Стимуляция температурных рецепторов. Адаптация температурных рецепторов

Обновлено: 28.03.2024

Подобно другим видам сенсорных процессов температурная чувствительность участвует в регуляции различных по сложности поведенческих актов. На самом низком уровне она представляет собой афферентное звено рефлекторных реакций сохранения теплового баланса организма и среды, как озноб, изменение скорости кровотока, потоотделение и т. д., на значительно более высоком уровне температурная чувствительность побуждает нас одеть теплую одежду или закрыть окна. В том и другом случае информация о температуре поступает в ЦНС от специализированных рецепторов.

Рецепторы температурной чувствительности так же, как и болевой, представляют собой свободные окончания тонких нервных волокон. Они находятся во втором чувствительном слое кожи между ороговевшей оболочкой и подкожной клетчаткой. Нервные окончания расположены как в волосяных, так и в безволосых участках кожи. Во втором случае они оканчиваются в состоящих из соединительной ткани капсулах. Однако, как показывают исследования, температурная чувствительность одинаково высока в обоих случаях, поэтому эти капсулы нельзя считать температурными рецепторами.

Вопрос о механизме раздражения температурных рецепторов столь же не ясен, как аналогичные вопросы для болевой, вкусовой или обонятельной чувствительности. Согласно одним теориям, рецепторы реагируют на изменение температуры тканей или на возникающие в них объемные градиенты температуры. Против этих объяснений говорит относительная медленность изменения температурных ощущений. Другая теория, автором которой является американский физиолог Дж. Нэф (1968), связывает информацию о температуре с механическим воздействием, оказываемым на рецептор деформирующимися под влиянием тепла или холода тканями. Эта теория позволяет объяснить безуспешность попыток найти волокна, реагирующие отдельно на тепло или на холод. Различение тепла и холода может быть основано, с этой точки зрения, на различных в реакциях гладкой мускулатуры и сосудов кожи на эти физические раздражители.

Проводящие пути температурной чувствительности совпадают с путями болевой. Они идут в составе экстралемнисковой системы (рис. 87), заканчиваясь на уровне таламуса. Лишь незначительное число волокон поступает дальше в нижнюю часть постцентральной извилины коры головного мозга.

Как показали психофизические исследования, наш организм не всегда представляет собой хороший термометр. Так, температура различных участков кожи варьирует от 28 до 34°С, но эти различия не замечаются человеком. Фактически, при раздражении небольших участков кожи мы замечаем лишь резкие изменения температуры. Это говорит о том, что температурные ощущения подвержены сравнительно высокой адаптации.

Адаптацию температурной чувствительности можно продемонстрировать следующим образом. В течение 5--10 минут одна рука держится в сосуде с холодной, а другая -- с теплой водой. Затем обе руки одновременно опускаются в сосуд с водой комнатной температуры. При этом, как ни парадоксально, одной рукой (бывшей в холоде) ощущается тепло, а другой рукой (бывшей в тепле) -- холод.

Важное место в анализе температурной чувствительности занимает понятие физиологической нулевой температуры. Это температура, которая при данных условиях кажется ни теплой, ни холодной. Как видно, физиологическая нулевая температура представляет собой ничто иное как уровень адаптации в понимании Г. Хелсона (см. стр. 86). При длительном воздействии раздражителя уровень температурной адаптации может сравняться с его величиной, если только она лежит в пределах от 24 до 35°. В этих границах знак изменения температуры определяет появление ощущений "теплого" и "холодного". При выходе температуры раздражителей за эти границы они всегда воспринимаются нами как теплые или холодные независимо от времени стимуляции кожи.

При средних температурах величина порогов ощущений очень сильно зависит от уровня адаптации. На рис. 88 показана величина абсолютных порогов для ощущения "теплого" и "холодного" в зависимости от температуры, к которой длительное время была адаптирована кожа. Из рисунка видно, что при адаптации к низким температурам пороги "холодного" низки, а "теплого" высоки, и наоборот, при нагревании кожи достаточно небольшого повышения температуры для возникновения ощущения "теплого", а ощущение "холодного" возникает лишь при сравнительно сильном нагревании (см. также стр. 85 и др.). Любопытно, что чувствительность к холоду у женщин (кривая 2) выше, чем у мужчин (кривая 1).

Абсолютные пороги ощущений

Рис. 88. Абсолютные пороги ощущений "теплого" и "холодного" в зависимости от температуры, к которой длительное время была адаптирована кожа (по Дж. Нэфу и Д. Кеншало, 1966):

Скорость и величина адаптации зависят от величины раздражаемой поверхности. Чем она больше, тем меньше адаптация. Эта зависимость объясняет тот факт, что адаптация к температуре окружения практически отсутствует.

