1) บทนำ ……………………………………………………………………………….3

2) Poikilothermy, heterothermy, homeothermy ………………………...4

3) หลักการควบคุมอุณหภูมิร่างกาย สมดุลความร้อน …………...5

4) สรีรวิทยาของตัวรับความรู้สึก ………………………………………………6

5) ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิ ………………………………………………….8

ก) ศูนย์ถ่ายเทความร้อน ………………………………………………...9

b) ศูนย์ผลิตความร้อน …………………………………………..10

6) กลไกการผลิตความร้อน …………………………………………..10

ก) เทอร์โมเจเนซิสที่หดตัว………………………………………11

b) thermogenesis ที่ไม่สั่น …………………………………………………… 12

7) กลไกการถ่ายเทความร้อน ……………………………………………….12

ก) การนำความร้อน ……………………………………………………….13

b) การแผ่รังสีความร้อน …………………………………………………….13

c) การพาความร้อน…………………………………………………………..14

ง) การระเหย ……………………………………………………………………..14

8) เมแทบอลิซึม …………………………………………………………………….16

9) โภชนาการ ……………………………………………………………………………….17

10) บทสรุป ……………………………………………………………………………20

11) รายการวรรณกรรมใช้แล้ว ……………………………………..23

การแนะนำ

ไม่ว่ารูปแบบการสำแดงชีวิตจะหลากหลายเพียงใด พวกมันก็เชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลงของพลังงานอย่างแยกไม่ออก เมแทบอลิซึมของพลังงานเป็นคุณลักษณะที่มีอยู่ในทุกเซลล์ที่มีชีวิต สารอาหารที่อุดมด้วยพลังงานจะถูกดูดซึมและเปลี่ยนสภาพทางเคมี และผลิตภัณฑ์สุดท้ายจากการเผาผลาญที่มีปริมาณพลังงานต่ำกว่าจะถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์ ตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์ พลังงานจะไม่หายไปและไม่เกิดขึ้นอีก สิ่งมีชีวิตจะต้องได้รับพลังงานในรูปแบบที่สามารถเข้าถึงได้จากสิ่งแวดล้อมและกลับสู่สิ่งแวดล้อมในปริมาณที่เหมาะสมของพลังงานในรูปแบบที่ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานต่อไป

ประมาณหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา นักสรีรวิทยาชาวฝรั่งเศส คลอดด์ เบอร์นาร์ด ยอมรับว่าสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมสร้างระบบเดียว เนื่องจากมีการแลกเปลี่ยนสสารและพลังงานระหว่างกันอย่างต่อเนื่อง กิจกรรมที่สำคัญตามปกติของสิ่งมีชีวิตได้รับการสนับสนุนโดยการควบคุมส่วนประกอบภายในซึ่งต้องใช้พลังงาน การใช้พลังงานเคมีในร่างกายเรียกว่าการเผาผลาญพลังงาน: เขาเป็นคนที่ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้สถานะทั่วไปและกิจกรรมทางสรีรวิทยาของร่างกาย

กระบวนการแลกเปลี่ยน (หรือเมแทบอลิซึม) ในระหว่างที่ร่างกายสังเคราะห์ส่วนประกอบเฉพาะจากอาหารที่ดูดซึมเข้าไป เรียกว่า แอแนบอลิซึม ดังนั้นกระบวนการเผาผลาญในระหว่างที่องค์ประกอบโครงสร้างของร่างกายหรือผลิตภัณฑ์อาหารที่ดูดซึมได้รับการสลายตัวจึงเรียกว่าแคแทบอลิซึม

สิ่งมีชีวิตสร้างความร้อน ซึ่งใช้ให้ความร้อนแก่ร่างกาย ความจุความร้อนจำเพาะของร่างกายมนุษย์ (ปริมาณความร้อนที่ต้องการเพื่อให้ความร้อนแก่เนื้อเยื่อ 1 ° C) อยู่ที่เฉลี่ย 0.83 kcal / kg ต่อ 1 องศา (สำหรับน้ำ - 1 kcal / kg ต่อองศา) ในการเพิ่มอุณหภูมิร่างกายของบุคคลที่มีน้ำหนัก 70 กก. ขึ้น 1 °ควรใช้ 58.1 กิโลแคลอรี (0.83 70) โดยเฉลี่ยแล้ว คนที่น้ำหนัก 70 กก. ขณะพักจะจัดสรรพลังงานประมาณ 72 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง ดังนั้น หากไม่มีกระบวนการที่สอง - การถ่ายเทความร้อน ทุกๆ ชั่วโมงเนื้อเยื่อของมนุษย์จะร้อนขึ้น 1.24 ° (72:58.1) อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่เกิดขึ้น เนื่องจากโดยปกติ ขณะพัก อัตราการผลิตความร้อนจะเท่ากับอัตราการสูญเสีย สิ่งนี้เรียกว่าสมดุลความร้อนซึ่งขึ้นอยู่กับกระบวนการควบคุมการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน ร่วมกันนี้เรียกว่าการควบคุมอุณหภูมิ

POIKILOTHERMIA, HETEROTHERMIA, HOMOYOTHERMIA

มีระดับที่ต่ำกว่าในวิวัฒนาการของระบบควบคุมอุณหภูมิซึ่งอุณหภูมิของร่างกายสัตว์ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเป็นหลัก: เมื่อมันลดลงอุณหภูมิของร่างกายก็ลดลงและในทางกลับกัน อุณหภูมิของร่างกายเรียกว่า poikilothermia และสัตว์เรียกว่า poikilothermic ตัวแทนทั่วไปของ poikilotherms คือกบ ในฤดูหนาว อุณหภูมิร่างกายของกบจะเข้าใกล้ศูนย์ ในสถานะนี้ยังสามารถกระโดดไกลได้ แต่ไม่เกิน 12-15 ซม. ในฤดูร้อนอุณหภูมิของร่างกายจะสูงถึง 20-25 ° C และสามารถกระโดดได้ไกลกว่ามาก - สูงถึง 1 ม. ของแอนิเมชั่นที่ถูกระงับ มีจุลินทรีย์ที่อุณหภูมิที่เหมาะสมของสิ่งแวดล้อมตั้งแต่ 0°C ถึง ลบ 60°C เช่น จุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ในความหนาของน้ำแข็ง หรือในทางกลับกัน จุลินทรีย์ที่สามารถทนต่ออุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมได้ตั้งแต่ +70 °C ถึง +120°C เช่น จุลินทรีย์จากน้ำพุร้อน

กลไกการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน

เอ - บทบาทของอวัยวะในการผลิตความร้อน

B - บทบาทของอวัยวะในการถ่ายเทความร้อน

สัตว์จำนวนหนึ่ง เช่น ค้างคาว หนู นกบางชนิด เช่น นกฮัมมิงเบิร์ด อยู่ในกลุ่มของสิ่งมีชีวิตต่างความร้อนต่างอุณหภูมิ: ภายใต้เงื่อนไขบางประการ พวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความร้อนแบบโพอิคิลเทอร์มิก และบางชนิดก็เป็นสิ่งมีชีวิตแบบโฮโมไอเทอร์มิก

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความร้อนร่วม (เลือดอุ่น) ซึ่งมีอุณหภูมิร่างกายคงที่หรืออุณหภูมิคงที่ อย่างไรก็ตาม isothermia สัมพันธ์กัน: อุณหภูมิของเนื้อเยื่อที่อยู่ห่างจากพื้นผิวของร่างกายไม่เกิน 3 ซม. (ผิวหนัง เนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง กล้ามเนื้อผิวเผิน) หรือเยื่อหุ้มเซลล์ ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิภายนอก ในขณะที่แกนกลางของร่างกาย กล่าวคือ , ระบบประสาทส่วนกลาง , อวัยวะภายใน, กล้ามเนื้อโครงร่างที่อยู่ลึกกว่า 3 ซม. มีอุณหภูมิค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงอุณหภูมิแวดล้อม ดังนั้น สัตว์เลือดอุ่นจึงมีเปลือกโพอิคิลเทอร์มิกและ "แกน" หรือ "แกน" แบบโฮมเทอร์มิก

