Функциональная система поддержания температуры тела.
Характеристика элементов ФС
1) Терморецепторы. Экстерорецепторы – это окончания чувствительных нейронов. Имеются тепловые и холодовые. В коже, роговице, мошонке холодовых больше, чем тепловых.
В коже холодовые рецепторы находятся в эпидермисе, Тепловые – в верхнем и среднем слоях собственно кожи. Раздражение наружных терморецепторов формирует соответствующую поведенческую реакцию.
Интерорецепторы расположены в кожных венах, в венах органов, продуцирующие тепло. Раздражение их обеспечивает вегетативные реакции, связанные с терморегуляцией (теплопродукцию, теплоотдачу, сосудистые реакции).
В ЦНС термочувствительные нейроны имеются в гипоталамусе, ретикулярной формации среднего мозга. Из них 80% тепловые.
Проявления активности рецепторов.
Информация о раздражителе кодируется изменением частоты импульсации и интервалов между импульсами.
Холодовые. Постоянная импульсация наблюдается при tо 26–32о – 10 импульсов в секунду.
При быстром охлаждении – возникает резкое учащение, затем стабилизация на одном уровне. При быстром согревании – урежение и стабилизация на новом уровне.
Тепловые рецепторы – стационарная импульсация (4имп/сек. при t 38 – 40о). При охлаждении согревании – урежение импульсации и увеличение интервалов между ними.
Афферентный путь температурной чувствительности.
1ый нейрон – в спинальном ганглии.
2ой нейрон – в спинном мозге, затем перекрест.
3ий нейрон – в таламусе, затем сигнал поступает в заднюю центральную извилину. Декодируется в виде ощущений. Одновременно сигнал поступает в гипоталамус, где находится центр терморегуляции, имеющий центр теплопродукции и теплоотдачи. Интенсивность температурных ощущений зависит от ряда условий:
1) от локализации рецепторов,
2) величины раздражаемой поверхности,
3) окружающей температуры,
4) предшествующих температурных раздражений.
Так, если руку погрузить в воду, нагретую до 27оС, а затем перенести в 24оС возникает ощущение холода. 31оС после 34оС также вызовет ощущение холода (температурный контраст).
Аппарат управления в функциональной системе терморегуляции – это лимбико-ретикулярный комплекс (ЛРК) и гипоталамус. Обеспечивает автоматизированное управление температурой тела через АНС и ЖВС.
Аппарат исполнения. Температура тела поддерживается процессами теплопродукции и теплоотдачи.
Пути теплопродукции.
Химический термогенез.
а) окислительное фосфорилирование Б, Ж, У, при этом 25% энергии превращается в тепловую.
Активируется: - физической активностью:
ходьба – в 3 – 4 раза,
работа – в 7 – 10 раз,
- адреналином (при эмоциях, страхе).
б) неокислительное фосфоририрование – в тепло превращается 75% энергии.
Активируется при снижении температуры в течение нескольких дней при снижении температуры окружающей среды. При этом увеличивается выработка тироксина, адреналина.
В результате – распад жира в адипоцитах и выход ЖК в кровь, их окисление с образованием тепла. Используется бурый жир (особенно у новорожденных; содержит много цитохрома – отсюда название).
Сократительный термогенез.
а) 60% теплопродукции в покое образуется за счет тонуса мышц.
При снижении температуры появляются терморегуляторные тонические сокращения, развивающиеся в области мышц спины, шеи и некоторых других областей. Теплопродукция возрастает на 40 – 50%. Терморегуляторные тонические сокращения скелетных мышц начинается при снижении температуры внешней среды на 2оС относительно уровня комфорта.
Повышение тонуса мышц происходит путем активации α – мотонейронов. При этом формируется поза, уменьшающая теплоотдачу.
б) Холодовая дрожь – непроизвольное сокращение мышц, возникающее при снижении температуры сердцевины тела. Осуществляется через активацию α – мотонейрона. В отличие от теплообразования при произвольных мышечных сокращениях теплообразование при дрожи является экономным способом теплопродукции, т. к. в тепловую энергию переходит почти вся энергия мышечного сокращения. Отсутствует ее потеря за счет конвекции (как при произвольных сокращениях).
Теплоотдача.
Осуществляется путем испарения воды с поверхности тела и несколькими способами, связанными с величиной кожного кровотока.
Характеристика способов теплоотдачи.
1) Испарение. На испарение 1мл. воды расходуется 580кал тепла.
Через легкие испаряется в норме за сутки 350мл. Н2О, что обеспечивает отдачу 8% тепла. Этот процесс регулируется частотой и глубиной дыхания (тепловая одышка).
С поверхности кожи :
В покое этим путем выводится 25%тепла. Связано с диффузией воды к поверхности кожи. Это так называемое неощутимое испарение. За сутки этим способом испаряется 500мл. Н2О. При повышении температуры тела неощутимое испарение дополняется работой потовых желез. Потообразование по сравнению с покоем может увеличиться в 10 – 20 раз и достичь 3,5 – 12л. в час (физическая работа, при повышении температуры воздуха). Но охлаждение за счет испарения требует адекватного поступления воды и эффективно при низкой влажности воздуха.
За счет испарения организм способен выдерживать достаточно высокие температуры.
То = 45оС – выдерживается долго при поступлении воды.
То = 55оС – 2 часа без повышения температуры тела.
То = 120оС – (финская баня) тренированный человек – 20 минут.
2) Теплоизлучение с поверхности кожи. Эффективно если температура воздуха ниже температуры тела. При температуре воздуха 20о таким способом отдается 70% образующегося тепла. Только с поверхности непокрытой головы в зависимости от температуры воздуха отдается от 50 до 75% тепла.
Излучение зависит от величины кожного кровотока – зависимость прямопропорциональная. Температура кожи 19 – 30о является зоной вазомоторной регуляции теплоотдачи:
Температура кожи = 19 – 30о и ниже – централизация кровообращения – излучение снижается, выше 30о – увеличивается кожный кровоток – излучение увеличивается, но одежда препятствует этому.
3) Конвекция – теплоотдача за счет перемещения нагретого кожей воздуха и смена его на холодный. Увеличивается при большой скорости движения воздуха (ветре). Способ эффективен, если температура воздуха ниже температуры кожи.
4) Теплопроведение – отдача тепла нагретым телом менее нагретому (например, охлаждение при купании в водоеме).