От площади стимулируемой поверхности кожи сильно зависят и пороги температурных ощущений. Так, сравнительно трудно определить температуру предмета концом пальца и, напротив, легко, прикладывая к нему целую ладонь.

Этот эффект называется температурной пространственной суммацией. Он аналогичен зрительной пространственной суммации (см. стр. 112). Зона полной пространственной суммации равна, например, для кожи лба 15ч20 см2.

Изучение пространственной температурной суммации позволяет понять некоторые особенности центральной переработки информации о температуре. Например, одновременное раздражение ладоней левой и правой руки требует для возникновения ощущений "теплого" на 30% меньше энергии, чем при раздражении только одной ладони. Однако при раздражении одной из ладоней и кожи лба подобная пространственная суммация полностью отсутствует. Отсюда следует, что обработка температурной информации осуществляется не в зависимости от анатомотопографической близости раздражаемых участков тела, а в зависимости от их функционального родства (Дж. Харди и Т. Оппель, 1937).

Стимуляция температурных рецепторов. Адаптация температурных рецепторов

а) Стимуляция температурных рецепторов. Ощущения холодного, прохладного, индифферентного, теплого и горячего. На рисунке ниже показано влияние разных температур на реакции четырех типов нервных волокон:

(1) болевых, стимулируемых холодом;

(2) реагирующих на холодное;

(3) реагирующих на теплое;

(4) болевых, стимулируемых теплом.

Стимуляция температурных рецепторов. Адаптация температурных рецепторов

Частота импульсации при разной температуре кожи в четырех типах нервных волокон: болевых, стимулируемых холодом; реагирующих на холодное; реагирующих на теплое; болевых, стимулируемых теплом

Обратите особое внимание, что эти волокна по-разному реагируют на разные уровни температур. Например, при очень низких температурах стимулируются только болевые волокна, реагирующие на холод (если кожа становится еще холоднее и почти замерзает или действительно замерзает, эти волокна не стимулируются).

Когда температура поднимается до +10-15°С, холодовые болевые импульсы исчезают, но начинают стимулироваться холодовые рецепторы, их активность достигает максимума при температуре примерно 24°С, затем она постепенно исчезает при температуре чуть выше 40°С. Подъем температуры чуть выше 30°С начинает стимулировать тепловые рецепторы, но они также прекращают сигналить примерно при 49°С.

Наконец, при температуре около 45°С тепло начинает стимулировать тепловые болевые волокна и, что парадоксально, некоторые из холодовых волокон начинают стимулироваться снова, возможно, из-за повреждения холодовых окончаний чрезмерным теплом.

Из рисунка выше ясно, что человек различает температурные воздействия по относительной степени стимуляции различных типов окончаний. Легко также понять, почему чрезмерные степени холода или тепла могут быть болезненны и почему оба эти ощущения при достаточной их интенсивности по качеству почти одинаковы, т.е. ощущения леденящего холода и обжигающего тепла практически идентичны.

б) Стимулирующие влияния подъема и падения температуры. Адаптация температурных рецепторов. При резком падении температуры холодовый рецептор сначала сильно активируется, но затем его активность падает, причем в течение первых нескольких секунд быстро, а в течение следующих 30 мин или более падение активности замедляется. Другими словами, рецептор адаптируется в большой степени, но никогда адаптация не достигает 100%.

Таким образом, очевидно, что температурные рецепторы заметно реагируют на изменения температуры в дополнение к их способности реагировать на постоянный температурный режим. Это означает, что если температура кожи падает, человек ощущает холод намного сильнее, чем ту же низкую температуру, если она постоянна. С другой стороны, при резком подъеме температуры человеку она кажется гораздо более высокой, чем в случае ее постоянства. Реакции на изменения температуры объясняют, почему при погружении в горячую ванну вода нам кажется сначала очень горячей и почему мы чувствуем очень сильный холод при выходе из теплой комнаты на улицу в холодный день.

в) Механизм стимуляции температурных рецепторов. Полагают, что холодовые и тепловые рецепторы стимулируются изменениями скорости их метаболизма. Последнее происходит в результате того, что изменение температуры на каждые 10°С меняет скорость внутриклеточных химических реакций более чем вдвое. Другими словами, определение температуры, вероятно, является результатом не прямого физического влияния тепла или холода на нервные окончания, но результатом химической стимуляции окончаний в связи с изменениями метаболизма, происходящими под действием температуры.