อวัยวะของการผลิตความร้อนและการจัดการการสร้างความร้อน

K - cortex, Kzh - ผิวหนัง, CGt - ศูนย์กลางของมลรัฐ, Sdts - ศูนย์ vasomotor, Pm - medulla oblongata, Sm - ไขสันหลัง, Gf - ต่อมใต้สมอง, TG - ฮอร์โมนกระตุ้นต่อมไทรอยด์, Zhvs - ต่อมไร้ท่อ, Hm - ฮอร์โมน , M - กล้ามเนื้อ , Pch - ตับ, Ptr - ทางเดินอาหาร, a, b - การไหลของแรงกระตุ้นการตัดแต่ง

ในมนุษย์ อุณหภูมิเฉลี่ยของสมอง เลือด และอวัยวะภายในอยู่ที่ 37°C ขีดจำกัดทางสรีรวิทยาของความผันผวนของอุณหภูมินี้คือ 1.5 ° การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของเลือดและอวัยวะภายในของบุคคล 2-2.5 ° C จากระดับเฉลี่ยนั้นมาพร้อมกับการละเมิดหน้าที่ทางสรีรวิทยาและอุณหภูมิของร่างกายที่สูงกว่า 43 ° C นั้นไม่เข้ากันกับชีวิตมนุษย์

หลักการปรับอุณหภูมิร่างกาย

สมดุลความร้อน

อุณหภูมิของแกน (ร่างกาย) ถูกกำหนดโดยกระแสสอง - การสร้างความร้อน (การผลิตความร้อน) และการถ่ายเทความร้อน (การปล่อยความร้อน) ในเขตอุณหภูมิหรือเขตสบาย (ที่ 27-32°C) มีความสมดุลระหว่างการผลิตความร้อนและการสูญเสียความร้อน ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะการพักผ่อนทางสรีรวิทยา ร่างกายผลิตพลังงานได้ประมาณ 1.18 กิโลแคลอรี/นาที (หรือประมาณ 70 กิโลแคลอรีต่อชั่วโมง) และปล่อยความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อมในปริมาณเท่ากัน ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำ แม้จะมีกลไกป้องกัน การสูญเสียความร้อนโดยร่างกายจะเพิ่มขึ้น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ เพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย ร่างกายต้องเพิ่มการผลิตความร้อนอย่างเท่าเทียมกัน ดังนั้นระดับความร้อนใหม่จึงเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่นที่อุณหภูมิอากาศ 10 ° C การถ่ายเทความร้อนถึง 120 kcal / h (ภายใต้สภาวะที่สะดวกสบาย - 70 kcal / h) ดังนั้นเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้อยู่ในระดับคงที่การผลิตความร้อนจะต้องเพิ่มขึ้นเป็น 120 kcal / ชม.

ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง เช่น ที่ 40°C ความร้อนที่ส่งออกจะลดลงอย่างมาก เช่น 40 kcal/h (แทนที่จะเป็น 70 kcal/h ในสภาพแวดล้อมที่สะดวกสบาย) เพื่อรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ การผลิตความร้อนจะต้องลดลงเหลือประมาณ 40 กิโลแคลอรีต่อชั่วโมง สร้างสมดุลความร้อนระดับใหม่ ซึ่งช่วยให้รักษาอุณหภูมิของร่างกายได้

ดังนั้น ปัจจัยนำที่กำหนดระดับสมดุลความร้อนคืออุณหภูมิแวดล้อม

เนื่องจากการผลิตความร้อนจะแตกต่างกันไปตามประเภทของกิจกรรมทางกายภาพของบุคคล และปริมาณการถ่ายเทความร้อนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อม กลไกในการควบคุมการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อนจึงมีความจำเป็น พวกเขาดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของโครงสร้างพิเศษของสมองซึ่งรวมอยู่ในศูนย์กลางของการควบคุมอุณหภูมิ หลักการควบคุมคืออุปกรณ์ควบคุม (ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิ) รับข้อมูลจากตัวรับความร้อน จากข้อมูลนี้จะสร้างคำสั่งดังกล่าวเนื่องจากกิจกรรมของวัตถุควบคุม (โครงสร้างการทำงานที่กำหนดความเข้มของการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน) มีการเปลี่ยนแปลงเพื่อให้เกิดสมดุลความร้อนในระดับใหม่ซึ่งเป็นผลมาจากร่างกาย อุณหภูมิยังคงอยู่ในระดับคงที่ ระบบควบคุมอุณหภูมิสามารถทำงานในโหมดติดตามหรือตามหลักการไม่ตรงกัน - อุณหภูมิของเลือดเปลี่ยนไปกิจกรรมของวัตถุควบคุมกำลังเปลี่ยนไป อย่างไรก็ตาม ระบบควบคุมอุณหภูมิยังช่วยให้รักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ได้นุ่มนวลขึ้น ซึ่งเป็นไปตามหลักการของการควบคุมโดยการก่อกวน: การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมจะถูกตรวจจับและไม่ต้องรอให้ส่งผลต่ออุณหภูมิของเลือด คำสั่งปรากฏในระบบที่เปลี่ยนการทำงานของวัตถุควบคุมเพื่อให้อุณหภูมิของเลือดคงที่ นอกจากนี้ ระบบควบคุมอุณหภูมิยังสามารถทำงานในโหมดควบคุมการคาดการณ์ เช่น การควบคุมล่วงหน้า (สิ่งเหล่านี้คือการตอบสนองแบบมีเงื่อนไข): บุคคลกำลังจะออกไปที่ถนนฤดูหนาว และการผลิตความร้อนของเขาเพิ่มขึ้นแล้ว ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็น เพื่อชดเชยการสูญเสียความร้อนที่จะเกิดขึ้นกับคนที่อยู่กลางแจ้งในสภาวะที่มีอุณหภูมิต่ำ ในทุกกรณี สำหรับการควบคุมความเข้มของการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อนอย่างเหมาะสม ข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิของร่างกาย (แกนและเปลือก) เป็นสิ่งจำเป็น มันถูกส่งไปยังระบบประสาทส่วนกลางจากตัวรับความร้อน

สรีรวิทยาของเทอร์โมเซ็ปเตอร์

ตัวรับอุณหภูมิจะอยู่ที่ส่วนต่างๆ ของผิวหนัง ในอวัยวะภายใน (ในกระเพาะอาหาร ลำไส้ มดลูก กระเพาะปัสสาวะ) ในทางเดินหายใจ เยื่อเมือก กระจกตา กล้ามเนื้อโครงร่าง หลอดเลือด รวมทั้งหลอดเลือดแดง หลอดเลือดแดงใหญ่ และบริเวณ carotid ในเส้นเลือดขนาดใหญ่จำนวนมากเช่นเดียวกับในเปลือกสมอง, ไขสันหลัง, การก่อไขว้กันเหมือนแห, สมองส่วนกลาง, ไฮโปทาลามัส

เทอร์โมรีเซพเตอร์ของ CNS มีแนวโน้มมากที่สุดคือเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่เป็นตัวรับและบทบาทของเซลล์ประสาทอวัยวะพร้อมๆ กัน

ตัวรับความร้อนของผิวหนังได้รับการศึกษาอย่างเต็มที่ที่สุด ตัวรับอุณหภูมิส่วนใหญ่อยู่ที่หนังศีรษะ (ใบหน้า) และคอ โดยเฉลี่ยมีตัวรับความร้อน 1 ตัวต่อ 1 มม. 2 ของผิว ตัวรับความร้อนของผิวหนังแบ่งออกเป็นความเย็นและความร้อน ในทางกลับกัน ความเย็นจะถูกแบ่งออกเป็นความเย็นจริง ๆ (จำเพาะ) โดยทำปฏิกิริยาเฉพาะกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และความเย็นที่สัมผัสได้ หรือแบบไม่จำเพาะ ซึ่งสามารถตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความดันได้พร้อมกัน

