ทำไมร่างกายถึงสั่นตอนหนาวจัด และการสั่นช่วยสร้างความร้อนได้ยังไง

เคยไหม อยู่ในห้องแอร์เย็นจัดหรือออกไปเจอลมหนาวนานๆ แล้วอยู่ดีๆ ฟันเริ่มกระทบกัน แขนขาสั่น ไหล่เกร็ง ทั้งที่ไม่ได้ตั้งใจขยับเลย อาการนี้ไม่ได้เกิดเพราะร่างกายควบคุมตัวเองไม่ได้ แต่ตรงกันข้าม มันคือระบบฉุกเฉินสำหรับผลิตความร้อนที่ร่างกายเปิดใช้อัตโนมัติ

ร่างกายมนุษย์พยายามรักษาอุณหภูมิแกนกลางให้อยู่ในช่วงที่อวัยวะสำคัญทำงานได้ตามปกติ พอผิวหนังและเลือดเริ่มเย็นลง ตัวรับอุณหภูมิตามผิวหนังจะส่งข้อมูลเข้าสู่ระบบประสาท สมองส่วนไฮโปทาลามัสทำหน้าที่คล้ายศูนย์ควบคุมอุณหภูมิ พอรับรู้ว่ากำลังเสียความร้อนมากเกินไป มันจะสั่งมาตรการหลายอย่างพร้อมกัน ไม่ใช่แค่สั่งให้ตัวสั่นอย่างเดียว

อย่างแรกที่เกิดขึ้นได้คือหลอดเลือดบริเวณผิวหนังหดตัว เลือดอุ่นจากส่วนลึกจึงไหลออกมาที่ผิวหนังน้อยลง วิธีนี้ไม่ได้สร้างความร้อนเพิ่ม แต่มันช่วยเก็บความร้อนไว้ตรงอวัยวะสำคัญ เลยเป็นเหตุผลว่าทำไมเวลาอากาศเย็นจัด นิ้วมือ นิ้วเท้า หู หรือปลายจมูกมักเย็นก่อนส่วนอื่น

ถ้ายังหนาวต่อไป ระบบสร้างความร้อนจะเข้ามาช่วย และหนึ่งในวิธีที่เห็นชัดที่สุดก็คือ การสั่น

กล้ามเนื้อของคนปกติหดตัวเพื่อสร้างการเคลื่อนไหว เช่น เดิน ยกของ หรือวิ่ง แต่ทุกครั้งที่กล้ามเนื้อทำงาน พลังงานเคมีจากสารอาหารไม่ได้ถูกเปลี่ยนเป็นแรงกลทั้งหมด ส่วนหนึ่งกลายเป็นความร้อนเสมอ นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมเวลาออกกำลังกายถึงตัวร้อนขึ้น

ตอนหนาวจัด สมองใช้หลักเดียวกัน แต่ไม่ต้องรอให้ลุกไปวิ่ง มันสั่งกล้ามเนื้อโครงร่างจำนวนมากให้หดและคลายตัวอย่างรวดเร็วแบบไม่สมัครใจ การหดตัวเล็กๆ เหล่านี้เกิดสลับกันไปทั่วร่างกายจนมองจากภายนอกเป็นอาการสั่น จุดสำคัญคือกล้ามเนื้อไม่ได้พยายามพาร่างกายไปไหน พลังงานที่ใช้จึงลงเอยเป็นความร้อนจำนวนมากแทนที่จะกลายเป็นงานกลที่มีประโยชน์ การสร้างความร้อนแบบนี้เรียกว่า shivering thermogenesis หรือการสร้างความร้อนจากการสั่นของกล้ามเนื้อ

เบื้องหลังการสั่นแต่ละครั้ง กล้ามเนื้อต้องใช้ ATP ซึ่งเป็นเหมือนหน่วยพลังงานของเซลล์ ATP ถูกสร้างจากการเผาผลาญสารอาหาร ทั้งคาร์โบไฮเดรตและไขมัน กระบวนการผลิตและใช้พลังงานเหล่านี้ปล่อยความร้อนออกมา ยิ่งกล้ามเนื้อจำนวนมากทำงานพร้อมกัน อัตราการเผาผลาญของร่างกายก็ยิ่งสูงขึ้น และความร้อนที่เกิดขึ้นก็เพิ่มตามไปด้วย งานศึกษาด้านสรีรวิทยาความหนาวพบว่ากล้ามเนื้อโครงร่างเป็นแหล่งสร้างความร้อนสำคัญมากในคนที่สัมผัสความเย็น โดยเฉพาะเมื่อความเย็นแรงจนระบบอื่นรับมือไม่ไหว

