Deze nieuwste aflevering van Science on the Rocks biedt een voorproefje van het nog niet gepubliceerde onderzoek van de Wayne State University naar thermoregulatie, dat verrassende resultaten en veelbelovende nieuwe inzichten opleverde in de fysiologische mechanismen die worden gestimuleerd door blootstelling aan kou.

Professoren Otto Muzik en Vaibhav Diwadkar, twee neurowetenschappers aan de Wayne State University’s School of Medicine in Detroit, Michigan, onderzochten de correlaten van thermoregulatie in het menselijk brein en lichaam.

Omdat je geen functionele magnetische resonantiebeeldvorming kunt doen als mensen in een badkuip zitten, gebruiken deze jongens een “cold suit”, een soort jumpsuit met kleine plastic buisjes erin geweven. Deze buisjes worden gebruikt om met huidvocht of koud water te perfuseren om een lichte onderkoeling op te wekken terwijl mensen functionele beeldvorming ondergaan.

Ze ontdekten dat er een hiërarchisch georganiseerd thermoregulatienetwerk is dat onderscheid maakt tussen koude en warme stimuli. Als de huidtemperatuur daalde, daalde ook de hersenactivatie in de middenhersenen, de voorste insula, de voorste cingulate en de inferieure pariëtale lobule. De tegenovergestelde trend -grotere hersenactivatie bij afkoeling- werd waargenomen in de bilaterale orbitofrontale cortex (OFC), een gebied vlak achter je ogen. Zoals gewoonlijk geven de hersenen meer om veranderingen dan om stabiliteit. De hersenactivatie die ze waarnamen was voornamelijk gerelateerd aan de afkoel- en opwarmfasen die per tijdseenheid vergelijkbaar grote veranderingen in de kerntemperatuur van het lichaam veroorzaken. Daaruit concluderen Otto en Vaibhav dat het thermoregulatienetwerk een zeer nauwkeurige interne voorstelling van de lichaamstoestand genereert. Dit wordt doorgegeven aan het OFC, dat vervolgens een hogere orde integratie van interne toestanden en emotionele betekenis bevordert, wat op zijn beurt al dan niet gedrag kan motiveren. In het geval van kou kan dat inhouden dat je je omgeving verandert door beschutting te zoeken tegen de kou, een trui aan te trekken of gewoon je grote lichaamsspieren te bewegen om warmte op te wekken, ook wel bekend als rillen.

Maar toen vertelden hun promovendi hen over die gekke Nederlandse man die bijna bovenmenselijke capaciteiten had als het ging om het weerstaan van blootstelling aan kouen het werd al snel duidelijk dat ze Wim Hof, samen met een groep controlepersonen, in hun lab moesten uitnodigen voor een aantal tests. Ze ondergingen fMRI- en PET/CT-scans terwijl ze werden blootgesteld aan lichte onderkoeling. Wim deed dit met en zonder zijn methode vooraf te oefenen.

Voordat ze de beeldvormingssessie deden, trokken Wim en de controlegroep het “koude pak” aan. Daarna werd er temperatuurgestuurd neutraal water van 31-34°C of koud water van 15-17°C door de buizen gecirculeerd. Ze controleerden de huidtemperatuur, subjectieve gevoelens van kou, neurale activiteit in de fMRI-scanner en abdominale/thoracale bruin vet activering in de PET/CT scanner.

Metingen van Wim werden op drie verschillende dagen gedaan; de controlegroep kwam op twee dagen.

Op dag 1 vond de pre-scan “passieve” meting plaats. Dit betekent dat alle deelnemers, inclusief Wim, een oscillerende lichaamstemperatuurmeting ondergingen die perioden van milde onderkoeling creëerde (niet echt koud voor Hoffers), gemengd met perioden van terugkeer naar de basale lichaamstemperatuur.

Op dag 2 oefende Wim ademhaling en mentale focus voordat hij nog een koude fMRI-sessie onderging.