ตัวรับความเย็นอยู่ที่ระดับความลึก 0.17 มม. จากผิว มีทั้งหมดประมาณ 250,000 ตัว พวกเขาตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิด้วยระยะเวลาแฝงสั้น ๆ ในกรณีนี้ ความถี่ของศักยะงานจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิเชิงเส้นในช่วงตั้งแต่ 41 ถึง 10 ° C: ยิ่งอุณหภูมิต่ำ ความถี่พัลส์ก็จะยิ่งสูงขึ้น ความไวที่เหมาะสมที่สุดอยู่ในช่วงตั้งแต่ 15° ถึง 30°C และตามแหล่งที่มาบางแห่ง - สูงสุด 34°C

ตัวรับความร้อนจะอยู่ลึกกว่า - ที่ระยะห่าง 0.3 มม. จากผิว มีทั้งหมดประมาณ 30,000 ตัว พวกมันตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเป็นเส้นตรงในช่วงตั้งแต่ 20° ถึง 50°C: ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้น ความถี่ของการสร้างศักยภาพในการดำเนินการก็จะยิ่งสูงขึ้น ความไวแสงที่เหมาะสมที่สุดในช่วง 34-43°C

ในบรรดาตัวรับความเย็นและความร้อน มีกลุ่มของตัวรับที่มีความไวต่างกัน: ตัวรับบางตัวตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่ 0.1 °C (ตัวรับที่มีความไวสูง) ส่วนตัวอื่นๆ จะมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ 1 °C (ตัวรับความไวปานกลาง) และตัวอื่นๆ อาจมีการเปลี่ยนแปลง ในอุณหภูมิ 10°C (เกณฑ์สูงหรือตัวรับความไวต่ำ)

ข้อมูลจากตัวรับผิวหนังไปที่ CNS ตามเส้นใยอวัยวะของกลุ่ม A-delta และตามเส้นใยของกลุ่ม C ไปถึง CNS ด้วยความเร็วที่ต่างกัน มีแนวโน้มมากที่สุดที่แรงกระตุ้นจากตัวรับความเย็นจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นใย A-delta

แรงกระตุ้นจากตัวรับผิวหนังเข้าสู่ไขสันหลังซึ่งเป็นที่ตั้งของเซลล์ประสาทที่สองทำให้เกิดทางเดิน spinothalamic ซึ่งสิ้นสุดในนิวเคลียสของช่องท้องของฐานดอกซึ่งส่วนหนึ่งของข้อมูลเข้าสู่โซนเซ็นเซอร์ของเยื่อหุ้มสมอง และส่วนหนึ่งไปที่ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิ

ส่วนที่สูงกว่าของระบบประสาทส่วนกลาง (ระบบคอร์เทกซ์และลิมบิก) ทำให้เกิดความรู้สึกร้อน (ความอบอุ่น เย็น สบายตัวจากความร้อน ไม่สบายตัวจากความร้อน) ความรู้สึกสบายเกิดขึ้นจากการไหลของแรงกระตุ้นจากตัวรับความร้อนของเปลือกหุ้ม (โดยเฉพาะผิวหนัง) ดังนั้นร่างกายสามารถ "หลอก" ได้ - ถ้าที่อุณหภูมิสูงร่างกายได้รับการระบายความร้อนด้วยน้ำเย็น เช่นเดียวกับการอาบน้ำในฤดูร้อนด้วยความร้อน ความรู้สึกสบายจากความร้อนจะถูกสร้างขึ้น

ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิ

การควบคุมอุณหภูมิส่วนใหญ่ดำเนินการด้วยการมีส่วนร่วมของระบบประสาทส่วนกลางแม้ว่ากระบวนการควบคุมอุณหภูมิบางอย่างที่ไม่มีระบบประสาทส่วนกลางก็สามารถทำได้เช่นกัน ดังนั้นจึงเป็นที่ทราบกันดีว่าหลอดเลือดของผิวหนังสามารถตอบสนองต่อความหนาวเย็นได้: เนื่องจากความไวต่อความร้อนของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบเป็นความเย็น การคลายตัวของกล้ามเนื้อเรียบจึงเกิดขึ้น ดังนั้นในที่เย็น อาการกระตุกสะท้อนกลับเกิดขึ้นก่อน ซึ่งก็คือ พร้อมกับความเจ็บปวดแล้วหลอดเลือดก็ขยายตัวเนื่องจากผลกระทบโดยตรงของความเย็นต่อเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ ดังนั้น การผสมผสานระหว่างกลไกการกำกับดูแล 2 แบบทำให้ในด้านหนึ่งสามารถกักเก็บความร้อนได้ และในทางกลับกัน เพื่อป้องกันไม่ให้เนื้อเยื่อประสบภาวะขาดออกซิเจน

โดยทั่วไปแล้ว ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิคือชุดของเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมอุณหภูมิ พบได้ในหลายพื้นที่ของระบบประสาทส่วนกลาง ได้แก่ - ในเปลือกสมอง, ระบบลิมบิก (คอมเพล็กซ์อะมิกดาลา, ฮิปโปแคมปัส), ฐานดอก, ไฮโปทาลามัส, กลาง, ไขกระดูกและไขสันหลัง สมองแต่ละส่วนทำหน้าที่ของตัวเอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คอร์เทกซ์ ระบบลิมบิก และฐานดอกช่วยควบคุมการทำงานของศูนย์ไฮโปธาลามิกและโครงสร้างกระดูกสันหลัง ทำให้เกิดพฤติกรรมของมนุษย์ที่เพียงพอในสภาวะอุณหภูมิแวดล้อมต่างๆ (ท่าทางการทำงาน การแต่งกาย กิจกรรมการเคลื่อนไหวโดยสมัครใจ) และความรู้สึกของความร้อน ความเย็น หรือความสบาย . ด้วยความช่วยเหลือของเปลือกสมองทำให้มีการควบคุมอุณหภูมิล่วงหน้า (ต้น) - ปฏิกิริยาตอบสนองแบบมีเงื่อนไขจะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น คนที่กำลังจะออกไปข้างนอกในฤดูหนาวจะมีการผลิตความร้อนเพิ่มขึ้นล่วงหน้า

ระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจและโซมาติกมีส่วนเกี่ยวข้องกับการควบคุมอุณหภูมิ ระบบความเห็นอกเห็นใจควบคุมกระบวนการผลิตความร้อน (glycogenolysis, lipolysis), กระบวนการถ่ายเทความร้อน (เหงื่อออก, การถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสีความร้อน, การนำความร้อนและการพาความร้อน - เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของโทนสีของผิวหนัง) ระบบโซมาติกควบคุมความตึงเครียดของยาชูกำลังกิจกรรม phasic โดยสมัครใจและไม่สมัครใจของกล้ามเนื้อโครงร่างเช่นกระบวนการของการหดตัวของความร้อน

ไฮโปทาลามัสมีบทบาทสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิ มันแยกความแตกต่างระหว่างกลุ่มของเซลล์ประสาทที่ควบคุมการถ่ายเทความร้อน (ศูนย์ถ่ายเทความร้อน) และการผลิตความร้อน

เป็นครั้งแรกที่ K. Bernard ค้นพบการมีอยู่ของศูนย์ดังกล่าวในไฮโปทาลามัส เขาผลิต "การฉีดความร้อน" (ทำให้ระคายเคืองต่อไฮโปทาลามัสของสัตว์ในทางกลไก) หลังจากนั้นอุณหภูมิของร่างกายก็เพิ่มขึ้น

สัตว์ที่มีนิวเคลียสที่ถูกทำลายของบริเวณพรีออปติกของมลรัฐไฮโปทาลามัสไม่ทนต่ออุณหภูมิแวดล้อมที่สูงเกินไป การระคายเคืองของโครงสร้างเหล่านี้โดยกระแสไฟฟ้าทำให้เกิดการขยายตัวของหลอดเลือดของผิวหนัง เหงื่อออก และอาการหายใจลำบากจากความร้อน การสะสมของนิวเคลียส (ส่วนใหญ่เป็น paraventricular, supraoptic, suprachiasmatic) เรียกว่า "ศูนย์การถ่ายเทความร้อน"

