Selv i mange minusgrader holder øyet seg varmt. (Foto: Colourbox)
Selv i mange minusgrader holder øyet seg varmt. (Foto: Colourbox)

Spør en forsker: Hvorfor fryser ikke øyet?

Når armer og bein når frysepunktet, er det tilnærmet tropevarme i øyet.

Hva er temperaturen på øyet?

Romtemperatur (+24): 34 grader

Vinterkulde (-40): 23-25 grader

Fryselager (-21): 25-26 grader

Badstue (+83): 40-42 grader

Det er vinter og 40 sprengkalde minusgrader i sentrum av Karasjok.

Forsker Jon Klokk Slettedal går og fryser i gatene i vårt nordligste fylke. Han har hørt at det er kaldest nede ved elva. Så han søker seg dit.

I hånda holder han et måleinstrument som han retter mot forbipasserende.

Det viser at kroppstemperaturen deres er kald på overflaten der de ikke er dekket av klær. Ansiktet viser faretruende farger på bildene fra det infrarøde kameraet. Med to lysende unntak: Øynene.

Kald kropp

I filmen Ni liv måtte hovedpersonen skjære av seg forfrosne tær etter et hardt møte med den norske vinteren.

Du kan miste nesetippen av kulde. Men øyet består.

I -40 grader i Karasjok holder øyet høyere temperatur enn andre deler av ansiktet. På bildet tatt med infrarødt kamera er de varmeste områdene markert med hvitt. Det er øynene og området rundt munnen. (Foto: Jon Klokk Slettedal)
I -40 grader i Karasjok holder øyet høyere temperatur enn andre deler av ansiktet. På bildet tatt med infrarødt kamera er de varmeste områdene markert med hvitt. Det er øynene og området rundt munnen. (Foto: Jon Klokk Slettedal)

− Mens nese, ører, fingre og andre kroppsdeler forfryses, så er det nærmest ingen øye- eller synsproblemer i kulde, sier Jon Klokk Slettedal, førsteamanuensis i medisin og overlege ved Øyeavdelingen, Oslo universitetssykehus.

Sammen med Amund Ringvold, pensjonert professor i medisin, bestemte Slettedal seg for å finne ut hvorfor øyet ikke fryser.

De to har målt temperaturer på overflaten av øyet i alt fra kuldesjokket i Karasjok til en badstue. Og funnet at øyet holder en overraskende stabil temperatur.

Mens andre kroppsdeler blir frosne i vinterkulda, er øyet som en norsk sommerdag, 23 varme grader.

Inspirert av polarhelter

Det begynte da Ringvold leste beretningene fra polarhelter som Roald Amundsen under Polaråret i 2011, 100 år etter at Amundsen plantet det norske flagget på Sydpolen. Heltene klaget over forfrysninger både her og der, men ingen av dem skrev at de fikk problemer med øynene.

Det er underlig, synes de to forskerne, ettersom hornhinnen i øyet er i direkte kontakt med den kalde lufta.

Hornhinnen er det ytterste laget i øyet, er gjennomsiktig og viktig for synet.

− Hornhinnen er en tynn vegg, og uten blodårer som kan varme, så den burde være utsatt. Vi lurte på om den fungerte som et slags isoleringsglass, sier Slettedal.

Radiator i øyet

Hornhinnen sitter forrest, det er vinduet i øyet og den delen av øyet som er i kontakt med luft. Vinduet er uten blodårer, men bak strømmer det en væske. Væsken dannes kontinuerlig bak regnbuehinnen. (Foto: (Illustrasjon: Rhcastilhos/Wikimedia Commons))
Hornhinnen sitter forrest, det er vinduet i øyet og den delen av øyet som er i kontakt med luft. Vinduet er uten blodårer, men bak strømmer det en væske. Væsken dannes kontinuerlig bak regnbuehinnen. (Foto: (Illustrasjon: Rhcastilhos/Wikimedia Commons))

Isolerer gjør den ikke. Tvert imot leder hornhinnen varme svært godt, og slipper ut mye varme.

Hvordan kan øyet da holde seg så varmt?

Svaret er en væske som stadig sirkulerer bak hornhinnen, forkammervæsken.

Den holder god kroppstemperatur.

− Øyet er som en radiator, forklarer Slettedal.

− Den holder overflaten varm, selv i ekstrem kulde.

På innsiden av øyeveggen har vi rikelig med blodårer som holder væsken i øyet varm, nær 37 grader. Væsken varmer i sin tur opp hornhinnen. Selv om varmetapet er stort, er det altså varmt på overflaten på grunn av stadig påfyll fra væsken som sirkulerer bak.

Kroppen sparer øyet

Blodårer forsyner også andre deler av kroppen, men i hender og føtter kan de trekke seg sammen når det er kaldt, slik at kroppen sparer energi. Det gjør de ikke i øyet. Blodforsyningen er like god i sprengkulda.