г) Пространственная суммация температурных ощущений. Поскольку количество холодовых и тепловых рецепторов в любом участке поверхности тела довольно незначительно, трудно оценить градации температуры при стимуляции небольших зон кожи. Однако когда стимулируется большая область кожи, температурные сигналы от всей поверхности суммируются. Например, можно определить быстрые изменения температуры всего на 0,01°С, если эти изменения затрагивают всю поверхность тела одновременно. С другой стороны, невозможно определить в 100 раз большие по величине изменения температуры, если они происходят на участке кожи размером лишь 1 см .

д) Передача температурных сигналов в нервную систему. В целом температурные сигналы проводятся по путям, параллельным тем, которые проводят болевые сигналы. При входе в спинной мозг сигналы проходят вдоль нескольких сегментов вверх или вниз в тракте Лиссауэра и заканчиваются главным образом в I, II и III пластинах задних рогов, т.е. в тех же участках, где заканчиваются входящие болевые сигналы. После синаптического переключения на одном или более нейронах спинного мозга сигналы идут по длинным восходящим температурным волокнам, которые проходят в составе противоположного передне-бокового сенсорного тракта и заканчиваются:

(1) в ретикулярных областях мозгового ствола;

(2) в вентробазальном комплексе таламуса.

Небольшое число температурных сигналов передается также от вентробазального комплекса к соматосенсорной коре большого мозга.

Иногда в коре с помощью микроэлектродных исследований обнаруживают отдельные нейроны, непосредственно реагирующие на холодовые или тепловые стимулы, исходящие от определенного участка кожи. Однако удаление всей постцентральной извилины коры у человека не ликвидирует его способности различать градации температуры.

Видео проводящие пути болевой и температурной чувствительности

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

Задача 2. Адаптация температурных рецепторов кожи человека к действию высокой и низкой температур

Адаптацией называется снижение возбудимости рецептора, развивающееся вследствие продолжительного действия раздражителя определенной сенсорной модальности.

Оснащение: 3 емкости с водой различной температуры (10, 25, 45 °С), секундомер, термометр водяной. Исследование проводят на человеке.

Содержание работы. В три емкости налейте воду температуры 10, 25 и 40 °С. Кисть правой руки поместите в сосуд с водой температуры 10 °С, левой — температуры 40 °С. Определите время адаптации терморецепторов, т.е. время, в течение которого ощущение тепла или холода ослабевает.

Затем одномоментно перенесите обе руки в сосуд с водой температуры 25 °С. Оцените изменение ощущений в левой и правой руке (явление контраста).

Оформление протокола. 1. Полученные результаты оформите в виде таблицы.

Ощущение при погружении в воду температуры

Кисть правой руки

Кисть левой руки

2. Укажите время адаптации температурных рецепторов к холоду и теплу у различных испытуемых. 3. Сделайте вывод, в котором: а) проанализируйте результаты на основе свойства адаптации рецепторов; б) укажите, изменяет ли адаптация специфичность ощущения.

Задача 3. Действие тепла и холода на работу сердца и дыхание лягушки

Импульсация от терморецепторов кожи рефлекторно вызывает изменение сердечной деятельности и дыхания. При воздействии непосредственно на сердце холода деятельность его замедляется, а при воздействии тепла усиливается. Эти реакции являются следствием прямого действия температурных раздражителей на синусный узел и изменение его автоматизма.

Оснащение: кусочки льда, установка для регистрации сердечных сокращений у лягушки, вата, теплая (35—45 °С) вода, пипетка глазная. Работу проводят на лягушке.

Содержание работы. Слабонаркотизированную эфиром или обездвиженную лягушку фиксируйте на спинке, вскройте грудную клетку, освободите сердце от перикарда, возьмите его на серфин, наладьте запись сердечных сокращений. Подсчитайте исходную частоту сердечных сокращений за 1 мин (ЧСС/мин) и число дыхательных движений за 1 мин (ЧД/мин).

3.1. Холодовая проба

Наложите лед на лапки, брюшко, голову лягушки. Через 2—3 мин подсчитайте ЧСС/мин и ЧД/мин, запишите кимограмму. Снимите лед, хорошо просушите кожу лягушки, вновь подсчитайте ЧСС и ЧД в течение 1 мин, запишите кимограмму.

Разместите кусочки льда вокруг сердца, ближе к венозному синусу. Зарегистрируйте изменения сердечной деятельности и дыхания способом, описанным выше, запишите кимограмму.