ด้วยการทำลายเซลล์ประสาทในส่วนหลังของไฮโปทาลามัสทำให้สัตว์ไม่สามารถทนต่อความหนาวเย็นได้ดี การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าในบริเวณนี้ทำให้อุณหภูมิร่างกายเพิ่มขึ้น, กล้ามเนื้อสั่น, สลายไขมันเพิ่มขึ้น, glycogenolysis เป็นที่เชื่อกันว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้ส่วนใหญ่กระจุกตัวอยู่ในบริเวณของนิวเคลียส ventromedial และ dorsomedial ของมลรัฐ การสะสมของนิวเคลียสเหล่านี้เรียกว่า "ศูนย์กลางการผลิตความร้อน"

การทำลายศูนย์กลางของการควบคุมอุณหภูมิจะเปลี่ยนสิ่งมีชีวิตที่มีความร้อนร่วมด้วยความร้อนเป็นพลังงานความร้อนแบบโพอิคิลเทอร์มิก

ตามข้อมูลของ K.P. Ivanov (1983, 1984) มีเซลล์ประสาทรับความรู้สึก การรวมตัวและปล่อยออกในศูนย์กลางของการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน เซลล์ประสาทรับความรู้สึกได้รับข้อมูลจากตัวรับอุณหภูมิที่อยู่บริเวณรอบนอก เช่นเดียวกับจากเลือดที่อาบเซลล์ประสาทโดยตรง K. P. Ivanov แบ่งเซลล์ประสาทรับความรู้สึกออกเป็นสองประเภท: 1) การรับรู้ข้อมูลจากเทอร์โมรีเซพเตอร์ส่วนปลายและ 2) การรับรู้อุณหภูมิเลือด ข้อมูลจากเซลล์ประสาทรับความรู้สึกไปที่การรวมเซลล์ประสาท ซึ่งข้อมูลทั้งหมดเกี่ยวกับสถานะของอุณหภูมิของแกนกลางและเปลือกของร่างกายถูกสรุปรวม กล่าวคือ เซลล์ประสาทเหล่านี้จะ "คำนวณ" อุณหภูมิเฉลี่ยของร่างกาย จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งไปยังเซลล์ประสาทคำสั่งซึ่งค่าปัจจุบันของอุณหภูมิร่างกายเฉลี่ยจะถูกเปรียบเทียบกับระดับที่กำหนด คำถามเกี่ยวกับเซลล์ประสาทที่กำหนดระดับนี้ยังคงเปิดอยู่ แต่มีแนวโน้มว่าจะมีเซลล์ประสาทดังกล่าว และอาจอยู่ในเยื่อหุ้มสมอง ระบบลิมบิก หรือในไฮโปทาลามัส ดังนั้น หากผลจากการเปรียบเทียบ ตรวจพบการเบี่ยงเบนจากระดับที่กำหนด เซลล์ประสาทที่กระจายออกไปจะรู้สึกตื่นเต้น: เซลล์ประสาทเหล่านี้อยู่ในศูนย์กลางของการถ่ายเทความร้อน ซึ่งก็คือเซลล์ประสาทที่ควบคุมการขับเหงื่อ โทนสีของหลอดเลือดของผิวหนัง และปริมาตรของเลือดหมุนเวียน และในศูนย์กลางของการผลิตความร้อน เซลล์เหล่านี้คือเซลล์ประสาทที่ควบคุมกระบวนการสร้างความร้อน ยังไม่ชัดเจนว่าแต่ละศูนย์ (การถ่ายเทความร้อนและการผลิตความร้อน) เกี่ยวข้องกับ "การคำนวณ" และทำการตัดสินใจอย่างอิสระหรือไม่ หรือมีศูนย์กลางอื่นแยกต่างหากที่กระบวนการนี้เกิดขึ้น

ศูนย์การถ่ายเทความร้อนเมื่อเซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาของศูนย์ถ่ายเทความร้อนตื่นเต้น โทนสีของหลอดเลือดของผิวหนังอาจลดลง นี่เป็นเพราะผลกระทบของเซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาของศูนย์การถ่ายเทความร้อน ("หลอดเลือดผิวหนัง") ในศูนย์ vasomotor ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของเซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจกระดูกสันหลังที่ส่งกระแสของแรงกระตุ้นไปยังกล้ามเนื้อเรียบของ หลอดเลือดของผิวหนัง เป็นผลให้เมื่อเซลล์ประสาทไฮโปทาลามิกของ "เส้นเลือดที่ผิวหนัง" ตื่นเต้น สีของหลอดเลือดผิวหนังจะลดลง การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังจะเพิ่มขึ้น และการถ่ายเทความร้อนเพิ่มขึ้นเนื่องจากการแผ่รังสีความร้อน การนำความร้อน และการพาความร้อน การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังเพิ่มขึ้นยังทำให้เหงื่อออกเพิ่มขึ้น (การสูญเสียความร้อนจากการระเหย) หากการเปลี่ยนแปลงของการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังไม่เพียงพอที่จะปล่อยความร้อน เซลล์ประสาทก็จะตื่นเต้น ซึ่งนำไปสู่การปล่อยเลือดจากคลังเลือด และทำให้ปริมาณการถ่ายเทความร้อนเพิ่มขึ้น หากกลไกนี้ไม่ช่วยให้อุณหภูมิเป็นปกติ เซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาของศูนย์ปล่อยความร้อนจะตื่นเต้น ซึ่งกระตุ้นเซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจที่กระตุ้นต่อมเหงื่อ เซลล์ประสาทของมลรัฐไฮโปทาลามัสเหล่านี้สามารถเรียกได้ว่าเป็น "เซลล์ประสาทที่ควบคุมเหงื่อ" ตามเงื่อนไข หรือเซลล์ประสาทที่ควบคุมการขับเหงื่อ เซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจที่กระตุ้นการขับเหงื่อจะอยู่ในคอลัมน์ด้านข้างของไขสันหลัง (Th 2 -L 2) และเซลล์ประสาท postganglionic จะถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในปมประสาทที่เห็นอกเห็นใจ เส้นใย Postganglionic ที่นำไปสู่ต่อมเหงื่อคือ cholinergic ผู้ไกล่เกลี่ยคือ acetylcholine ซึ่งเพิ่มกิจกรรมของต่อมเหงื่อเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับ M-cholinergic (blocker - atropine)

ศูนย์การผลิตความร้อนเซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาจากศูนย์กลางการผลิตความร้อนสามารถแบ่งออกได้เป็นหลายประเภทตามเงื่อนไข ซึ่งแต่ละเซลล์มีกลไกการผลิตความร้อนที่สอดคล้องกัน

ก) เซลล์ประสาทบางเซลล์กระตุ้นระบบความเห็นอกเห็นใจ ส่งผลให้มีความเข้มข้นของกระบวนการสร้างพลังงานเพิ่มขึ้น (สลายไขมัน ไกลโคเจโนไลซิส ไกลโคไลซิส ออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเส้นประสาทที่เห็นอกเห็นใจเนื่องจากการทำงานร่วมกันของผู้ไกล่เกลี่ย (norepinephrine) กับตัวรับ beta-adrenergic กระตุ้นกระบวนการของ glycogenolysis และ glycolysis ในตับและกระบวนการสลายไขมันในไขมันสีน้ำตาล

