こんにちは。
タロです。

> > 特に脳細胞は再生しないといわれていますし、ここがやられてしまうと重篤な後遺症を残したり命にかかわりかねないので、高温にならないように守ってあげる必要がある。これが頭を冷やしてあげる理由と思われます。
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> 1　水枕などで冷やす行為が、頭部深部の体温を下げるほどの効果があるだろうか。
> 血管は、表面と深部で系統が違うために、近表面温度は低下しても、深部温度は下がらないのではないか。

この点については、じゅうぶんに冷やす効果はあると考えます。
具体的な研究データなどはわかりませんので、推論の域をでませんが、むしろ側面にある頚動脈系よりも、延髄と椎骨動脈のほうをしっかり冷やせるのではないでしょうか。
首の後面の組織はそんなに厚くないので、そう思います。

あとは、自分が熱をだして寝込んだ時に、水枕だけは欲しくなるという、主観的なものも多分に含めて。

また、これは関係ないかもしれませんが、事故などによって脳に傷害を受けた人に対しての治療で、「低体温療法」というのがあります。これは、全身を冷やすことによって脳の温度を低下させ、脳細胞の壊死を食い止めようという治療法です。
ご興味のある方は「低体温療法」というキーワードで検索してみてください。
脳死臓器移植問題に関しての面白い情報になると思います。

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> 2　極端な高体温は、たんぱく質の凝固につながるので脳細胞にとってもダメージであるが、このような高体温になる場合には、すでに脳に深刻なダメージが発生していることが考えられる。部分をひやすことに実効力があるのだろうか。
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> このあたりのこと、どのようにお考えになりますか?

たしかに、そのような高体温は全身の細胞にとって危険な状態です。もちろん、いきなりそんなにひどくなるようだったら医者や救急車と思います。

では、家で発熱した時に、まずはなにをするべきか?
再生できない脳を最優先で守ってあげる必要があると思います。
これは状況と優先順位の問題と思います。

それから、たんぱく質の変性は、「全か無か」というものではなく、40度を越えたあたりから徐々に始まるのでしょうから、より安全な状態を保ってあげるべきと思います。
(40度という温度については「なんとなくこの辺」と認識していますので、間違っていたらごめんなさい。)