mei 13, 2024

Soest Nu

Soest Nu is de toonaangevende aanbieder van kwalitatief Nederlands nieuws in het Engels voor een internationaal publiek.

Curly Hair Cooling Effect

De vroege mens koel en gehydrateerd houden

De onderzoekers suggereren dat de evolutie van krullend haar bij vroege mensen een cruciaal aanpassingskenmerk was in equatoriaal Afrika, dat effectieve bescherming bood tegen de hitte van de zon en de noodzaak om te zweten verminderde. Het is mogelijk dat dit passieve koelmechanisme de ontwikkeling van de hersenen mogelijk maakt door water te besparen en warmte te verminderen. De studie biedt nieuwe inzichten in de evolutionaire rol van haarweefsel.

Het diep gekrulde hoofdhaar beschermde de vroege mens tegen de stralingswarmte van de zon, waardoor hun hersenen konden groeien tot afmetingen die vergelijkbaar waren met die van moderne mensen.

Krullend haar ziet er meer uit dan alleen een mooi uiterlijk – het zou kunnen verklaren hoe vroege mensen koel bleven terwijl ze hydratatie behouden, volgens onderzoekers die de rol van menselijke haartexturen hebben bestudeerd bij het reguleren van de lichaamstemperatuur. De bevindingen zouden licht kunnen werpen op de evolutionaire aanpassing waardoor het menselijk brein kon uitgroeien tot moderne afmetingen.

“Mensen zijn geëvolueerd in equatoriaal Afrika, waar de zon jaar na jaar de hele dag boven ons hoofd staat”, zegt Nina Jablonski, een professor antropologie aan de Pennsylvania State University. Hier ontvangen de hoofdhuid en de bovenkant van het hoofd veel meer constante niveaus van intense zonnestraling in de vorm van warmte. We wilden begrijpen hoe dit de evolutie van ons haar beïnvloedde. We ontdekten dat strak gekruld haar mensen in staat stelt om kalm te blijven en zelfs hydratatie te behouden.”

Thermische oefenpop en pruiken van echt haar

Thermische oefenpop met strak gekrulde (links) en rechte (rechts) pruiken van mensenhaar. De trol gebruikt elektrische energie om lichaamswarmte te simuleren en stelt wetenschappers in staat de warmteoverdracht tussen de menselijke huid en de omgeving te bestuderen. Een nieuwe studie die de rol onderzoekt die menselijke haartextuur speelt bij het reguleren van de lichaamstemperatuur, vindt dat strak gekruld haar de beste bescherming biedt tegen de stralingswarmte van de zon, terwijl de noodzaak om te zweten om koel te blijven, wordt verminderd. Bron: George Haveneth, Universiteit van Loughborough

De onderzoekers gebruikten een thermische mannequin – een model in de vorm van een mens dat elektrische energie gebruikt om lichaamswarmte te simuleren en waarmee wetenschappers de warmteoverdracht tussen de menselijke huid en de omgeving kunnen bestuderen – en een pruik van mensenhaar om te onderzoeken hoe verschillende haartexturen de warmtewinst van zonne-energie beïnvloeden energie. straling. Wetenschappers hebben de dwerg geprogrammeerd om een ​​constante oppervlaktetemperatuur van 95 graden te behouden[{” attribute=””>Fahrenheit (35 degrees Celsius), similar to the average surface temperature of skin, and set it in a climate-controlled wind tunnel.

The team took base measurements of body heat loss by monitoring the amount of electricity required by the manikin to maintain a constant temperature. Then they shined lamps on the manikin’s head to mimic solar radiation under four scalp hair conditions — none, straight, moderately curled, and tightly curled.

The scientists calculated the difference in total heat loss between the lamp measurements and the base measurements to determine the influx of solar radiation to the head, explained George Havenith, director of the Environmental Ergonomics Research Centre at Loughborough University, U.K., who led the manikin experiments. They also calculated heat loss at different windspeeds and after wetting the scalp to simulate sweating. They ran their results through a model to study how the diverse hair textures would affect heat gain in 86-degree Fahrenheit (30 degrees Celsius) heat and 60% relative humidity, like environments in equatorial Africa.

The researchers found that all hair reduced solar radiation to the scalp, but tightly curled hair provided the best protection from the sun’s radiative heat while minimizing the need to sweat to stay cool. They reported their findings on June 6, 2023, in the Proceedings of the National Academy of Sciences.

Curls Keep You Cool Research Infographic

A graphic showing how scientists used a thermal manikin and human hair wigs to measure heat transfer from the scalp. Credit: Melisa Morales Garcia

“Walking upright is the setup and brain growth is the payoff of scalp hair,” said Tina Lasisi, who conducted the study as part of her doctoral dissertation at Penn State. Lasisi will start as an assistant professor of anthropology at the University of Michigan in the fall.

As early humans evolved to walk upright in equatorial Africa, the tops of their heads increasingly took the brunt of solar radiation, explained Lasisi. The brain is sensitive to heat, and it generates heat, especially the larger it grows. Too much heat can lead to dangerous conditions like heat stroke. As humans lost much of their body hair, they developed efficient sweat glands to keep cool, but sweating comes at a cost in lost water and electrolytes. Scalp hair likely evolved as a way to reduce the amount of heat gain from solar radiation, thereby keeping humans cool without the body having to expend extra resources, said Lasisi.

“Around 2 million years ago we see Homo erectus, which had the same physical build as us but a smaller brain size,” she said. “And by 1 million years ago, we’re basically at modern-day brain sizes, give or take. Something released a physical constraint that allowed our brains to grow. We think scalp hair provided a passive mechanism to reduce the amount of heat gained from solar radiation that our sweat glands couldn’t.”

The multidisciplinary research provides important preliminary results for bettering our understanding of how human hair evolved without putting humans in potentially dangerous situations, said Jablonski.

The study also shows that evolutionary anthropologists have an extra tool in the thermal manikin – normally used for testing the functionality of protective clothing – for quantifying human data that is otherwise very difficult to capture, added Havenith.

“The work that’s been done on skin color and how melanin protects us from solar radiation can shape some of the decisions that a person makes in terms of the amount of sunscreen needed in certain environments,” said Lasisi. “I imagine that similar decision-making can occur with hair. When you think about the military or different athletes exercising in diverse environments, our findings give you a moment to reflect and think: is this hairstyle going to make me overheat more easily? Is this the way that I should optimally wear my hair?”

Reference: “Human scalp hair as a thermoregulatory adaptation” by Tina Lasisi, James W. Smallcombe, W. Larry Kenney, Mark D. Shriver, Benjamin Zydney, Nina G. Jablonski and George Havenith, 6 June 2023, Proceedings of the National Academy of Sciences.
DOI: 10.1073/pnas.2301760120

Also contributing to the research were James Smallcombe, Loughborough University and the University of Australia; and from Penn State Larry Kenney, professor of physiology, kinesiology and Marie Underhill Noll Chair in Human Performance; Mark Shriver, professor of anthropology; and Benjamin Zydney, previously an undergraduate research assistant and now a Penn State alum.

The National Science Foundation and the Wenner-Gren Foundation supported this work.

READ  Game changer voor ruimtetelescopen: diafragmaspiegels brengen een revolutie teweeg in de astronomie