ในเวลาเดียวกัน เมื่อระบบประสาทขี้สงสารตื่นเต้น การหลั่งของฮอร์โมนต่อมหมวกไต - อะดรีนาลีนและนอร์เอปิเนฟริน เพิ่มขึ้น ซึ่งเพิ่มการผลิตความร้อนในตับ กล้ามเนื้อโครงร่าง ไขมันสีน้ำตาล กระตุ้นไกลโคเจโนไลซิส ไกลโคลิซิส และสลายไขมัน

b) มีเซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาในมลรัฐที่ส่งผลกระทบต่อต่อมใต้สมองและผ่านมัน - ต่อมไทรอยด์: การผลิตฮอร์โมนที่มีไอโอดีน (T 3 และ T 4) เพิ่มขึ้นซึ่งอาจเกิดจากการแยกออกของกระบวนการออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น เพิ่มการไหลของความร้อนปฐมภูมิเช่น นั่นคือภายใต้อิทธิพลของการสะสมพลังงานใน ATP ลดลงและพลังงานส่วนใหญ่กระจายไปในรูปของความร้อน

c) ในศูนย์การผลิตความร้อนของไฮโปทาลามิกยังมีเซลล์ประสาทที่ปล่อยออกมาซึ่งการกระตุ้นซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของโทนอุณหภูมิ (ในขณะเดียวกันโทนสีจะเพิ่มขึ้นในกล้ามเนื้อโครงร่างเนื่องจากการสร้างความร้อนเพิ่มขึ้นประมาณ 40 -60%) หรือการหดตัวคล้ายเฟสของกล้ามเนื้อแต่ละส่วน
เส้นใยที่เรียกว่า "ตัวสั่น" ในทุกกรณีเหล่านี้ คำสั่งจากเซลล์ประสาทนอกระบบของไฮโปทาลามัสจะถูกส่งไปยังเซลล์ประสาทอัลฟามอเตอร์ในที่สุด เส้นทางการสั่นส่วนกลางเป็นเส้นทางที่แยกจากกันจากไฮโปทาลามัสไปยังเซลล์ประสาทอัลฟามอเตอร์ผ่านการก่อตัวระดับกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ผ่านทางเทกเมนตัมของสมองส่วนกลาง (ทางเดินของกระดูกสันหลัง) และผ่านนิวเคลียสสีแดง (ทางเดิน rubrospinal) รายละเอียดของเส้นทางนี้ยังไม่ชัดเจน

กลไกการผลิตความร้อน

แหล่งที่มาของความร้อนในร่างกายคือปฏิกิริยาคายความร้อนของโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และการย่อยด้วยเอทีพี ในระหว่างการไฮโดรไลซิสของสารอาหาร ส่วนหนึ่งของพลังงานที่ปล่อยออกมาจะถูกเก็บไว้ใน ATP และส่วนหนึ่งจะกระจายไปในรูปของความร้อน (ความร้อนหลัก) เมื่อใช้พลังงานที่สะสมอยู่ใน AHF พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกใช้ในการทำงานที่มีประโยชน์ ส่วนหนึ่งจะกระจายไปในรูปของความร้อน (ความร้อนสำรอง) ดังนั้น กระแสความร้อนสองแห่ง - ปฐมภูมิและทุติยภูมิ - คือการผลิตความร้อน ที่อุณหภูมิสูงของสิ่งแวดล้อมหรือเมื่อบุคคลสัมผัสกับร่างกายที่ร้อน ร่างกายสามารถรับความร้อนบางส่วนจากภายนอกได้ (ความร้อนจากภายนอก)

หากจำเป็นต้องเพิ่มการผลิตความร้อน (เช่น ในสภาวะที่มีอุณหภูมิแวดล้อมต่ำ) นอกจากความเป็นไปได้ที่จะได้รับความร้อนจากภายนอกแล้ว ยังมีกลไกในร่างกายที่เพิ่มการผลิตความร้อนอีกด้วย

การจำแนกประเภทของกลไกการผลิตความร้อน:

1. เทอร์โมเจเนซิสแบบหดตัว - การผลิตความร้อนอันเป็นผลมาจากการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง:

ก) กิจกรรมโดยสมัครใจของอุปกรณ์หัวรถจักร

b) โทนอุณหภูมิ

c) ตัวสั่นของกล้ามเนื้อเย็นหรือกิจกรรมจังหวะของกล้ามเนื้อโครงร่างโดยไม่สมัครใจ

2. thermogenesis ที่ไม่สั่นไหวหรือ thermogenesis ที่ไม่สั่น (การผลิตความร้อนอันเป็นผลมาจากการกระตุ้นของ glycolysis, glycogenolysis และ lipolysis):

ก) ในกล้ามเนื้อโครงร่าง (เนื่องจากการคลายออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่น);

b) ในตับ;

c) ในไขมันสีน้ำตาล

d) เนื่องจากการกระทำแบบไดนามิกเฉพาะของอาหาร

เทอร์โมเจเนซิสแบบหดตัว

ด้วยการหดตัวของกล้ามเนื้อ ATP hydrolysis จะเพิ่มขึ้น ดังนั้นการไหลของความร้อนทุติยภูมิซึ่งจะทำให้ร่างกายอบอุ่นขึ้น กิจกรรมของกล้ามเนื้อโดยพลการส่วนใหญ่เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของเปลือกสมอง ประสบการณ์ของมนุษย์แสดงให้เห็นว่าในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำ การเคลื่อนไหวเป็นสิ่งที่จำเป็น ดังนั้นการสะท้อนกลับแบบมีเงื่อนไขจึงเกิดขึ้นและกิจกรรมมอเตอร์โดยสมัครใจเพิ่มขึ้น ยิ่งสูงเท่าไร การผลิตความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น สามารถเพิ่มได้ 3-5 เท่าเมื่อเทียบกับมูลค่าของการแลกเปลี่ยนหลัก โดยปกติเมื่ออุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมและอุณหภูมิของเลือดลดลง ปฏิกิริยาแรกคือการเพิ่มขึ้นของโทนเสียงการควบคุมอุณหภูมิ มันถูกระบุครั้งแรกในปี 1937 ในสัตว์และในปี 1952 ในมนุษย์ การใช้วิธีการอิเล็กโตรไมโอกราฟีแสดงให้เห็นว่าเมื่อกล้ามเนื้อมีอุณหภูมิลดลง กิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อจะเพิ่มขึ้น จากมุมมองของกลไกการหดตัว น้ำเสียงของ Hermoregulatory คือ microvibration โดยเฉลี่ยเมื่อปรากฏการผลิตความร้อนเพิ่มขึ้น 20-45% ของระดับเริ่มต้น ด้วยภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติมากขึ้น โทนอุณหภูมิจะประหยัดกว่าการสั่นของกล้ามเนื้อ โดยปกติกล้ามเนื้อของศีรษะและคอมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้าง

ตัวสั่นหรือตัวสั่นของกล้ามเนื้อเย็นเป็นกิจกรรมจังหวะโดยไม่ได้ตั้งใจของกล้ามเนื้อที่อยู่ตื้น ๆ ซึ่งเป็นผลมาจากการผลิตความร้อนเพิ่มขึ้น 2-3 เท่าเมื่อเทียบกับระดับเริ่มต้น โดยปกติอาการสั่นจะเกิดขึ้นครั้งแรกในกล้ามเนื้อของศีรษะและคอ จากนั้นในลำตัว และสุดท้ายที่แขนขา เชื่อกันว่าประสิทธิภาพการผลิตความร้อนในระหว่างการสั่นสะท้านสูงกว่ากิจกรรมโดยสมัครใจ 2.5 เท่า

สัญญาณจากเซลล์ประสาทของมลรัฐไฮโปทาลามัสผ่าน "ทางเดินที่สั่นกลาง" (tectum และนิวเคลียสสีแดง) ไปยังเซลล์ประสาทอัลฟามอเตอร์ของไขสันหลังซึ่งสัญญาณไปยังกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องทำให้เกิดกิจกรรม สาร Curariform (ยาคลายกล้ามเนื้อ) เนื่องจากการปิดกั้นของตัวรับ H-cholinergic บล็อกการพัฒนาของอุณหภูมิและความเย็นสั่น ใช้เพื่อสร้างอุณหภูมิเทียมและยังถูกนำมาพิจารณาในระหว่างการผ่าตัดซึ่งใช้การคลายกล้ามเนื้อ

เทอร์โมเจเนซิสที่ไม่สั่นไหว

ดำเนินการโดยการเพิ่มกระบวนการออกซิเดชันและลดประสิทธิภาพการผันของออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชัน สถานที่หลักในการผลิตความร้อนคือกล้ามเนื้อโครงร่าง ตับ ไขมันสีน้ำตาล เนื่องจากเทอร์โมเจเนซิสประเภทนี้ การผลิตความร้อนจึงเพิ่มขึ้น 3 เท่า

