Η υψηλότερη θερμοκρασία που μπορεί να αντέξει ο άνθρωπος δεν είναι αυτή που νομίζαμε

Το 2019, ο φυσιολόγος Ollie Jay άρχισε να σχεδιάζει έναν θάλαμο που θα μπορούσε να προσομοιώσει τους καύσωνες του σήμερα και του μέλλοντος. Δεκαοκτώ μήνες αργότερα, η κατασκευή αξίας 2 εκατομμυρίων δολαρίων Αυστραλίας (1,3 εκατομμυρίων δολαρίων) κατασκευάστηκε, συσκευάστηκε στο Μπρίσμπεϊν της Αυστραλίας και οδηγήθηκε 1.000 χιλιόμετρα στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, όπου ανυψώθηκε στον τελευταίο όροφο ενός γυαλιστερού γυάλινου κτιρίου. Τώρα, οι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένου του Jay, τη χρησιμοποιούν για να δοκιμάσουν τα όρια της ανθρώπινης αντοχής και επιβίωσης σε ακραία ζέστη, τα οποία είναι εκπληκτικά ανεπαρκώς κατανοητά.

«Το πρόβλημα είναι ότι, σήμερα, έχουμε αυτές τις συνθήκες που μπορεί να ακούγονται καυτές, αλλά δεν ξέρουμε πραγματικά τι πρόκειται να κάνουν στους ανθρώπους», λέει ο Jay, ο οποίος διευθύνει το εργαστήριο θερμότητας και υγείας στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ.

• «Προσομοιώνοντας αυτές τις συνθήκες και εκθέτοντας τους ανθρώπους σε αυτές, υπό προσεκτική ιατρική παρακολούθηση, μπορούμε να κατανοήσουμε καλύτερα τη φυσιολογία του πώς θα αντιδράσουν οι άνθρωποι», λέει. Η ομάδα του Jay διερευνά επίσης ποιες στρατηγικές ψύξης λειτουργούν καλύτερα για τη μείωση των κινδύνων για την υγεία από την έκθεση στη ζέστη.

Καθώς η κλιματική αλλαγή θερμαίνει τη Γη, οι ημέρες καύσωνα έχουν γίνει τακτικό χαρακτηριστικό των μετεωρολογικών δελτίων παγκοσμίως. Τον περασμένο μήνα, το ρεκόρ της πιο ζεστής ημέρας στον κόσμο καταρρίφθηκε δύο φορές και τα Ηνωμένα Έθνη απηύθυναν παγκόσμια έκκληση για δράση κατά της ακραίας ζέστης, ώστε να βοηθηθούν οι ευάλωτοι άνθρωποι, οι εργαζόμενοι και οι οικονομίες να ανταπεξέλθουν χρησιμοποιώντας την επιστήμη. Περίπου το 70% του παγκόσμιου εργατικού δυναμικού – 2,4 δισεκατομμύρια άνθρωποι – διατρέχουν σήμερα υψηλό κίνδυνο από την ακραία ζέστη, ανέφερε.

Παρά ταύτα, οι δημόσιες συμβουλές για το πώς να αντιμετωπίσει κανείς τις υψηλές θερμοκρασίες είναι ανεπαρκείς και οι τρόποι με τους οποίους οι άνθρωποι μπορούν να δροσιστούν αποτελεσματικά δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς. «Αν κοιτάξετε τις συμβουλές για τη ζέστη από αναγνωρισμένους οργανισμούς όπως τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων των ΗΠΑ, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας, είναι γεμάτες λάθη όσον αφορά την ανθρώπινη φυσιολογία», λέει ο Larry Kenney, φυσιολόγος στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια στο University Park.

Θάλαμος θερμότητας

Η ομάδα του Jay χρησιμοποιεί τον υπερσύγχρονο κλιματικό θάλαμο για να διερευνήσει τις συνθήκες υπό τις οποίες η ζέστη απειλεί τη ζωή, τον τρόπο και τους πρακτικούς, τεκμηριωμένους τρόπους που υπάρχουν για να παραμείνουμε δροσεροί.

