Quali sono gli effetti del caldo sul nostro cervello? / What are the effects of heat on our brain?

Quali sono gli effetti del caldo sul nostro cervello? / What are the effects of heat on our brain?

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Il gran caldo è arrivato, con un inizio d’estate che ha già raggiunto temperature estreme ed una prospettiva di una nuova stagione particolarmente torrida. Con record di temperatura destinati ad essere infranti anno dopo anno, i rischi per la salute riguardano anche il nostro cervello, un organo particolarmente suscettibile agli sbalzi di temperatura. Cosa succede al nostro cervello quando aumenta la temperatura, quali sono le conseguenze per le nostre capacità cognitive e salute mentale? Quali sono le categorie più a rischio, e ci sono dei metodi per potersi cautelare?

Come il caldo scompensa il cervello

Il cervello ha una temperatura ottimale in media superiore a quella del resto del corpo umano (37°C). La sua temperatura media raggiunge infatti i 38.5°C, con le regioni più interne che arrivano a sfiorare i 40°C. Il cervello è una macchina di elevata complessità e variazioni anche minime di temperatura possono andare ad intaccare il delicato equilibrio chimico tra le parti coinvolte.

Un esperimento dell’Università di Yale ha mostrato come neuroni stimolati tramite la tecnica della Deep Brain Stimulation avessero una ridotta funzionalità. Questa tecnica applica energia alla materia grigia tramite elettrodi, causando un innalzamento di temperatura, i cui effetti si fanno sentire anche dopo l’aumento di un solo grado. Il cambiamento andrebbe infatti ad influenzare le pompe molecolari sulle membrane dei neuroni, compromettendo il corretto uso dei neurotrasmettitori. Questo effetto sparisce solo dopo che il neurone ha avuto modo di raffreddarsi e tornare allo stato iniziale.

Perdita di elettroliti e vasodilatazione

Oltre che i neurotrasmettitori, il caldo va anche a scompensare la quantità di elettroliti necessari al nostro cervello per l’attività neurale e che andiamo a perdere con un’eccessiva sudorazione. L’afa porta a difficoltà respiratorie ed affanno, che si traduce in un minore apporto d’ossigeno a tutto il corpo, cervello compreso. Il caldo aumenta anche il flusso di sangue al cervello, dilatando i vasi sanguigni e provocando mal di testa, emicranie e nei casi più gravi anche una risposta infiammatoria. Per riassumere, un cervello accaldato è un cervello stressato. 

Rischi e conseguenze del caldo sul cervello

Le conseguenze di questo stress cerebrale possono essere sia cognitive che emotive. Non è un caso che, statisticamente, le verifiche scolastiche fatte durante le giornate più calde producano risultati peggiori. Un esperimento dell’Università di Harvard ha messo a confronto due gruppi di studenti di un dormitorio: il primo ha dormito in stanze con aria condizionata a temperatura di 21°C, il secondo in stanze senza condizionata con una media di 27°C. Dopo 12 giorni, i ricercatori hanno riscontrato un notevole calo nella performance accademica e nei test cognitivi di associazione del secondo gruppo. Superati i 27 gradi, le nostre capacità di concentrazione calano a dismisura.

L’umore patisce il caldo

Ne risente anche l’umore: subentrano irritabilità, ansia, aggressività, mancanza di motivazione. Inoltre, i meccanismi cerebrali deputati a farci rilassare non riescono a funzionare in maniera efficiente perché troppo occupati a compensare lo sbilancio termico. Alla lunga, questi effetti possono esacerbare condizioni mentali patologiche. Diversi studi hanno riscontrato un collegamento tra ondate di calore ed un incremento di ricoveri legati a depressione, schizofrenia ed abuso di sostanze.

Il pericolo del colpo di calore

Queste ondate  possono provocare rischi anche più gravi e potenzialmente letali, tra i quali un vero e proprio stato confusionale, svenimento, oppure il proverbiale colpo di calore. Quando la temperatura corporea raggiunge i 40°C, la barriera emato-encefalica, che separa il tessuto cerebrale dal flusso sanguigno, smette di funzionare correttamente. Batteri e particelle nocive, prima tenute separate, sono libere di circolare nel tessuto cerebrale, causando una risposta infiammatoria che alla lunga può provocare danni permanenti.

A queste temperature le proteine si denaturano e si verifica anche morte cellulare, in primis delle cellule del cervelletto, area che governa l’equilibrio ed il coordinamento dei movimenti. Il colpo di calore, per questo motivo, è considerato molto pericoloso, soprattutto per i più anziani. 

Cambiamento climatico e salute del cervello

Le problematiche legate al caldo sono purtroppo destinate ad aumentare: con il cambiamento climatico e relativo riscaldamento globale, il nostro cervello sarà sempre più esposto a questi rischi. Le statistiche mostrano un incremento del numero di ricoveri e decessi causati dal caldo, nel corso degli ultimi anni, corrispondente all’incremento di temperatura.

Un nuovo studio dell’Imperial college London e della London school of hygiene & tropical medicine testimonia che il numero di decessi correlato alle ondate di calore è persino triplicato. Nel solo periodo dal 23 giugno al 2 luglio, la ricerca stima 1.500 morti causate dal cambiamento climatico, di cui 317 a Milano e 164 a Roma.