ในกล้ามเนื้อโครงร่าง การเพิ่มขึ้นของเทอร์โมเจเนซิสที่ไม่หดตัวนั้นสัมพันธ์กับประสิทธิภาพของการออกซิเดชั่นฟอสโฟรีเลชั่นที่ลดลงอันเนื่องมาจากการแยกตัวของออกซิเดชันและฟอสโฟรีเลชันในตับ - ส่วนใหญ่เกิดจากการกระตุ้นไกลโคเจโนไลซิสและการเกิดออกซิเดชันของกลูโคสที่ตามมา ไขมันสีน้ำตาลเพิ่มการผลิตความร้อนเนื่องจากการสลายไขมัน (ภายใต้อิทธิพลของความเห็นอกเห็นใจและอะดรีนาลีน) ไขมันสีน้ำตาลตั้งอยู่ในบริเวณท้ายทอย ระหว่างหัวไหล่ ในเมดิแอสตินัมตามเส้นเลือดใหญ่ในรักแร้ ส่วนที่เหลือความร้อนประมาณ 10% จะถูกสร้างขึ้นในไขมันสีน้ำตาล เมื่อเย็นลง บทบาทของไขมันสีน้ำตาลจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ด้วยการปรับตัวแบบเย็น (ในผู้อยู่อาศัยในเขตอาร์กติก) มวลของไขมันสีน้ำตาลและการมีส่วนร่วมในการผลิตความร้อนทั้งหมดเพิ่มขึ้น

กฎระเบียบของกระบวนการของการเทอร์โมเจเนซิสที่ไม่สั่นไหวนั้นดำเนินการโดยการเปิดใช้งานระบบความเห็นอกเห็นใจและการผลิตฮอร์โมนไทรอยด์ (พวกมันแยกออกซิเดชันฟอสโฟรีเลชั่น) และไขกระดูกต่อมหมวกไต

กลไกการถ่ายเทความร้อน

ความร้อนจำนวนมากถูกสร้างขึ้นในอวัยวะภายใน ดังนั้นความร้อนที่ไหลออกจากร่างกายจึงต้องเข้าสู่ผิวหนัง การถ่ายเทความร้อนจากอวัยวะภายในเกิดจากการนำความร้อน (วิธีนี้ถ่ายเทความร้อนน้อยกว่า 50%) และการพาความร้อน กล่าวคือ การถ่ายเทความร้อนและมวล เลือดที่มีความจุความร้อนสูงจึงเป็นตัวนำความร้อนได้ดี

ฟลักซ์ความร้อนที่สองคือฟลักซ์ที่ส่งตรงจากผิวหนังสู่สิ่งแวดล้อม เรียกว่ากระแสน้ำออก เมื่อพิจารณาถึงกลไกการถ่ายเทความร้อน การไหลนี้มักจะหมายถึง

การถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมดำเนินการโดยใช้กลไกหลัก 4 ประการ:

1) การระเหย;

2) การนำความร้อน

3) การแผ่รังสีความร้อน

4) การพาความร้อน

กลไกการถ่ายเทความร้อนและการควบคุมการปล่อยความร้อน

K - cortex, Kzh - ผิวหนัง, CGt - ศูนย์กลางของมลรัฐ, Sdts - ศูนย์ vasomotor, Pm - medulla oblongata, Sm - ไขสันหลัง, Gf - ต่อมใต้สมอง, TG - ฮอร์โมนกระตุ้นต่อมไทรอยด์, Zhvs - ต่อมไร้ท่อ, Hm - ฮอร์โมน , Ptr - ทางเดินอาหาร, Ks - หลอดเลือด, L - ปอด, a, b - การไหลของกระแสประสาท

การมีส่วนร่วมของแต่ละกลไกในการถ่ายเทความร้อนนั้นพิจารณาจากสภาวะแวดล้อมและอัตราการผลิตความร้อนในร่างกาย ภายใต้เงื่อนไขของความสบายทางความร้อน ความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการนำความร้อน การแผ่รังสีความร้อนและการพาความร้อน และมีเพียง 19-20% เท่านั้น - ผ่านการระเหย ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง ความร้อนสูงถึง 75-90% เนื่องจากการระเหย

การนำความร้อน- เป็นวิธีการระบายความร้อนให้กับร่างกายที่สัมผัสโดยตรงกับร่างกายมนุษย์ ยิ่งอุณหภูมิของร่างกายนี้ต่ำเท่าใด การไล่ระดับอุณหภูมิก็จะยิ่งสูงขึ้น อัตราการสูญเสียความร้อนก็จะสูงขึ้นตามกลไกนี้ โดยปกติวิธีการถ่ายเทความร้อนนี้จะจำกัดอยู่ที่เสื้อผ้าและชั้นอากาศ ซึ่งเป็นฉนวนความร้อนที่ดีและชั้นไขมันใต้ผิวหนัง ยิ่งชั้นนี้หนาเท่าไร โอกาสที่มันจะถ่ายเทความร้อนไปยังตัวเย็นก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

การแผ่รังสีความร้อน- การถ่ายเทความร้อนจากบริเวณผิวหนังที่ไม่ถูกเสื้อผ้าคลุม เกิดขึ้นจากการแผ่รังสีอินฟราเรดคลื่นยาว ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนประเภทนี้จึงเรียกว่าการถ่ายเทความร้อนแบบแผ่รังสี ในสภาวะที่สบายตัวจากความร้อน กลไกนี้จะระบายความร้อนได้มากถึง 60% ประสิทธิภาพของการแผ่รังสีความร้อนขึ้นอยู่กับการไล่ระดับอุณหภูมิ (ยิ่งสูง ยิ่งปล่อยความร้อนออกมาก) พื้นที่ที่เกิดรังสีขึ้น กับจำนวนวัตถุในสภาพแวดล้อมที่ดูดซับรังสีอินฟราเรด

การพาความร้อนอากาศที่สัมผัสกับผิวหนังจะร้อนขึ้นและสูงขึ้น แทนที่โดยส่วนที่ "เย็น" ของอากาศ ฯลฯ ด้วยวิธีนี้ เนื่องจากความร้อนและการถ่ายเทมวล ความร้อนมากถึง 15% จะถูกระบายออกภายใต้สภาวะ ความสบายทางความร้อน

ในกลไกทั้งหมดเหล่านี้ การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังมีบทบาทสำคัญ: เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้นเนื่องจากการลดลงของโทนเสียงของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดแดงและการปิดของหลอดเลือดแดงที่แยกส่วน การถ่ายเทความร้อนจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก นอกจากนี้ยังอำนวยความสะดวกโดยการเพิ่มปริมาตรของเลือดหมุนเวียน: ยิ่งมีค่ามากเท่าใด ความเป็นไปได้ของการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมก็จะยิ่งสูงขึ้น ในที่เย็นมีกระบวนการที่ตรงกันข้าม - การไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนังลดลงรวมถึงเนื่องจากการถ่ายโอนเลือดแดงโดยตรงจากหลอดเลือดแดงไปยังเส้นเลือดโดยผ่านเส้นเลือดฝอยปริมาตรของเลือดหมุนเวียนลดลงและปฏิกิริยาทางพฤติกรรมก็เปลี่ยนไปเช่นกัน: หรือสัญชาตญาณของสัตว์รับตำแหน่ง "คาลาชิก" เพราะ ในกรณีนี้พื้นที่การถ่ายเทความร้อนจะลดลง 35% ในสัตว์ปฏิกิริยาจะถูกเพิ่มเข้าไป - "ขนลุก" - ขนขึ้นที่ผิวหนัง (piloerection) ซึ่งเพิ่มเซลล์ผิวและลดความเป็นไปได้ของการถ่ายเทความร้อน

มือเป็นส่วนเล็ก ๆ ของผิวกาย - เพียง 6% แต่ผิวหนังได้รับความร้อนมากถึง 60% โดยใช้กลไกการถ่ายเทความร้อนแบบแห้ง (การแผ่รังสีความร้อนการพาความร้อน)

การระเหย.การถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากการใช้พลังงาน (0.58 kcal ต่อน้ำ 1 มล.) สำหรับการระเหยของน้ำ การระเหยมีสองประเภทหรือเหงื่อ: เหงื่อที่มองไม่เห็นและเหงื่อที่มองเห็นได้

