijzen.
Vervolgvragen
Wat we dankzij de 40 gezonde proefpersonen nu wél reeds weten, is dat de temperatuur van de hersenen een stuk dynamischer en daarmee ook spannender is dan gedacht. Dat gezegd hebbende, leidt het onderzoek echter vooral tot nóg meer vragen. “Wat ons recente onderzoek duidelijk maakt is dat menselijke hersencellen zich in een omgeving met dynamische temperaturen bevinden; temperaturen die door de dag heen veranderen. En als dat dagelijkse ritme verloren gaat – of minder sterk tot uiting komt – dan zou dat bij kunnen dragen aan ouderdomgerelateerde hersenziekten. We hebben ideeën over hoe dat in zijn werk zou kunnen gaan en zijn die nu aan het testen. Dus houd ons in de gaten!” Maar er zijn meer aspecten die nader onderzocht moeten worden. “Hoewel we vrij veel weten over hoe de lichaamstemperatuur gereguleerd wordt (het brein speelt daarin een belangrijke rol), weten we relatief weinig over hoe de temperatuur van de hersenen gereguleerd wordt, dus dat is ook iets waar in de toekomst naar gekeken moet worden.” En zo zijn er naar aanleiding van het onderzoek nog wel meer vragen te bedenken. “Hoe beïnvloeden de variaties in de normale menselijke hersentemperatuur het functioneren van de hersencellen? Hoe werkt het brein onder optimale temperaturen en wat gebeurt er wanneer de temperatuur niet optimaal is? Hoe varieert de hersentemperatuur bij slaapstoornissen, epilepsie, beroertes, hersentumoren, dementie, mentale ziekten en ontstekingen of infecties in de hersenen? En hoe varieert de menselijke hersentemperatuur tijdens het slapen, als mensen ploegendiensten draaien, ouder worden, zwanger zijn of in de menopauze terechtkomen?” somt Rezechorzek desgevraagd zomaar een paar vervolgvragen op.
Opmaat naar meer
Het meest recente onderzoek naar de temperatuur van onze hersenen is dan ook vooral de opmaat naar meer. “De activiteit van hersencellen is afhankelijk van de temperatuur,” benadrukt Rezechorzek. “Dat weten we al heel lang en dat geldt ook voor andere zoogdiersoorten. Over het algemeen sturen hersencellen signalen sneller uit bij hogere temperaturen en trager bij lage temperaturen. Bij extreme temperaturen stoppen de hersencellen volledig met functioneren. Er is dus een optimaal temperatuurbereik waarbij de hersencellen op hun best zijn, maar tot we dit onderzoek gingen doen, wisten we niet hoe dat temperatuurbereik er voor mensen uitzag. Nu we dat wel weten, gebruiken we de gevonden temperaturen in het laboratorium om te zien hoe ze het functioneren van de menselijke hersencellen die we daar opkweken, beïnvloeden.”
Over de temperatuur van onze hersenen is het laatste woord dan ook zeker nog niet gezegd. En nader onderzoek is uitermate belangrijk. “We moeten onze denkwijze over de temperatuur van het menselijk brein veranderen,” vindt Rzechorzek. “Niet alleen omwille van patiënten met hersenbeschadiging, maar ook om beter te gaan begrijpen hoe het brein werkt, zodat we ook patiënten met andere hersenproblemen in de toekomst beter kunnen helpen.”