3.2. Тепловая проба

Наложите ватку, смоченную теплой (35—45 °С) водой, на лапку, брюшко, голову лягушки. Через 2—3 мин подсчитайте ЧСС/мин и ЧД/мин, запишите кимограмму. Для воздействия тепла на сердце используйте пипетку с теплой водой, которой обильно оросите сердце. Подсчитайте ЧСС и ЧД за 1 мин, запишите кимограмму.

Оформление протокола. 1. Результаты опыта оформите в виде таблицы.

Адаптация температурных рецепторов кожи к действию высокой и низкой температур

Адаптацией называется снижение возбудимости рецептора, развивающееся вследствие продолжительного действия раздражителя определённой сенсорной модальности.

Цель работы: изучить адаптацию температурных рецепторов кожи к действию высокой и низкой температур.

Оснащение: 3 ёмкости с водой различной температуры (10, 25, 40ºС), секундомер, термометр водяной. Исследование проводят на человеке.

Содержание работы. В три ёмкости налейте воду температуры 10, 25, 40ºС. Кисть правой руки поместите в сосуд с водой температуры 10ºС, левой – температуры 40ºС. Определите время адаптации терморецепторов, т. е. время, в течение которого ощущение тепла или холода ослабевает. Затем одномоментно перенесите обе руки в сосуд с водой температуры 25ºС. Оцените изменение ощущений в левой и правой руке (явление контраста).

Оформление протокола. 1. Полученные результаты оформите в виде таблицы.

Таблица 10. Адаптация терморецепторов к действию температур

Объект Ощущение при погружении в воду температуры
10ºС 25ºС 40ºС
Кисть правой руки Кисть левой руки

2. Укажите время адаптации температурных рецепторов к холоду и теплу у различных испытуемых.

3. Сделайте вывод, в котором: а) проанализируйте результаты на основе свойства адаптации рецепторов; б) укажите, изменяет ли адаптация специфичность ощущения.

Ситуационные задачи для определения конечного уровня знаний:

Рассчитайте дыхательный коэффициент (ДК), если испытуемый поглощает в минуту 0,4 л кислорода и выделяет 0,36л углекислого газа?

Рассчитайте расход энергии за 1 час, если испытуемый поглощает в одну минуту 0,3 л кислорода, а ДК равен 1?

Рассчитайте энергетические затраты у испытуемого, если по данным непрямой калориметрии установлено, что минутный объём дыхания (МОД) – 10л, состав вдыхаемого воздуха: 21% кислорода и 0,03% углекислого газа, состав выдыхаемого воздуха: 16% кислорода и 4,03% углекислого газа?

У женщины ростом 150 см и весом 60 кг основной обмен оказался равен 1600 ккал. Определите, соответствует ли это норме?

Может ли ДК быть меньше 0,7? Если да, то в каком случае?

В каком случае у человека ДК может быть больше 1? Почему?

Какие условия необходимо учитывать при составлении пищевых рационов, кроме соответствия пищи суточным затратам энергии?

Испытуемый поглощает за 1 минуту 300 мл кислорода. ДК равен 1. Сколько калорий за 1 минуту тратит организм?

У больного мужчины ростом 180 см и весом 100 кг основной обмен равен 1900 ккал. Соответствует ли норме эта величина, если поверхность тела равна 2,18 кв. м 2 ?

С мочой выделилось 12 г азота. Сколько белка распалось в организме?

Обмен веществ и энергии сопровождается выделением тепла, которое определяет температуру тела. Где организуется наибольшая доля тепла в организме?

Оптимальная температура тела поддерживается благодаря взаимодействию процессов теплообразования и теплоотдачи. Что происходит с отдачей тепла испарением при увеличении влажности воздуха? Вследствие чего происходит увеличение и уменьшение теплоотдачи?

Теплообразование идёт непрерывно и компенсирует потери тепла организмом в адекватных количествах. Что происходит с теплообразованием в мышцах в условиях холода? Во сколько раз повышается теплообразование в мышцах при тяжёлой мышечной работе?

Основные процессы, координирующие теплообразование и теплоотдачу, протекают на уровне клеточного метаболизма. На какие процессы влияет изменение интенсивности обмена веществ в клетках организма?

Высший центр терморегуляции находится в гипоталамусе – в его переднем и заднем отделах и в других структурах мозга. Какие ещё структуры ЦНС, кроме гипоталамуса, влияют на терморегуляцию?

Функциональная система терморегуляции формируется для достижения конечного полезного результата благодаря множеству различных исполнительных механизмов. Вследствие чего возвращается температура к норме при увеличении и уменьшении температуры внутренних органов?