Ο θάλαμος είναι ένα δωμάτιο 4 επί 5 μέτρα. Οι ερευνητές μπορούν να αυξάνουν ή να μειώνουν τη θερμοκρασία κατά 1 °C κάθε λεπτό – από 5 °C έως καυτούς 55 °C – να ελέγχουν την ταχύτητα του ανέμου και να προσομοιώνουν το ηλιακό φως χρησιμοποιώντας υπέρυθρες λάμπες. Μπορούν επίσης να ρυθμίσουν την υγρασία, μια βασική μεταβλητή που επηρεάζει τις επιπτώσεις της θερμότητας στο σώμα. «Πρόκειται για μεγάλο μηχανικό κατόρθωμα», λέει ο Jay.

Η ακραία θερμότητα βλάπτει την υγεία – ποιο είναι το όριο του ανθρώπινου σώματος;

Οι συμμετέχοντες στη δοκιμή μπορούν να τρώνε, να κοιμούνται και να ασκούνται μέσα στον θάλαμο- οι ερευνητές τους περνούν τρόφιμα και άλλα αντικείμενα μέσω μιας καταπακτής. Αισθητήρες που είναι προσαρτημένοι σε αυτούς στέλνουν πληροφορίες στην παρακείμενη αίθουσα ελέγχου, η οποία επεξεργάζεται δεδομένα για μεταβλητές όπως ο καρδιακός ρυθμός, η αναπνοή, η εφίδρωση και η θερμοκρασία του σώματος.

Τα όρια για τον άνθρωπο έχουν καθοριστεί ανεπαρκώς εν μέρει επειδή οι φορείς δημόσιας υγείας βασίστηκαν υπερβολικά σε μια θεωρητική μελέτη που δημοσιεύθηκε το 2010, λέει ο Jay. Στην εν λόγω δημοσίευση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαθηματικά μοντέλα για να ορίσουν τη «θερμοκρασία υγρής θερμοκοιλότητας» (WBT) στην οποία ένας νέος, υγιής άνθρωπος θα πέθαινε μετά από έξι ώρες. Η WBT είναι ένα μέτρο που χρησιμοποιούν οι επιστήμονες όταν μελετούν το θερμικό στρες, επειδή λαμβάνει υπόψη τις επιπτώσεις της θερμότητας και της υγρασίας.

• Τα μοντέλα ανέδειξαν ως όριο της ανθρώπινης επιβίωσης τους 35 °C WBT. Σε αυτό το όριο, η θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος θα αυξανόταν ανεξέλεγκτα. Όμως το μοντέλο αντιμετώπισε το ανθρώπινο σώμα ως ένα άπλετο αντικείμενο που δεν ιδρώνει ούτε κινείται, καθιστώντας το αποτέλεσμα λιγότερο εφαρμόσιμο στον πραγματικό κόσμο.

Παρόλα αυτά, αμέτρητοι φορείς δημόσιας υγείας τον υιοθέτησαν – ακόμη και η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή – μειώνοντας το κίνητρο για την απόκτηση ενός πιο σχετικού αριθμού, λέει ο Jay. «Είναι ένα βασικό φυσικό μοντέλο με πολλούς περιορισμούς – αλλά σχεδόν όλοι το χρησιμοποιούν».

Χαμηλότερο όριο

Σε μια μελέτη του 2021, ο Kenney και οι συνάδελφοί του παρείχαν μια καλύτερη εκτίμηση: ένα όριο επιβίωσης του WBT γύρω στους 31 °C. Το υπολόγισαν παρακολουθώντας τη θερμοκρασία του πυρήνα του σώματος νεαρών, υγιών ανθρώπων υπό διαφορετικούς συνδυασμούς θερμοκρασίας και υγρασίας ενώ έκαναν ποδήλατο2.

