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Das Thermostat in unserem Kopf

Das Thermostat in unserem Kopf

Wie der Körper die perfekte Temperatur reguliert

Die Kerntemperatur unseres Körpers liegt bei 37 Grad. Sie konstant zu halten, ist für ihn überlebenswichtig. Deshalb verfügt er über ein ausgeklügeltes System, das es mit jeder Heizung oder Klimaanlage aufnehmen könnte.

Er sitzt in der Mitte des Gehirns auf Höhe der Augenbrauen, ist gerade mal so groß wie eine Fünf-Cent-Münze und bringt nur 15 Gramm auf die Waage. Trotzdem ist der Hypothalamus, ein kleiner Teil unseres Zwischenhirns, ein Tausendsassa in unserem Kopf: Er regelt unseren Wasserhaushalt und kontrolliert den Kreislauf, produziert Hormone, misst den Blutdruck, gibt unseren Schlaf-Wach-Rhythmus vor, steuert die Lust auf Sex und funkt unser Bewusstsein an, wenn wir Hunger haben oder unsere Blase leeren müssen. Dass er außerdem die Körpertemperatur misst und reguliert, fanden US-amerikanische Forscher erst vor knapp zehn Jahren heraus. Sie konnten nachweisen, dass der Hypothalamus wie ein Thermostat in unserem Kopf funktioniert und lösten damit ein Rätsel, dass Mediziner jahrzehntelang beschäftigt hat: Wie hält der Körper seine Kerntemperatur?

Optimale Betriebstemperatur: 38 Grad Celsius

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass der Hypothalamus mit Hilfe eines Fühlers die Temperatur des Blutes misst, das durch seinen Gehirnabschnitt fließt. Zusätzlich empfängt er Informationen von weit über 30.000 Temperatursensoren, die in der äußeren Haut und den Organen verteilt sind. Die Ergebnisse gleicht er mit dem vom Körper vorgegebenem Sollwert von 37 Grad Celsius ab und leitet bereits bei kleinsten Schwankungen Gegenmaßnahmen ein. Das oberste Ziel unseres Hirnthermostats ist, die Temperatur im Körperinneren konstant zu halten – egal, wie kalt oder warm es in unserer Umgebung ist oder wie wir diese Temperaturen empfinden.

Die 37 Grad sind dabei kein Zufall: Stoffwechselvorgänge und komplexe körperliche Prozesse laufen bei dieser Temperatur am besten ab, ohne dass der Körper übermäßig Energie investieren müsste. Es handelt sich um die optimale Betriebstemperatur für unsere Körperfunktionen, das Kosten-Nutzen-Verhältnis könnte nicht besser sein. Deshalb hat die Evolution die Kerntemperatur des Körpers für alle Warmblüter in diesem Bereich eingependelt. Das Problem: Schon ab Schwankungen von nur einem Grad gerät alles durcheinander, deshalb ist eine ausgeklügelte körpereigene Klimaanlage für uns lebenswichtig. Doch kann der Körper die Temperatur wirklich genauso gut wie ein smartes Thermostat für die eigene Wohnung steuern und regulieren?

Vor allem  Überhitzung verträgt der Körper schlecht. Ab einer Kerntemperatur von 40,5 Grad wird das Gehirn arbeitsunfähig, ab 41 Grad verformen sich die Eiweiß- und Gewebestrukturen des Körpers. Wer dabei an Eier denken muss, deren Eiweiß in einer heißen Pfanne gerinnt, liegt nicht weit daneben.

Das Thermostat in unserem Kopf

Dickes Blut, wenig Sauerstoff: Das passiert bei Überhitzung

Droht der Körper zu überhitzen, setzt der Hypothalamus eine Reihe von Mechanismen in Gang: Zuerst weiten sich die Blutgefäße an unserer Hautoberfläche und werden stärker durchblutet, um Wärme nach Außen abzuleiten. Allein unsere Finger sind bei Hitze bis zu 600-mal stärker durchblutet als bei Kälte. Gleichzeitig fangen wir an zu schwitzen, um Verdunstungskälte auf der Haut zu schaffen. Und noch eine Maßnahme hat unser Körper parat: Er beschleunigt die Atmung, um warme Luft schnell aus dem Körperinneren abzuleiten. Mit dem Trio aus Schwitzen, verstärkter Durchblutung und schnellerer Atmung gelingt es ihm in der Regel, die Kerntemperatur zu stabilisieren. Doch das kostet Energie, die wir nur begrenzte Zeit aufbringen können – zum Beispiel in der Sauna oder bei Fieber.
Ist es hingegen dauerhaft zu warm für unseren Körper, wird es gefährlich. Magen, Darm und Gehirn bekommen dann zu wenig Blut ab, denn es zirkuliert ja zwecks Abkühlung in den Außenbereichen des Körpers. Über den Schweiß verlieren wir zudem Flüssigkeit und Elektrolyte wie Magnesium und Kalium, die für die Reizübertragung zwischen den Muskeln nötig sind. Deshalb kommt es bei Fieber oft zu Krämpfen. Zu allem Überfluss verdickt der Flüssigkeitsverlust das Blut, weshalb Gewebe und Organe schlechter durchblutet werden und die Versorgung mit Sauerstoff und Nährstoffen leidet. Schlimmstenfalls stellen sie dann ihre Arbeit ein. Vorher kommt es zu Schmerzen und Übelkeit, Schwindel, Müdigkeit und Bewusstseinsstörungen.

