It's a scorcher ! 热化了! Owl of Minerva，Hic Rhodus, hic salta 这天我正在 LAB 写程序，但是不巧又遇到了大热浪，而德国的房子基本不设计空调。我在燥热的环境之中熬过几个小时一无所获。于是取了电脑来到操作室 ——因为要保存组织，这里环境温度常年保持在 20 度。几分钟之内，我清楚的感受到了我的认知能力和情绪的变化。这种感受非常精妙而且戏剧化，我决定放下工作，搞清楚这背后的原理。 最先找到，同時也是最容易获取的是这篇 meta analysis (http://nsrdec.natick.army.mil/library/00-09/r02-127.pdf)[1]. 大量文献调查的结果证明，相对于人体的最舒适温度(20 度)，升高或者降低温度都会明显削弱人的认知能力。对复杂性高的任务来说，这种削弱更加的明显。下表中的 Hot3 仅仅是升高到 32 度，简单任务的处理能力就降低了近 15 个百分点。对所有升温和降温的影响平均，高级的推理 / 学习 / 记忆任务被削弱了接近两层。在 30 多度的环境中做算法 coding 恐怕是不能完成的任务。 这些数据显示，虽然人体有高效的体温调节系统，但是环境温度的升高和降低会改变人脑的功能。具体的，环境温度越偏离舒适区域(~20 度)越多，影响越大；相对于低级的简单的功能，高级功能受影响更大。在四十度以上的高温中，人的忍耐能力几近于零[2]。而高温的负面影响比低温更强，在高温下，人的消费行为甚至有更多的改变[3]。 那么，就不得不问这个问题：环境温度的变化是如何影响脑的功能呢？我们生病去医院经常要测量身体的温度，通常是插入腋下(Axillary)，得到的问题被称为 body temperature(体温). 但是体温并不是我们神经系统工作的温度， 神经系统的温度被称为 core temperature（核心温度）。相对于体温，核心温度更加的稳定[4]。下图中的 Rectal（直肠）温度被作为 core temperature 的标准。 可见关键的影响因素可能不在于 core temperature 的变化，而是在于人体为了维持 core temperature / body temperature 而做的生物化学反应, 以及对 ambient temperature (环境温度)感知产生的情绪性因素。换言之就是代谢因素和神经因素[5]。 人体通过一套负反馈系统调节身体的温度。在低温条件下，体温调节策略在于加速产热和减少热量散失。在高温条件下，策略是增加散热(排汗以及血管扩张。前者可能导致脱水，后者可能导致头痛)。 相比于低温条件下的体温调节，高温下的散热产热调节似乎要耗费人体更多的资源(葡萄糖，ATP)。这不可避免的会与神经系统的活动争夺资源，而且代谢的产物腺苷，还会进一步的恶化身体的情绪和感受(思考时间久了会感觉疲劳是什么原因造成的？), 使人更容易疲劳. 除此之外，在环境温度突然改变而人体的温度条件机制还来不及作用时，我们的神经系统(杏仁核区域)就能通过体表的温度感受器做情绪反应[6]。 而该反应 / 感受又通过神经连接进一步的影响大脑皮层的工作状态。以上代谢因素和神经因素多重作用，使得我们在高温下烦躁、懒惰、紧张，对问题懒得思考或不能思考，工作效率大为降低。 那么在热带地区生活的人，是否因此比其他地区的人性格烦躁、懒惰，行为表现出愚蠢倾向呢。NASA 在很久以前就研究过这个问题(http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19710015917.pdf) , 其结论似乎是否定的——人的适应能力在长的时间尺度上，战胜了这些基本的生理反应的影响。 题图: Dreadful hot weather - James Gillray - 1808 [1] Pilcher, June J., Eric Nadler, and Caroline Busch. "Effects of hot and cold temperature exposure on performance: a meta-analytic review." Ergonomics45.10 (2002): 682-698. [2] Hancock, P. A., and Ioannis Vasmatzidis. "Effects of heat stress on cognitive performance: the current state of knowledge." International Journal of Hyperthermia 19.3 (2003): 355-372. [3] Cheema, Amar, and Vanessa M. Patrick. "Influence of warm versus cool temperatures on consumer choice: A resource depletion account." Journal of Marketing Research 49.6 (2012): 984-995. [4] Edwards, B., et al. "A comparison of the suitabilities of rectal, gut, and insulated axilla temperatures for measurement of the circadian rhythm of core temperature in field studies." Chronobiology international 19.3 (2002): 579-597. [5] Yablonskiy, Dmitriy A., Joseph JH Ackerman, and Marcus E. Raichle. "Coupling between changes in human brain temperature and oxidative metabolism during prolonged visual stimulation." Proceedings of the National Academy of Sciences 97.13 (2000): 7603-7608. [6] Kanosue, Kazuyuki, et al. "Brain activation during whole body cooling in humans studied with functional magnetic resonance imaging." Neuroscience letters 329.2 (2002): 157-160. [7] Klingler, J., and P. Gloor. "The connections of the amygdala and of the anterior temporal cortex in the human brain." Journal of Comparative Neurology 115.3 (1960): 333-369. ——————————————— 发自知乎专栏「Hic Rhodus, hic salta」