«Εξακολουθεί να κυκλοφορεί η θερμοκρασία υγρού θερμοκηπίου των 35 °C, αλλά οι άνθρωποι αρχίζουν να προσεγγίζουν το όριο που όρισε το εργαστήριο του Kenney», λέει ο Robert Meade, ερευνητής θερμότητας και υγείας στο Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ στο Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης.

Η ομάδα του Kenney εργάζεται επίσης με έναν κλιματικό θάλαμο και υπάρχουν δεκάδες παγκοσμίως, πολλοί από τους οποίους είναι αφιερωμένοι στην αθλητική επιστήμη. Όμως ο Kenney λέει ότι μόνο λίγες ομάδες, συμπεριλαμβανομένης της ομάδας του Jay, βρίσκονται στην πρώτη γραμμή της χρήσης τους για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι άνθρωποι αντιμετωπίζουν την ακραία ζέστη.

Φυσιολογικό μοντέλο

Η ομάδα του Jay δοκιμάζει τώρα ένα μαθηματικό μοντέλο για το πώς το σώμα αντιμετωπίζει την ακραία ζέστη, το οποίο δημοσίευσε3 πέρυσι. Το μοντέλο χρησιμοποιεί δεδομένα από μελέτες που έχουν μετρήσει την ικανότητα εφίδρωσης σε ηλικιωμένους και νεότερους ανθρώπους και ακολουθεί φυσικούς νόμους για να προβλέψει πώς μεταφέρεται η θερμότητα μεταξύ του σώματος και του περιβάλλοντος.

«Το γεγονός ότι ενσωμάτωσαν τη φυσιολογία, κάτι που κάνουν πολύ λίγα μοντέλα και μάλιστα καλά – νομίζω ότι αυτό το καθιστά το καλύτερο μοντέλο αυτή τη στιγμή εκεί έξω», λέει ο Kenney, ο οποίος έχει συνεργαστεί με τον Jay σε άλλες έρευνες.

Τα περισσότερα μοντέλα της αντίδρασης του οργανισμού στη ζέστη εστιάζουν σε νέους, υγιείς ανθρώπους στη σκιά. Όμως το μοντέλο του Jay και της ομάδας του εξέτασε τα όρια επιβίωσης στη σκιά και το φως του ήλιου σε όλες τις ηλικίες και ενώ οι άνθρωποι ξεκουράζονταν ή γυμνάζονταν. Μεταξύ των αποτελεσμάτων τους, εκτίμησαν ότι τα όρια επιβίωσης στην WBT κυμαίνονται μεταξύ 26 °C και 34 °C για τους νέους ανθρώπους και 21 °C έως 34 °C για τους ηλικιωμένους.

«Η ευελιξία και η δυνατότητα να αξιολογούνται πολύ εύκολα αυτά τα διαφορετικά σενάρια είναι η βασική πρόοδος του μοντέλου», λέει ο Meade.

Όπως είναι αναμενόμενο, το μοντέλο υποδεικνύει ότι τα όρια επιβίωσης είναι χαμηλότερα όταν οι άνθρωποι εκτίθενται στον ήλιο σε σχέση με τη σκιά και για άτομα άνω των 65 ετών σε σχέση με άτομα ηλικίας 18-40 ετών. Η ομάδα χρησιμοποίησε επίσης το μοντέλο για να καθορίσει τα όρια βιωσιμότητας – συνθήκες στις οποίες οι ηλικιωμένοι και οι νεότεροι θα μπορούσαν να εκτελούν με ασφάλεια εργασίες όπως η εργασία γραφείου, το περπάτημα, το ανέβασμα σκαλοπατιών, ο χορός και η ανύψωση βαρέων αντικειμένων. Παρά τα πλεονεκτήματά του, το μοντέλο πρέπει ακόμη να δοκιμαστεί περαιτέρω σε ανθρώπους, λέει ο Meade.