ก) เหงื่อที่มองไม่เห็นคือการระเหยของน้ำจากเยื่อเมือกของระบบทางเดินหายใจและน้ำที่ไหลผ่านเยื่อบุผิวของผิวหนัง (ของเหลวในเนื้อเยื่อ) โดยปกติน้ำมากถึง 400 มล. ระเหยผ่านทางเดินหายใจต่อวันคือให้ 400x0.58 kcal = 232 kcal / วัน หากจำเป็น ค่านี้จะเพิ่มขึ้นได้เนื่องจากอาการหายใจลำบากจากความร้อน ซึ่งเกิดจากอิทธิพลของเซลล์ประสาทของศูนย์การถ่ายเทความร้อนที่มีต่อเซลล์ประสาทระบบทางเดินหายใจของก้านสมอง

โดยเฉลี่ยแล้ว น้ำประมาณ 240 มล. ไหลผ่านผิวหนังชั้นหนังกำพร้าต่อวัน ด้วยเหตุนี้จึงให้ 240 0.58 kcal \u003d 139 kcal / วัน ค่านี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับกระบวนการควบคุมและปัจจัยแวดล้อมต่างๆ

เหงื่อที่มองไม่เห็นทั้งสองประเภทต่อวันช่วยให้คุณให้ (400 + 240) 0.58 = 371 กิโลแคลอรี

ข) เหงื่อออก (ปล่อยความร้อนโดยการระเหยของเหงื่อ) โดยเฉลี่ยแล้วเหงื่อออก 400-500 มล. ต่อวันที่อุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่สบายดังนั้นจึงปล่อยได้ถึง 300 กิโลแคลอรี อย่างไรก็ตาม หากจำเป็น ปริมาณเหงื่อออกจะเพิ่มขึ้นได้ถึง 12 ลิตรต่อวัน กล่าวคือ เหงื่อออกได้เกือบ 7000 กิโลแคลอรีต่อวัน ต่อชั่วโมง ต่อมเหงื่อสามารถผลิตได้มากถึง 1.5 ลิตรและตามแหล่งที่มาบางแห่ง - เหงื่อมากถึง 3 ลิตร

ประสิทธิภาพการระเหยขึ้นอยู่กับสิ่งแวดล้อมเป็นส่วนใหญ่: ยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นและความชื้นในอากาศยิ่งต่ำลง (ความอิ่มตัวของอากาศด้วยไอน้ำ) ประสิทธิภาพของเหงื่อออกในฐานะกลไกการถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้น ที่ความอิ่มตัวของอากาศด้วยไอน้ำ 100% การระเหยเป็นไปไม่ได้

ต่อมเหงื่อประกอบด้วยส่วนปลายหรือลำตัว และท่อเหงื่อซึ่งเปิดออกทางรูขุมขนด้านนอก ตามลักษณะการหลั่ง ต่อมเหงื่อแบ่งออกเป็น eccrine (merocrine) และต่อม Apocrine ต่อม Apocrine มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นเป็นหลักในบริเวณรักแร้ ในบริเวณหัวหน่าว เช่นเดียวกับบริเวณริมฝีปาก ฝีเย็บ และอารีโอลา ต่อม Apocrine หลั่งสารไขมันที่อุดมไปด้วยสารประกอบอินทรีย์ มีการพูดคุยถึงคำถามเกี่ยวกับการปกคลุมด้วยเส้นของพวกเขา - บางคนโต้แย้งว่าเป็นความเห็นอกเห็นใจ adrenergic คนอื่น ๆ เชื่อว่าไม่มีเลยและการหลั่งขึ้นอยู่กับฮอร์โมนของต่อมหมวกไต (adrenaline และ norepinephrine)

ต่อม Apocrine ดัดแปลงคือต่อมปรับเลนส์ที่อยู่ในเปลือกตาใกล้กับขนตา เช่นเดียวกับต่อมที่ผลิตขี้หูในช่องหูภายนอก และต่อมของจมูก (ต่อมขนถ่าย) อย่างไรก็ตาม ต่อม Apocrine ไม่มีส่วนร่วมในการระเหย Eccrine หรือ merocrine ต่อมเหงื่ออยู่ในผิวหนังของเกือบทุกส่วนของร่างกาย มีทั้งหมดมากกว่า 2 ล้านคน (แม้ว่าจะมีคนที่พวกเขาแทบไม่อยู่เลย) ต่อมเหงื่อส่วนใหญ่อยู่บนฝ่ามือและฝ่าเท้า (มากกว่า 400 ต่อ 1 ซม. 2) และในผิวหนังของหัวหน่าว (ประมาณ 300 ต่อ 1 ซม. 2) อัตราการก่อตัวของเหงื่อและการมีส่วนร่วมของต่อมเหงื่อในส่วนต่าง ๆ ของร่างกายนั้นแตกต่างกันอย่างมาก

ตามองค์ประกอบทางเคมี เหงื่อเป็นสารละลายไฮโปโทนิก: ประกอบด้วยโซเดียมคลอไรด์ 0.3% (เกือบ 0.9% ในเลือด) ยูเรีย กลูโคส กรดอะมิโน แอมโมเนียม และกรดแลคติกจำนวนเล็กน้อย ค่า pH ของเหงื่อแตกต่างกันไปตั้งแต่ 4.2 ถึง 7 โดยมีค่า pH เฉลี่ย = 6 ความถ่วงจำเพาะคือ 1.001-1.06 เนื่องจากเหงื่อเป็นตัวกลางที่ขาดออกซิเจน โดยมีการขับเหงื่อออกมาก ทำให้สูญเสียน้ำมากกว่าเกลือ และความดันออสโมติกเพิ่มขึ้นในเลือดได้ ดังนั้นการขับเหงื่อออกมากจึงเต็มไปด้วยการเปลี่ยนแปลงในการเผาผลาญเกลือน้ำ

ต่อมเหงื่อถูกกระตุ้นด้วยเส้นใย cholinergic ที่เห็นอกเห็นใจ - อะซิติลโคลีนถูกปล่อยออกมาที่ส่วนท้ายซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับตัวรับ M-cholinergic ช่วยเพิ่มการผลิตเหงื่อ เซลล์ประสาท Preganglionic ตั้งอยู่ในคอลัมน์ด้านข้างของไขสันหลังที่ระดับ Th 2 -L 2 และเซลล์ประสาท postganglionic - ในลำต้นขี้สงสาร

หากจำเป็นต้องเพิ่มการถ่ายเทความร้อนโดยการขับเหงื่อ เซลล์ประสาทของคอร์เทกซ์ ระบบลิมบิก และส่วนไฮโปทาลามัสจะถูกกระตุ้น สัญญาณจากเซลล์ประสาทไฮโปทาลามิคส่งไปยังเซลล์ประสาทของไขสันหลังและค่อยๆ เกี่ยวข้องกับส่วนต่างๆ ของผิวหนังในกระบวนการทำให้เหงื่อออก: ขั้นแรกให้ไปที่ใบหน้า หน้าผาก คอ ตามด้วยลำตัวและแขนขา

มีหลายวิธีที่จะมีอิทธิพลต่อกระบวนการทำให้เหงื่อออกอย่างแข็งขัน ตัวอย่างเช่น ยาลดไข้หรือยาลดไข้หลายชนิด: แอสไพรินและซาลิไซเลตอื่น ๆ - เพิ่มการขับเหงื่อและลดอุณหภูมิของร่างกาย (มีการถ่ายเทความร้อนเพิ่มขึ้นโดยการระเหย) ช่อดอกลินเด็น, ราสเบอร์รี่, ใบโคลท์ฟุตก็มีผล diaphoretic

เมตาบอลิซึม

เมแทบอลิซึมเป็นกระบวนการเมแทบอลิซึมของสารที่เข้าสู่ร่างกายอันเป็นผลมาจากสารเหล่านี้ที่ซับซ้อนมากขึ้นหรือตรงกันข้ามสามารถเกิดขึ้นได้ง่ายกว่าจากสารเหล่านี้