Væsken i øyet består av vann med salt, sukker og andre stoffer. Slettedal og Ringvold tror ikke innholdet i væsken har noe å si for evnen til å holde øyet varmt. Salt blir riktignok brukt i snøsmelting, men 20 grader er langt unna frysepunktet.

Legger du et øye i fryseren, blir derimot hornhinnen hvit. Øyet kan altså fryse, men ikke hos levende mennesker. Det er først når øyet blir kaldt fra innsiden at det fryser. Den varme væsken sirkulerer ikke lenger.

Vi har ulik tilbøyelighet til å fryse på kroppen. Når det gjelder øyet er vi ganske like.

Folk med glassøye klager riktignok ofte over kulden, forteller lege Slettedal, glass leder jo kulde. For dem uten glassøye, kjennes 23 grader godt og varmt i et ellers kaldt ansikt.

Øyelege og forsker Jon Klokk Slettedal monterer hornhinnen på en modell av et øye. Den sitter forrest, inni er øyet fylt av en væske. Blodårene sitter i veggene. (Foto: Ida Kvittingen, forskning.no)
Øyelege og forsker Jon Klokk Slettedal monterer hornhinnen på en modell av et øye. Den sitter forrest, inni er øyet fylt av en væske. Blodårene sitter i veggene. (Foto: Ida Kvittingen, forskning.no)

Forskning i fryselager

Det var faktisk ingen som hadde undersøkt øyets tilpasningsevne ordentlig før.

Noen norske forskere på 1960-tallet oppdaget øyeskader hos skiløpere. Men de konkluderte med at det var friksjonen fra snøkrystallene som forårsaket dem, de fant ingen frostskader.

Over to år angrep Slettedal og Ringvold problemstillingen på ulike måter for å komme til bunns i mysteriet.

De dro med seg forsøkspersoner til de merkeligste steder.

Til et fryselager på et slakteri for å måle hvor lang tid det tar for øyet å tilpasse seg kulda. Temperaturen i øyet raste nedover, men i løpet av 10-15 minutter hadde den stabilisert seg på rundt 25-26 grader.

Til en badstue med 83 grader. Øyet klarte seg bra der også.

Utendørs, sommer som vinter. Kameraet som måler infrarød stråling var praktisk for å undersøke temperaturer uten å måtte stikke noe bortpå øyet til folk.

Forskerne laget også et kunstig øye, der de satte inn en kunstig hornhinne, fylte på med vann med kroppstemperatur på 37 grader, og sirkulerte væsken på samme måte som i et ekte øye.

Rundt øyet pakket de tørris for å gjøre det skikkelig kaldt. Da fant de det samme som målingene ute i naturen.

Lager kunstige hornhinner

Et godteriøye på pauserommet til Øyeavdelingen ved Ullevål sykehus i Oslo. (Foto: Ida Kvittingen, forskning.no)
Et godteriøye på pauserommet til Øyeavdelingen ved Ullevål sykehus i Oslo. (Foto: Ida Kvittingen, forskning.no)

Hvorfor er kroppen så opptatt av å beskytte øyet?

For en som er vant til å se, er nok synet viktig for å overleve i en krisesituasjon.

Øynene er dessuten nært koblet til hjernen.

− Om hjernen kjøles ned er det farlig, mens en fot kan man ofre, legger Slettedal til.

Kunnskapen han har kommet fram til er først og fremst grunnforskning, for å finne ut mer om hvordan kroppen vår fungerer.

Men Slettedal håper også at den kan bidra til det møysommelige arbeidet med å lage kunstige hornhinner. Hittil har de ikke klart å gro en hel, men deler dyrkes fram fra celler. Da er det viktig å kunne etterligne kroppens eget vev best mulig.

Ekstrem varme

Neste skritt er å måle i kulde med vind. Forskerne tror ikke øyet tar skade av det heller.

Deretter skal de se nærmere på hvordan øyet klarer seg i varmen.

Badestueeksperimentene viste at øyet takler temperaturer som ville vært skadelige innvendig. De færreste tåler 42 grader i feber, slik det var på overflaten av øyet. Sannsynligvis kjøler øyevæsken ned overflaten.

Men hva med sol og tørr, varm vind på øyet? Det fikk de ikke undersøkt i badstua. Ringvold og Slettedal pakker like godt kofferten og måleapparatene og reiser til Sahara-ørkenen i Afrika for å sjekke.

Referanse:

Slettedal, J.K. og Ringvold, A.: Why doesn’t the cornea freeze? Presentasjon på Annual Meeting of the Association for Research in Vision and Ophthalmology i Florida, USA, mai 2014.

Powered by Labrador CMS