Op dag 3 ondergingen alle deelnemers, inclusief Wim, een PET/CT-scan van het hele lichaam onder matig koude omstandigheden in een “passieve” toestand. Dus in wezen wat ze op dag 1 deden, maar dan in de PET/CT-scanner in plaats van de fMRI-scanner.

Wim werd expliciet gevraagd om voorafgaand aan de PET/CT-scan geen ademhalings- en focusoefeningen te doen. Het scanprotocol dat Otto en Vaibhav gebruikten, stelde hen in staat om de sympathische stimulatie en het glucoseverbruik van bruin vetweefsel (of bruin vet) bij blootstelling aan kou te monitoren, evenals veranderingen in de dagelijkse energie. energie uitgaven, vergeleken met de omstandigheden bij neutrale temperatuur.

Gezien het feit dat Wim een zeer gecontroleerde manier van ademhalen gebruikt en gezien het feit dat mentale focus ook een belangrijk ingrediënt is van de Wim Hof Methode, zou je kunnen veronderstellen dat blootstelling aan kou na het beoefenen van de Wim Hof Methode zou leiden tot grotere reacties op hersensignalen in hersengebieden die geassocieerd worden met volitionele controle, zoals de dorsolaterale prefrontale cortex.

Tot grote verrassing van de onderzoekers ontdekten ze echter dat de Wim Hof Methode het Periaqueductaal grijs (PAG) activeert, een hersengebied op een lager niveau dat de afnemende modulatie van pijn/koude stimuli regelt, waardoor mogelijk een stress-geïnduceerde analgetische (pijnverminderende) reactie. Hoewel het onderzoeksteam activatie vond in hogere-orde corticale gebieden (meer specifiek de linker anterior en rechter middle insula), zijn dit gebieden die voornamelijk geassocieerd worden met zelfreflectie: het bevorderen van interne focus en volgehouden aandacht – ook in de aanwezigheid van afkerige externe stimuli, zoals kou.

De andere opvallende bevinding van dit onderzoek was dat een toegewijde praktijk van krachtige ademhaling wel leidde tot een verhoogde sympathische innervatie en glucoseverbruik, maar niet waar de onderzoekers dat verwachtten: in plaats van meer activatie in bruin vetweefsel, vonden ze dat dit gold voor de tussenribspieren (de spieren tussen je ribben die voornamelijk betrokken zijn bij de ademhaling). Dit leidde tot de hypothese dat in plaats van bruin vet dat je passief warm houdt, de intercostale spieren warmte genereren die zich verspreidt naar het weefsel van de longen en het circulerende bloed in de longhaarvaten verwarmt. Van daaruit wordt het warme bloed door het lichaam gecirculeerd en bereikt het de periferie, wat ook zou kunnen verklaren waarom Wim geen last heeft van bevriezingsverschijnselen in zijn ledematen als hij lange tijd in ijzige omstandigheden doorbrengt.

Dus kort samengevat suggereert de sterke betrokkenheid van de periaqueductale gray een systemische afgifte van endogene opiaten en cannabinoïden die zouden kunnen leiden tot de verminderde gevoeligheid voor kou en het gevoel van euforie en welzijn dat vaak beschreven wordt na blootstelling aan kou.

Het lijkt er ook op dat deze resultaten het primaat van de hersenen over het lichaam ondersteunen als het gaat om de opmerkelijke reacties van Wim op kou.

Deze verbazingwekkende, nog te publiceren studie geeft weer een stukje van de wetenschappelijke puzzel voor wat Wim al heel lang beweert: dat je met zijn methode kunt inbreken in belangrijke onderdelen van het autonome zenuwstelsel, met alle grotere implicaties voor leefstijlinterventies en, nog meer, voor het verbeteren van symptomen van verschillende soorten ziekten!

Bekijk de podcast om te horen hoe co-host Dina de onderzoekers Otto en Vaibhav interviewt over de opzet en de verrassende resultaten van het onderzoek.

Luister naar SotR #11

Matthias Wittfoth is neurowetenschapper en co-host van Wetenschap op de rotsen.