ふとした瞬間に恥ずかしいと顔が熱くなる理由の根底には、自律神経の急激なバランス変化が存在します。人間が恥ずかしさや強い羞恥心、焦りを感じると、大脳辺縁系がストレスを察知し、瞬時に自律神経の交感神経を優位へとシフトさせます。
交感神経が急激に高まると、体内ではアドレナリンなどの神経伝達物質が分泌され、心拍数や血流量が一気に増加します。このとき、特に皮膚が薄く血管密度の高い顔や首周りの毛細血管が拡張する原因となり、大量の温かい血液が皮膚表面へと流れ込みます。その結果、頬がポッポと熱くなり、皮膚を通して血液の赤色が透けて見える「赤面」が発生するわけです。
手足の血管は緊張時に収縮して冷たくなる傾向がある一方、顔面の微小血管は感情刺激によって拡張しやすい特殊な受容体を持っています。この生体反応自体は完全に無意識下で行われるため、本人の意志の力だけで血流を止めることはできません。