Căscatul este un fenomen fiziologic care poate fi împărţit în trei faze distincte: o fază inspiratorie lungă, o fază de platou (vârf) scurtă şi un expir rapid. Acest fenomen semi-voluntar creşte vigilenţa şi are scopul de a ne alerta atunci când apare somnolenţa.
Căscatul este caracterizat de o deschidere largă a gurii şi de închiderea ochilor, acompaniate de o inhalare profundă de aer şi o expiraţie scurtă.
Căscatul poate avea loc şi fără deschiderea gurii, dar această deschidere în timpul punctului culminant al căscatului este esenţială pentru creşterea fluxului sangvin facial care în schimb va determina scăderea fluxului sangvin cerebral. Acest lucru ar putea explica de ce voluntarii cărora li se cere să-şi încleşteze dinţii în timp ce cască au spus că acel căscat a fost unul neobişnuit şi nesatisfăcător. Căscatul ar putea avea un rol important în comunicarea socială. Neurofarmacologia căscatului este complexă, iar cunoştinţele cu privire la mecanismul său trebuie aprofundate.
Aflat sub controlul a numeroşi neurotransmiţători, căscatul este afectat în mare parte de dopamină. Dopamina ar putea activa sinteza de ocitocină la nivelul nucleului paraventricular din hipotalamus, ocitocina ar putea activa apoi neurotransmiterea colinergică în hipocamp, iar în final acetilcolina ar induce căscatul prin intermediul receptorilor muscarinici ai efectorilor. Se pare că multe alte molecule cum ar fi oxidul nitric, glutamatul, acidul gama aminobutiric (GABA), serotonina, hormonul adrenocorticotrop (ACTH), hormonul stimulator de melatonină (MSH), hormonii sexuali şi derivaţii din opiu modulează căscatul.
Într-un studiu din 2007 care a măsurat frecvenţa căscatului în rândul copiilor prematuri, cercetătorii au descoperit o scădere marcată în ceea ce priveşte numărul de căscaturi zilnice între 31 şi 40 de săptămâni, punând acest lucru pe seama dezvoltării controlului circadian şi hemostatic al somnului şi trezitului. După naştere şi dezvoltare, căscatul se produce de-a lungul vieţii adulte în mod constant. Se ştie cu precizie că fenomenul de a căsca se produce în prima oră de la trezire şi în ultima oră înainte de culcare.
Căscatul ca un fenomen de răcire a creierului
Creierul este un organ costisitor pentru metabolism fiind întrecut doar de aparatul digestiv, răspunzător de aproximativ 16% din consumul total de energie. Temperatura creierului în rândul oamenilor este determinată de o mulţime de variabile, incluzând temperatura sângelui arterial care irigă creierul, rata fluxului sangvin, cât şi rata metabolismului. Există nişte substanţe specifice şi mecanisme termoreglatoare care menţin temperatura cerebrală în parametrii optimi.
Poate cea mai acceptată ipoteză privind rolul căscatului este că acesta ar funcţiona ca un mecanism evolutiv de răcire a creierului. Consecinţele fiziologice ale căscatului sunt analoge cu cele necesare răcirii efective a creierului, cum ar fi creşterea fluxului sangvin cerebral şi periferic. Mai mult, există sugestii potrivit cărora căscatul are loc înainte, în timpul şi după momente de termoreglare anormală, stres caloric şi hipertermie.
Potrivit acestei ipoteze căscatul funcţionează ca un mecanism de răcire compensator pentru a menţine niveluri optime de eficienţă mintală. Există două mecanisme de răcire selectivă a creierului care au loc la oameni: pre-răcirea sângelui arterial destinat creierului, cu sânge venos rece care se întoarce de la nas şi frunte şi folosirea sângelui venos pentru răcirea directă a creierului. Mecanismele specifice de răcire a creierului implică o reducere a temperaturii creierului sub cea a sângelui arterial de la nivelul toracelui. Pentru a testa această ipoteză potrivit căreia căscatul ar fi un mecanism specific de răcire a creierului au fost analizate respiraţia nazală şi temperatura frontală în rândul unor voluntari care priveau înregistrări video cu persoane care cască. Respiraţia nazală acţionează prin pre-răcirea sângelui arterial destinat creierului cu sânge venos răcit care drenează din suprafeţele de evaporaţie extracraniene, în timp ce răcirea directă a venelor emisare faciale şi frontale stimulează o combinaţie a ambelor mecanisme.
Rezultatele au arătat că respiraţia nazală şi răcirea frontală au eradicat practic căscatul contagios în rândul studenţilor. Căscatul contagios este un fenomen obişnuit, dar puţin înţeles. Când vedem o persoană care cască avem tendinţa să facem şi noi la fel. Un studiu realizat de Steven M Platek de la Departamentul de Psihologie al Universităţii de Stat din New York arată că acest căscat contagios ar putea fi asociat cu trăsăturile empatice ale atribuirii unei stări mintale şi sunt afectate negativ de intensificarea trăsăturilor de personalitate schizotipice mai mult decât alte sarcini de autoprocesare.
În cazul în care căscatul funcţionează ca un mecanism de răcire compensator, ne-am putea aştepta să existe o corelaţie între căscat şi temperatura ambientală. Pe măsură ce temperatura ambientală creşte, devine din ce în ce mai dificil să fie menţinută o homeostazie termică optimă, astfel încât ne-am aştepta ca fenomenul căscatului să aibă loc mai frecvent. Aceste presupuneri au fost testate în rândul peruşilor (Melopsittacus undulatus) care au fost aleşi datorită mărimii relative a creierului. Pe măsură ce temperatura ambientală creştea exista o creştere a incidenţei căscatului. Mai mult, căscatul a devenit progresiv mai frecvent pe măsură ce temperatura a crescut cu 5°C peste temperatura normală a corpului peruşilor.
Căscatul şi somnul
Căscatul este asociat în mod obişnuit cu senzaţia de oboseală şi adormire. În ciuda ideilor populare, căscatul nu este corelat cu durata somnului. De asemenea, căscatul nu are loc în timpul somnului, ceea ce este în concordanţă cu ideea că nevoia unei procesări mintale optime scade în timpul somnului. Frecvente perioade de căscat au tendinţa de a se petrece la scurt timp după trezire la fel ca şi înainte de a merge la culcare. Într-un articol din New York Times, Matthew R. Ebben, directorul Laboratorului de Cercetare din cadrul Centrului pentru Medicina Somnului de la Spitalul Presbiterian din New York, susţine că, în ciuda faptului că este mai puţin obişnuit căscatul în timpul somnului, au fost documentate astfel de cazuri, fără însă a face referire la o sursa bibliografică.
Termoreglarea şi somnul sunt interconectate. Cercetările arată că interacţiunea dintre termoreglare şi somn are loc la nivelul termostatului preoptic-hipotalamic. Instalarea somnului declanşează o scădere a curbei temperaturii corporale bazale. Această reducere s-ar datora unei stări de relaxare ce duce la o scădere semnificativă în activitatea sistemului nervos simpatic cutanat care în schimb facilitează intensificarea fluxului sangvin periferic.
A fost argumentat că temperatura se modifică înainte şi după ce somnul acţionează ca o buclă de feedback pozitiv, iar temperatura bazală a corpului şi somnul variază în sens invers. Creşterea tendinţei de trezire are loc în tandem cu creşterea temperaturii bazale în cursul dimineţii. Căscatul dimineaţa devreme ar putea fi un mecanism de stabilizarea termală compensatorie. Trezirea presupune perturbarea unei stări de relaxare, e însoţită de creşterea rapidă în activitatea locomotorie, cât şi în activitatea conştientă a creierului, astfel încât creşterea metabolică a temperaturii va genera căscatul.
O privare de somn îndelungată în rândul şoarecilor a arătat o creştere a temperaturii cerebrale profunde. Privarea de somn în rândul oamenilor a fost corelată cu o creştere a temperaturii tegumentare (de la nivelul pielii) în timp ce subiecţii stăteau culcaţi şi o creştere a temperaturii bazale a corpului în timp ce subiecţii stăteau în picioare. Mai mult, consumul de apă caldă a dus la creşterea temperaturii corpului cat şi a stării de veghe. Astfel putem concluziona că variaţiile în temperatura corpului sunt asociate cu variaţii corespunzătoare în starea de veghe.
Bibliografie:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1)5909246
http://lib.bioinfo.pl/meid:224763
http://www.epjournal.net/wp-content/uploads/ep0592101.pdf
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC491270/pdf/jnnpsyc00045-0086.pdf
http://cep.sagepub.com/content/21/5/623.extract
http://www.x-halo.com/uploads/Yawning%20and%20Thermoregulation.pdf
http://ww.baillement.com/dossier/gallup.pdf