Mit Zittern und Zucker gegen Kälte

Auch Kälte mag der Körper nicht, verträgt sie aber etwas besser als Hitze. Theoretisch ist ein Überleben sogar mit einer Körperkerntemperatur von 26 Grad möglich. Doch der Körper kämpft schon ab 36,5 Grad gegen sinkende Temperatur in seinem Inneren, denn bereits ab 36 Grad verlangsamen sich die Körperprozesse. Die Natrium-Kalium-Pumpen in den Zellmembranen etwa arbeiten schlechter, was zu einer gestörten Reizweiterleitung führt. In der Folge kann es zu Herzrhythmusstörungen oder kognitiven Einschränkungen kommen. Auch Bewusstseinsstörungen und Verwirrung sind typisch für Unterkühlung. Unter 32 Grad Kerntemperatur ist der Betroffene kaum noch ansprechbar, von 30 Grad an abwärts verliert man das Bewusstsein, der Puls ist kaum noch spürbar. Sinkt die Temperatur unter 26 Grad, tritt der Tod meist durch Herz-Kreislaufversagen ein.

Doch bevor es soweit kommt, reizt unsere Klimaanlage all ihre Möglichkeiten aus: Ab 36,5 Grad löst der Hypothalamus ein Zittern der Muskeln aus, um Wärme zu erzeugen. Auch wenn es sich beim Frieren nicht so anfühlt: Damit kurbelt er die Wärmeproduktion um mehr als das Doppelte an. Beim Zittern wird in den Muskelzellen zudem ein besonderer Stoffwechselvorgang ausgelöst: Die beim Abbau von Zucker gewonnene Energie wird komplett als Wärme freigesetzt. Außerdem verengt der Körper die Blutgefäße an der Körperoberfläche, um das Blut verstärkt im Inneren zu halten und so lebenswichtige Organe wie Herz, Niere oder Leber zu schützen. Das ist übrigens der Grund, warum wir an Zehen und Füßen so schnell frieren – sie werden schlechter versorgt, weil sie nicht überlebenswichtig sind. Auch Gänsehaut ist eine typische, wenn auch wenig effektive Maßnahme: Sie ist ein Überbleibsel aus Zeiten, in denen wir noch Fell hatten und durch das Aufstellen der Haare eine wärmende Isolationsschicht herstellen konnten. Als letzte Maßnahme verlangsamt der Körper die Atmung, um den Wärmeaustausch zu verringern und möglichst viel Wärme im Inneren zu halten. Meist gelingt es ihm damit die Zeit zu überbücken, bis wir es zurück ins Warme schaffen.

Das Thermostat in unserem Kopf

Unterstützung für den Hypothalamus

Der Hypothalamus vollbringt also Erstaunliches. Wenn man bedenkt, dass schon minimale Schwankungen der Kerntemperatur große Auswirkungen auf unsere Körperfunktionen haben, ist seine präzise Steuerung umso beeindruckender. Alles läuft im Normalfall automatisch ab, ähnlich wie ein smartes Heizungssystem.

Natürlich sind unserer körpereigenen Klimaanlage trotzdem Grenzen gesetzt – extreme Umgebungstemperaturen kann sie dauerhaft nicht ausgleichen. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass sich nackte Menschen bei einer Außentemperatur von 29 Grad am wohlsten fühlen. Bei dieser Umgebungstemperatur fällt es uns leicht, unsere Kerntemperatur zu halten. In allen anderen Lebenslagen braucht der Hypothalamus aber früher oder später Unterstützung: Sei es in Form von einer Heizung, einem Feuer, einem dicken Wollpullover oder einer Wärmeflasche. Oder in Form eines schattigen Plätzchens, einem Badesee, einer Klimaanlage oder einem kühlem Eistee.

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