Physio Rep：“脑进水”之谜已解，那脑脱水时会发生什么？
2018-08-26 佚名 中国生物技术网
近日，一项研究表明，当大脑脱水时，部分脑区域会发生膨胀，神经信号也会随之加剧，完成单调任务时变得更加困难。
近日，一项研究表明，当大脑脱水时，部分脑区域会发生膨胀，神经信号也会随之加剧，完成单调任务时变得更加困难。
美国乔治亚理工学院的运动生理学家通过对大脑扫描和测试简单重复任务的反应性，对大量出汗且没有补充水分的志愿者们进行了研究。体液损失使大部分人在完成任务的过程中都出现了更多的失误，而且他们的大脑中的某些区域也出现了明显变化。
功能磁共振成像图像表明脑室增大以及丘脑变小。图片来源：Georgia Tech / Christopher Moore
研究人员还发现，即使没有脱水，疲劳和高温都会削弱受测者的表现，但是水分流失会使表现削弱两倍以上。
乔治亚理工学院生物科学系教授Mindy Millard-Stafford说：“我们想要弄清楚运动和热应激是否会对认知功能产生影响，以及脱水造成的影响。我们发现了一种经历两步衰退的现象。”
高温、紧张和意外
研究人员希望，此类研究能够让人们意识到，繁重的体力劳动和补水不及时所造成的认知能力衰退可能会危及职业安全，尤其是那些需要使用重型机器或军事装备的工作。认知能力衰退还会削弱运动员在竞技体育中的表现。
该研究的第一作者，乔治亚理工学院的Matt Wittbrodt说：“我的哥哥在一家钢铁厂做实习生，我去那里找过他，那里非常热，从而使我产生了对这个课题的兴趣。此外，所有的工作人员都穿着保护服。我想要弄清楚如何帮助他们在这种环境中防止意外。”Millard-Stafford和Wittbrodt现在是埃默里大学的博士后研究员。他们这项研究于8月22日发表在《Physiological Reports》上，由美国运动医学基金会资助。
脑室增大
在实验中，当受测者在运动、出汗和饮水时，大脑中央一个名为脑室的充满液体的区域会收缩。但如果受测者在运动的时候保持脱水，脑室则会增大。
Mindy Millard-Stafford教授是美国运动医学基金会的前主席。在这幅图的背景中，一位志愿者躺在测量身体成分的设备上，另一位志愿者在一个很热的房间内进行运动。图片来源：Georgia Tech / Christopher Moore
功能磁共振成像(fMRI)揭示出了这种差异。奇怪的是，这些脱水的受测者的脑室增大似乎与他们在任务中的表现削弱没有太大关系。
Millard-Stafford说：“这种脑结构变化在所有受测者中都是一致的。但是他们在测试任务中的表现差异却无法用大脑区域体积变化来解释。”另外，神经放电模式的变化也出现在脱水期间。
Wittbrodt说：“参与完成任务的大脑区域似乎比以前更加活跃了，此外，不参加任务的大脑区域也变得活跃。我认为后者可能身体发出的信号：‘我脱水了’。”
研究人员从受测者的背部收集汗液，然后分析电解质和其他生物化学物质浓度。图片来源： Georgia Tech / Christopher Moore
单调的任务
测试的任务是无意识和重复性的。在连续20分钟内，受测者们要在屏幕上出现黄色方块的时候敲击按键。有时候这些方块以固定模式出现，有的时候随机出现。总之，这项任务非常枯燥乏味。
Wittbrodt说：“这项任务有助于我们避免复杂任务背后的认知复杂性，将认知转化为简单的运动输出。这项任务能够测试人们用来完成直接的、重复性运动的神经处理过程。”
过去的研究表明，这种任务能够反映出参与到现实生活中运动功能所涉及的神经处理过程，尤其是体力劳动或军事训练过程中的那些常见的重复性动作。这种单调性会导致注意力不集中，而热、紧张和体液流失会加剧这种情况。
与出汗相关的科学
十三名受测者在三种不同的场景下完成该任务。
1. 刚刚放松完并保持不缺水。
2. 在热的环境中运动出汗，但在运动期间饮水。
3. 在热的环境中运动出汗，且没有饮水。
即使刚刚放松之后，受测者在20分钟内的任务表现也是逐渐下滑。在后续的压力因素下，受测者的平均表现又进一步下滑。但确实有几个受测者在所有情况下都表现得很稳定。
在该研究中，受测者们都是在空调房中完成的任务，而且是刚刚从剧烈的运动中休息过来。在实际情况中，炎热和疲劳是无法避免的，所以人们的表现会下降得更多。
水分过多也有害处
研究人员希望进一步弄清楚电解质饮料是否能够比水更好地缓解认知能力下降。
Millard-Stafford说：“水会稀释血浆。如果血液中的钠下降得太多，而水分增加过多，也是很危险的。这种情况被称为水中毒或低钠血症。”
最后接受医疗的超强耐力的运动员有时是因为脱水，但有的时候是因为水中毒。水平衡对于大脑来说似乎是非常重要的。
原始出处：Matthew T. Wittbrodt Michael N. Sawka J. C. Mizelle, et al. Exercise‐heat stress with and without water replacement alters brain structures and impairs visuomotor performance. Physiological Reports. 22 August 2018
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真的是只有想不到，没有做不到～
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