Για να γίνει αυτό, η ομάδα του Jay εκθέτει πρώτα νέους, υγιείς ανθρώπους στον κλιματικό θάλαμο σε συνδυασμούς θερμοκρασίας και υγρασίας, ενώ παρακολουθεί μεταβλητές όπως η θερμοκρασία του πυρήνα του σώματός τους, ο καρδιακός ρυθμός και η εφίδρωση μέχρι ένα όριο θερμοκρασίας πάνω από το οποίο θα ήταν επικίνδυνο.

Σε μελλοντικές δοκιμές, οι ερευνητές σχεδιάζουν να εξετάσουν την αντίδραση του σώματος στη θερμότητα σε σκιερές και ηλιόλουστες συνθήκες, σε διάφορες ηλικίες και κατά τη διάρκεια της άσκησης. Θα χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα από αυτές τις δοκιμές για να βελτιώσουν το μοντέλο, το οποίο, με τη σειρά του, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάπτυξη καλύτερων συμβουλών υγείας για τα άτομα που κινδυνεύουν περισσότερο από τη μεγάλη ζέστη.

Μέθοδοι μείωσης της καταπόνησης

Η άλλη εστίαση του εργαστηρίου – η εξεύρεση αποτελεσματικών στρατηγικών ψύξης – περιλαμβάνει τη μίμηση των συνθηκών των περιβαλλόντων όπου η ζέστη μπορεί να επηρεάσει την υγεία των εργαζομένων. Σε μια δοκιμή, η ομάδα του Jay δοκιμάζει στρατηγικές ψύξης που θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους εργάτες εργοστασίων ενδυμάτων στο Μπαγκλαντές, όπου οι άνθρωποι συνήθως εργάζονται πολλές ώρες σε ζεστό κλίμα, με ελάχιστη πρόσβαση σε κλιματισμό.

Οι ερευνητές μέτρησαν προηγουμένως τη θερμότητα και την υγρασία σε τρεις ορόφους ενός εργοστασίου ενδυμάτων στην πρωτεύουσα Ντάκα. «Αναδημιουργήσαμε αυτές τις συνθήκες στον θάλαμο και τη δουλειά που έκαναν οι άνθρωποι – οι γυναίκες έραβαν και οι άνδρες σιδέρωναν», λέει. Οι συμμετέχοντες στη δοκιμή φορούσαν ρούχα που συνήθως φορούσαν οι εργαζόμενοι στο εργοστάσιο.

Σε περίπου 240 δοκιμές κλιματικού θαλάμου, η ομάδα μέτρησε τις λειτουργίες του σώματος των ανθρώπων και την παραγωγικότητα της εργασίας τους, λέει ο Jay, «επειδή ένα από τα προβλήματα είναι ότι οι άνθρωποι επιβραδύνουν όταν ζεσταίνονται». Οι επιστήμονες δοκίμασαν μεθόδους ψύξης, όπως η χρήση ανεμιστήρων και η τακτική κατανάλωση νερού, και προσομοίωσαν τα αποτελέσματα της αλλαγής του χρώματος της οροφής του εργοστασίου.

Η ομάδα του Jay διερεύνησε επίσης πώς οι ηλεκτρικοί ανεμιστήρες και το βρέξιμο του δέρματος μειώνουν την καρδιακή καταπόνηση σε ηλικιωμένους ανθρώπους, σε διαφορετικούς συνδυασμούς ζέστης και υγρασίας. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, σε συνθήκες υγρασίας, η χρήση ανεμιστήρα μείωσε την καρδιακή καταπόνηση μέχρι τη θερμοκρασία του αέρα τουλάχιστον 38 ˚C. Αλλά σε ξηρή ζέστη, η χρήση ανεμιστήρα αύξησε την καρδιακή καταπόνηση. Το βρέξιμο του δέρματος ήταν ευεργετικό τόσο σε ξηρή όσο και σε υγρή ζέστη.