แล้วทำไมบางครั้งถึงเริ่มจากแค่เกร็งๆ ก่อนจะสั่นแรงขึ้น? เพราะร่างกายไม่ได้เปิดระบบเต็มกำลังทันที ถ้าเย็นไม่มาก อาจเริ่มจากเพิ่มความตึงของกล้ามเนื้อเล็กน้อย เพิ่มการเผาผลาญ และลดการสูญเสียความร้อนก่อน แต่ถ้าอุณหภูมิยังลด การหดตัวของกล้ามเนื้อจะถี่และแรงขึ้น จนกลายเป็นการสั่นที่มองเห็นชัด บางคนถึงขั้นฟันกระทบกัน เพราะกล้ามเนื้อบริเวณกรามก็เข้าร่วมด้วย

ร่างกายยังมีอีกระบบหนึ่งชื่อว่า การสร้างความร้อนโดยไม่ต้องสั่น หรือ non-shivering thermogenesis ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มการเผาผลาญในเนื้อเยื่อต่างๆ รวมถึงไขมันสีน้ำตาล ไขมันชนิดนี้มีไมโทคอนเดรียจำนวนมากและสามารถเปลี่ยนพลังงานจากสารอาหารไปเป็นความร้อนได้โดยตรงแทนที่จะเอาไปสร้าง ATP อย่างมีประสิทธิภาพ เด็กทารกมีไขมันสีน้ำตาลค่อนข้างมาก เพราะยังสั่นสร้างความร้อนได้ไม่เก่ง ส่วนผู้ใหญ่ก็ยังมีอยู่ในปริมาณแตกต่างกันในแต่ละคน

เรื่องน่าสนใจอีกอย่างคือ การสั่นกินพลังงานไม่น้อย การอยู่ในความหนาวนานๆ จึงทำให้เหนื่อยและหิวได้ เพราะกล้ามเนื้อกำลังใช้เชื้อเพลิงจริงๆ แม้จะยืนหรือนั่งอยู่เฉยๆ ก็ตาม ถ้าความหนาวรุนแรงและยาวนานจนร่างกายเสียความร้อนเร็วกว่าที่ผลิตได้ อุณหภูมิแกนกลางจะเริ่มลดลงและเสี่ยงต่อภาวะตัวเย็นเกินหรือ hypothermia

มีจุดหนึ่งที่ฟังดูย้อนแย้งมาก คือคนที่หนาวจัดมากๆ อาจหยุดสั่น ทั้งที่อากาศยังหนาวอยู่ ตรงนี้ไม่ใช่สัญญาณว่าร่างกายอุ่นขึ้นเสมอ หากอุณหภูมิแกนกลางต่ำมาก ระบบประสาทและกล้ามเนื้ออาจเริ่มทำงานแย่ลงจนการสั่นลดลง ภาวะนี้จึงต้องระวังเป็นพิเศษ โดยเฉพาะถ้ามีอาการสับสน พูดไม่ชัด เดินเซ ง่วงผิดปกติ หรือไม่ตอบสนองตามปกติ

ส่วนอาการหนาวสั่นตอนมีไข้ใช้ระบบคล้ายกัน แต่ต้นเหตุคนละแบบ ตอนอยู่ในอากาศหนาว ร่างกายกำลังพยายามรักษาอุณหภูมิเดิมเอาไว้ แต่ตอนมีไข้ สมองตั้งเป้าอุณหภูมิใหม่ให้สูงขึ้นชั่วคราว ร่างกายจึงรู้สึกว่าตัวเองยังเย็นเมื่อเทียบกับเป้าหมายใหม่ และสั่งให้หลอดเลือดหดพร้อมกระตุ้นการสั่นเพื่อเร่งสร้างความร้อน นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมบางครั้งวัดไข้ได้สูง แต่กลับรู้สึกหนาวจนต้องห่มผ้า

สรุปแบบเห็นภาพง่ายๆ เวลาอากาศหนาว ร่างกายไม่ได้มีเครื่องทำความร้อนซ่อนอยู่ข้างใน สิ่งที่มันมีคือกล้ามเนื้อจำนวนมหาศาล สมองจึงเปลี่ยนกล้ามเนื้อเหล่านั้นให้กลายเป็นเตาผลิตความร้อนชั่วคราว สั่งให้หดตัวซ้ำๆ เผาผลาญพลังงาน แล้วปล่อยความร้อนออกมา อาการตัวสั่นที่ดูเหมือนเรื่องน่ารำคาญ จึงเป็นหนึ่งในระบบเอาตัวรอดพื้นฐานที่ช่วยให้มนุษย์รักษาอุณหภูมิของหัวใจ สมอง และอวัยวะสำคัญไว้ได้เมื่อเจอกับความเย็นจัด