L’ansia climatica

Non solo, inquinamento e disastri ambientali quali allagamenti, incendi e siccità, impattano sulla salute del cervello sia in maniera diretta che in maniera indiretta. L’ansia climatica, preponderante tra gli adolescenti, è una risposta psicologica alle sfide ed incertezze del mondo futuro e contribuisce ad un peggioramento diffuso della salute mentale.

Tuttavia, può anche divenire una spinta all’azione: è proprio nell’impegno attivo per il clima che le nuove generazioni stanno trovando un modo per mantenere la speranza, tessere contatti e costruire progetti condivisi.

3 consigli per proteggere il nostro cervello dal caldo

Nel frattempo, possiamo continuare a difendere il nostro cervello dal caldo con dei semplici consigli:

1. stare lontani dalla luce diretta del sole
2. riposare quanto più possibile in posti freschi
3. bere molta acqua.

Per chi assume farmaci od è in trattamento psicologico, è utile consultare il proprio specialista sui rischi aggiuntivi del caldo e su ulteriori salutari precauzioni.

ENGLISH

The heat has arrived, with an early summer already reaching extreme temperatures and the prospect of a particularly scorching season ahead. With temperature records set to be broken year after year, health risks also affect our brain, an organ particularly susceptible to temperature changes. What happens to our brain when temperatures rise, what are the consequences for our cognitive abilities and mental health? Who are the groups most at risk, and are there ways to protect ourselves?

How heat disrupts the brain

The brain has an optimal temperature, on average, higher than that of the rest of the human body (37°C). Its average temperature reaches 38.5°C, with the innermost regions reaching nearly 40°C. The brain is a highly complex machine, and even minimal variations in temperature can disrupt the delicate chemical balance between its parts.

An experiment at Yale University showed that neurons stimulated using Deep Brain Stimulation (DBS) had reduced functionality. This technique applies energy to the gray matter through electrodes, causing a temperature increase whose effects are felt even after a single degree increase. This change would affect the molecular pumps on the membranes of neurons, compromising the proper use of neurotransmitters. This effect disappears only after the neuron has had a chance to cool and return to its initial state.

Electrolyte Loss and Vasodilation

Besides neurotransmitters, heat also disrupts the amount of electrolytes our brain needs for neural activity, which we lose through excessive sweating. The heat leads to difficulty breathing and shortness of breath, which translates into a reduced oxygen supply to the entire body, including the brain. Heat also increases blood flow to the brain, dilating blood vessels and causing headaches, migraines, and in more severe cases, even an inflammatory response. In short, a hot brain is a stressed brain.

Risks and Consequences of Heat on the Brain

The consequences of this brain stress can be both cognitive and emotional. It's no coincidence that, statistically, school tests taken on the hottest days produce worse results. A Harvard University experiment compared two groups of students in a dormitory: the first slept in air-conditioned rooms at a temperature of 21°C (70°F), and the second in rooms without air conditioning at an average temperature of 27°C (80°F). After 12 days, researchers found a significant decline in the second group's academic performance and cognitive association tests. Above 27°C (80°F), our ability to concentrate dramatically declines.

Mood Suffers from Heat

Mood is also affected: irritability, anxiety, aggression, and a lack of motivation take over. Furthermore, the brain mechanisms responsible for relaxing us are unable to function efficiently because they are too busy compensating for the temperature imbalance. In the long run, these effects can exacerbate mental health conditions. Several studies have found a link between heat waves and an increase in hospitalizations related to depression, schizophrenia, and substance abuse.

The danger of heatstroke

These heat waves can cause even more serious and potentially lethal risks, including a full-blown state of confusion, fainting, or the proverbial heat stroke. When body temperature reaches 40°C, the blood-brain barrier, which separates brain tissue from the bloodstream, stops functioning properly. Bacteria and harmful particles, previously kept separate, are free to circulate in brain tissue, triggering an inflammatory response that can ultimately cause permanent damage.

At these temperatures, proteins denature, and cell death occurs, primarily in the cerebellum, the area responsible for balance and movement coordination. For this reason, heatstroke is considered very dangerous, especially for the elderly.

Climate Change and Brain Health

Unfortunately, heat-related problems are set to increase: with climate change and related global warming, our brains will be increasingly exposed to these risks. Statistics show an increase in the number of heat-related hospitalizations and deaths in recent years, corresponding to the rise in temperatures.

A new study from Imperial College London and the London School of Hygiene & Tropical Medicine shows that the number of deaths related to heat waves has tripled. In the period from June 23 to July 2 alone, the research estimates 1,500 deaths caused by climate change, including 317 in Milan and 164 in Rome.

Climate Anxiety

Not only that, pollution and environmental disasters such as floods, fires, and droughts impact brain health both directly and indirectly. Climate anxiety, prevalent among adolescents, is a psychological response to the challenges and uncertainties of the future world and contributes to a widespread deterioration in mental health.

However, it can also become a spur to action: it is precisely through active commitment to the climate that new generations are finding a way to maintain hope, build connections, and build shared projects.

3 Tips to Protect Your Brain from the Heat

In the meantime, we can continue to protect our brains from the heat with these simple tips:

Stay out of direct sunlight

Rest as much as possible in cool places

Drink plenty of water.

For those taking medication or undergoing psychological treatment, it's helpful to consult your specialist about the additional risks of heat and other healthy precautions.

Da:

https://fondazionepatriziopaoletti.org/blog/ricerca-e-cervello/gli-effetti-del-caldo-sul-nostro-cervello/