Сколько литров пота может выделить человек максимально через кожу за сутки?

Какой процент из всех потерь тепла приходится у человека на кожу?

К каким участкам коры полушарий большого мозга приходят импульсы от кожных терморецепторов?

Теплообразование и теплоотдача в значительной мере подвержены влиянию гормонов. Путём чего адреналин и тироксин оказывают калоригенное действие?

ЗАНЯТИЕ №14

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.


Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ - конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.


Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

© cyberpedia.su 2017-2020 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

Криотерапия, или холодное счастье


Интересно, вы когда-нибудь идентифицировали холод со счастьем? Нет? Значит, самое лучшее у вас впереди. Дело в том, что более 50-ти лет назад с легкой руки японского врача-ревматолога Тосимо Ямаучи, лечившего артриты, остеохондроз, межпозвоночные грыжи и т.д., появилась уникальная в своей благодатности методика — аэрокриотерапия. Поступая в клинику Яманучи в инвалидных креслах и на носилках, 80% немощных пациентов после проведенного лечения на своих ногах возвращались домой, становясь резвыми живчиками, а 20% — полностью восстанавливали дееспособность. Теперь криотерапия применяется во всем мире не только для оздоровления в целом, но и в косметологических практиках в частности.

Современные исследования в области патофизиологии доказали, что любое локальное, тотальное и тем более маргинальное воздействие холода на организм воспринимается им сквозь призму «шокотерапии» и трактуется как криогенный стресс белка, клеток, органов и систем, активирующий процессы адаптации через систему терморегуляции. Кожа, соприкасаясь с азотом температурой от −130 до −150°С, не ощущает дискомфорта (поскольку уровень температур значительно ниже пороговой чувствительности рецепторов) и воспринимает запредельный холод как команду к экстренной мобилизации всех своих резервных сил.

Во время процедуры глубина охлаждения достигает 5 мм, а поверхностная температура покровных тканей снижается до 0°С, что заставляет все чувствительные рецепторы кожи посылать центральной нервной системе сигналы SOS о том, что она пребывает в экстриме низких температур. В силу физиологических особенностей передача сигналов от пороговых холодовых рецепторов происходит довольно медленно (почти 3 минуты), при этом отправляемые «депеши» не дают никакой информации об источнике смертельной угрозы. Поэтому нейроны мозга мобилизуют ответную реакцию, в первую очередь включая механизмы определения причин опасного состояния. Они запускают рефлексы экстренной реабилитации и восстановления.

В ответ на смертоносный холод организм начинает активно синтезировать «лекарства» от имеемых хворей. Он мобилизует все физиологические ресурсы, дабы выявить и устранить отклонения от нормы, в частности, повышает «полномочия» неспецифического иммунитета, который выявляет и обезвреживает факторы, составляющие угрозу здоровью.

К великому сожалению, «умеренно» низкие температуры (от —90°С и выше) не оказывают лечебного эффекта. Только «космический» уровень температур запускает реактивные процессы экстренного сохранения жизни и здоровья. Одна минута пребывания в азотистом облаке с температурой —130°С переводит в авральный режим все системы регуляции.

Холод в косметологии:

Гарантирует ремиссию псориаза, атопических дерматитов, акне, себореи; быстро улучшает состояние кожи: омолаживает, нормализует липосекрецию. За счет стимуляции иммунитета, выведения токсинов и восстановления клеточной регуляции криотерапия — незаменимый компонент методик омоложения, освежения кожи, устранения отеков, угревой сыпи, а также сухих (не мокнущих!) дерматитов различного генеза.

Психоэмоциональный аспект холода:

Холод в оздоровительных практиках:

Обеспечивает обезболивающий, противовоспалительный, регенерирующий эффект; избавляет от мигреней и головных болей; оптимизирует гемодинамику; устраняет отеки.

Холод и… загар:

Стимулируя микроциркуляцию и повышая поступление кислорода к меланоцитам, криотерапия стимулирует синтез пигментов кожи, способствуя образованию ровного и насыщенного загара.

Противопоказания к криотерапии:

  • гиперчувствительность к низким температурам
  • холодовая аллергия
  • ОРЗ, ОРВИ, гипертермия
  • любые болезни в стадии обострения и декомпенсации
  • герпес в острой (пузырьковой) стадии

Ощущения во время сеанса криотерапии:

Запредельно низкие температуры не вызывают ощущения холода и озноба, только чувство покалывания, «мурашек на коже».

Читайте также: