大脑能够意识到温度的热或冷,但使这种识别成为可能的具体神经机制仍然没有完全理解。为了探索这一现象,早稻田大学的研究人员使用脑电图(EEG)观察大脑对热和冷刺激的活动反应。他们的研究发现,虽然这两种温度类型激活相同的十个皮层区域,但EEG读数在不同的频率模式上显示出差异,最终影响行为。这些见解可能会导致更客观的热舒适评估方法。
大脑通过在共享皮层区域生成不同的时间活动模式来识别热和冷,这提供了关于感官数据如何处理和解释的见解。
当我们接触热或冷的物体时,我们的身体会意识到温度。先前的研究表明,大脑的外层,即皮层,对这些热感受至关重要。然而,皮层具体如何区别热与冷的方式仍然不明确。对温度的敏感性是主观的,并且在个体之间可能存在差异;一个人觉得舒适的温度可能对其他人来说太热或太冷。
在本次研究中,由早稻田大学体温与流体实验室的长嶋圭教授和渡边宏範博士及其研究小组领导,采用脑电图(EEG)绘制了大脑对各种温度变化的反应,并明确了由此产生的活动模式。二十名参与者在右手食指和中指上接受了不同的温度处理。这些处理包括15秒的不同温度,之后是10秒的基线温度32 ˚C。研究使用可穿戴EEG设备记录了对两个特定温度(40 ˚C和24 ˚C)的神经反应。该研究于2025年1月9日发表在《神经科学》第564卷中。
收集的数据进行了分析,以发现基于区域和时间的不同活动模式。结果揭示了十个不同皮层区域间的聚集脑活动。重要的是,热和冷刺激激活了相同的十个脑区,但EEG信号在这些感受之间有所不同。长嶋表示:“这些活动模式的差异将使我们能够区分温度变化,从而导致不同的行为。”
这些常见脑区内的不同活动模式可能代表了能够区分热和冷温度的核心机制。此外,观察到大部分神经活动集中在右半球,表明其在处理热感知方面发挥了比左半球更重要的作用。
本研究的发现可能为建立更客观的热舒适评估标准铺平道路。长嶋强调:“热舒适通常被作为创建最佳室内条件(如空调)的指导原则,由美国供暖、制冷和空调工程师学会提出。然而,目前它依赖于个人意见。我们认为有必要以科学和客观的方式来进行这一评估。”深入了解大脑如何反应可以帮助减少与热舒适主观评估的不确定性相关的健康风险。