«Ο προσδιορισμός των καταστάσεων στις οποίες οι κοινές στρατηγικές ψύξης, όπως η χρήση ανεμιστήρα και το βρέξιμο του δέρματος με νερό, λειτουργούν καλύτερα είναι σημαντικός για την προστασία της δημόσιας υγείας», λέει ο Meade.

Ψύξη χαμηλής τεχνολογίας

Ο Jay και οι συνάδελφοί του έχουν ήδη εκλαϊκεύσει μια μέθοδο για την ψύξη των μωρών στα καροτσάκια. «Μια ζεστή μέρα, οι άνθρωποι καλύπτουν τα καροτσάκια των μωρών τους με αυτά τα λευκά υφάσματα μουσελίνας – αλλά υπάρχει όλη αυτή η διαμάχη για το αν είναι καλό ή κακό πράγμα», λέει. Σε μια μελέτη του 20234, η ομάδα διαπίστωσε ότι ένα στεγνό, λευκό πανί από μουσελίνα μπορεί να θερμάνει τα καροτσάκια περισσότερο από 2,5 °C, αλλά ένα υγρό είχε το καλύτερο δροσιστικό αποτέλεσμα. «Αφαιρεί τη λανθάνουσα θερμική ενέργεια από το εσωτερικό του καροτσιού και το κρατάει πιο δροσερό κατά περίπου 5 °C», λέει.

Η μελέτη τράβηξε την προσοχή των μέσων ενημέρωσης. «Αυτό που ήταν πολύ ωραίο είναι ότι, δύο εβδομάδες αργότερα, περπατάω εκεί που ζω και αρχίζω να βλέπω γονείς να σπρώχνουν τα λευκά πανιά μουσελίνας με ένα μπουκάλι ψεκασμού», λέει.

Η ομάδα συνέβαλε επίσης στη διαμόρφωση ενός παγκόσμιου συστήματος προειδοποίησης για τη ζέστη που κυκλοφόρησε από το πρόγραμμα περιήγησης Google Chrome για τους χρήστες του παγκοσμίως. «Αν γνωρίζει πού βρίσκεστε και η ζέστη ξεπεράσει ένα συγκεκριμένο όριο, τότε λαμβάνετε μια προειδοποίηση ακραίας ζέστης», λέει. Η ειδοποίηση παρέχει συμβουλές ψύξης, όπως να πίνετε ένα φλιτζάνι νερό ανά ώρα και να βρέχετε το δέρμα και τα ρούχα.

Το επόμενο έτος, το εργαστήριο του Jay θα παρακολουθήσει πώς η ζέστη επηρεάζει τα αποτελέσματα των γεννήσεων και την υγεία της μητέρας σε έγκυες γυναίκες στο Μπαγκλαντές. Αναζητά χρηματοδότηση για τη διεξαγωγή μιας τυχαιοποιημένης ελεγχόμενης δοκιμής στρατηγικών ψύξης στην Ινδία κατά τη διάρκεια της καυτής περιόδου.

Απώτερος στόχος του Jay είναι η προστασία της υγείας των ανθρώπων σε έναν κόσμο που γίνεται όλο και πιο εχθρικός. «Όταν ήρθα για πρώτη φορά στο Σίδνεϊ, ουσιαστικά πήρα έναν μεγάλο υποβιβασμό – υπήρχε ένας παλιός θάλαμος που δεν λειτουργούσε πραγματικά καλά, και είχα περίπου 16.500 δολάρια Αυστραλίας για χρηματοδότηση εκκίνησης», λέει ο Jay και προσθέτει: «Ήμασταν τυχεροί που μπορέσαμε να φέρουμε κάποια καλή χρηματοδότηση και να κάνουμε κάποια καλή πορεία σε αυτόν τον τομέα».

Πηγή: nature.com