ร่างกายมนุษย์เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตของตัวแทนอื่น ๆ ของโลกสัตว์และพืชเป็นระบบทางอุณหพลศาสตร์แบบเปิด มันได้รับกระแสพลังงานอิสระอย่างต่อเนื่อง ในขณะเดียวกันก็ให้พลังงานกับสิ่งแวดล้อมโดยส่วนใหญ่เสื่อมค่า (ผูก) ต้องขอบคุณกระแสทั้งสองนี้ เอนโทรปีของสิ่งมีชีวิต (ระดับของความวุ่นวาย ความโกลาหล ความเสื่อมโทรม) ยังคงอยู่ที่ระดับคงที่ (ขั้นต่ำ) เมื่อด้วยเหตุผลบางอย่างการไหลของพลังงานอิสระ (negentropy) ลดลง (หรือการก่อตัวของพลังงานที่ถูกผูกไว้เพิ่มขึ้น) จากนั้นเอนโทรปีทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตจะเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจนำไปสู่ความตายทางอุณหพลศาสตร์

ตามอุณหพลศาสตร์ของระบบสิ่งมีชีวิต ชีวิตคือการต่อสู้กับเอนโทรปี การต่อสู้ระหว่างระเบียบของระบบและความเสื่อมโทรม ตามสมการ Prigogine ที่รู้จักกันดี การเพิ่มขึ้นของเอนโทรปีขั้นต่ำจะเกิดขึ้นหากความเร็วของการไหลของเนเจนโทรปีเท่ากับความเร็วของเอนโทรปีที่ไหลเข้าสู่ตัวกลาง

พลังงานฟรีสำหรับร่างกายสามารถมาจากอาหารเท่านั้น มันถูกสะสมในพันธะเคมีที่ซับซ้อนของโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต เพื่อปลดปล่อยพลังงานนี้ สารอาหารจะต้องผ่านกระบวนการไฮโดรไลซิสก่อน จากนั้นจึงออกซิเดชันภายใต้สภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจนหรือแอโรบิก

ในกระบวนการไฮโดรไลซิสซึ่งดำเนินการในทางเดินอาหารจะมีการปล่อยพลังงานอิสระบางส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญ (น้อยกว่า 0.5%) ไม่สามารถใช้สำหรับความต้องการของพลังงานชีวภาพเนื่องจากไม่ได้สะสมโดย macroergs ประเภท ATP มันเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนเท่านั้น (ความร้อนหลัก) ซึ่งร่างกายใช้เพื่อรักษาสภาวะสมดุลของอุณหภูมิ

ขั้นตอนที่ 2 ของการปล่อยพลังงานคือกระบวนการออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ประมาณ 5% ของพลังงานอิสระทั้งหมดจากกลูโคสจะถูกปลดปล่อยออกมาในลักษณะนี้เมื่อถูกออกซิไดซ์เป็นกรดแลคติก อย่างไรก็ตาม พลังงานนี้สะสมโดย ATP macroerg และถูกใช้เพื่อทำงานที่มีประโยชน์ เช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อ สำหรับการทำงานของปั๊มโซเดียม-โพแทสเซียม แต่สุดท้ายก็เปลี่ยนเป็นความร้อนที่เรียกว่า ความร้อนรอง

ระยะที่ 3 - ระยะหลักของการปลดปล่อยพลังงาน - มากถึง 94.5% ของพลังงานทั้งหมดที่สามารถปล่อยออกมาได้ภายใต้สภาวะของร่างกาย กระบวนการนี้ดำเนินการในวงจร Krebs: มันออกซิไดซ์กรดไพรูวิก (ผลิตภัณฑ์ของการเกิดออกซิเดชันของกลูโคส) และอะเซทิลโคเอ็นไซม์ A (ผลิตภัณฑ์จากการเกิดออกซิเดชันของกรดอะมิโนและกรดไขมัน) ในกระบวนการออกซิเดชันแบบแอโรบิก พลังงานอิสระจะถูกปล่อยออกมาจากการปลดปล่อยไฮโดรเจนและการถ่ายโอนอิเล็กตรอนและโปรตอนผ่านสายโซ่ของเอ็นไซม์ระบบทางเดินหายใจไปยังออกซิเจน ในขณะเดียวกัน การปลดปล่อยพลังงานไม่ได้เกิดขึ้นพร้อมกันทั้งหมด แต่จะค่อยๆ เกิดขึ้น ดังนั้นพลังงานอิสระส่วนใหญ่ (ประมาณ 52-55%) สามารถสะสมเป็นพลังงานระดับมหภาค (ATP) ส่วนที่เหลือจะหายไปในรูปของความร้อนหลักอันเป็นผลมาจาก "ความไม่สมบูรณ์" ของการเกิดออกซิเดชันทางชีวภาพ หลังจากใช้พลังงานอิสระที่เก็บไว้ใน ATP เพื่อทำงานที่มีประโยชน์ พลังงานนั้นจะกลายเป็นความร้อนสำรอง

ดังนั้นพลังงานอิสระทั้งหมดที่ปล่อยออกมาในระหว่างการออกซิเดชั่นของสารอาหารจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนในที่สุด ดังนั้น การวัดปริมาณพลังงานความร้อนที่ร่างกายปล่อยออกมาจึงเป็นวิธีการกำหนดการใช้พลังงานของร่างกาย

ผลของการเกิดออกซิเดชัน กลูโคส กรดอะมิโน และกรดไขมันในร่างกายจะเปลี่ยนเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำ

เมแทบอลิซึมของพลังงานของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ (เมตาบอลิซึมทั้งหมด) ประกอบด้วยเมตาบอลิซึมพื้นฐานและการทำงานเพิ่มขึ้นจนถึงเมแทบอลิซึมพื้นฐาน ค่าเริ่มต้นของระดับของกระบวนการเผาผลาญคือการแลกเปลี่ยนหลัก เงื่อนไขมาตรฐานสำหรับกำหนดเมแทบอลิซึมพื้นฐานเหล่านี้แสดงลักษณะปัจจัยที่อาจส่งผลต่อความเข้มของกระบวนการเมตาบอลิซึมในมนุษย์ ตัวอย่างเช่น อัตราการเผาผลาญอาจมีความผันผวนในแต่ละวัน ซึ่งเพิ่มขึ้นในตอนเช้าและลดลงในเวลากลางคืน ความเข้มข้นของการเผาผลาญยังเพิ่มขึ้นในระหว่างการทำงานทางร่างกายและจิตใจ การบริโภคสารอาหารและการย่อยเพิ่มเติมของสารอาหารส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อระดับการเผาผลาญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากสารอาหารมีลักษณะเป็นโปรตีน ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าไดนามิกเฉพาะของอาหารการเพิ่มความเข้มข้นของการเผาผลาญอาหารหลังจากรับประทานอาหารที่มีโปรตีนสามารถอยู่ได้นาน 12-18 ชั่วโมง และสุดท้ายหากอุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่าอุณหภูมิสบาย ๆ ความเข้มของกระบวนการเผาผลาญอาหาร เพิ่มขึ้น การเปลี่ยนแปลงในทิศทางของการทำความเย็นนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการเผาผลาญมากกว่าการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกันในทิศทางของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น

แม้จะมีการปฏิบัติตามเงื่อนไขมาตรฐานอย่างเต็มที่และเข้มงวด คุณค่าของการเผาผลาญพื้นฐานในคนที่มีสุขภาพดีอาจแตกต่างกันไป ความแปรปรวนนี้อธิบายได้จากความแตกต่างของอายุ เพศ ส่วนสูง และน้ำหนักตัว ตามกฎแล้วค่า 4.2 kJ / kg h จะถูกนำมาเป็นค่าโดยประมาณของอัตราการเผาผลาญมาตรฐาน (พื้นฐาน) สำหรับผู้ที่มีน้ำหนัก 70 กก. อัตราการเผาผลาญพื้นฐานที่สอดคล้องกันจะอยู่ที่ประมาณ 7100 kJ / วัน (1700 kcal / วัน)

อาหาร

โภชนาการเป็นกระบวนการของการดูดซึมโดยร่างกายของสารที่จำเป็นต่อการสร้างและต่ออายุเนื้อเยื่อของร่างกาย เช่นเดียวกับค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน

โดยทั่วไป วิวัฒนาการของความต้องการทางโภชนาการของสิ่งมีชีวิตในสัตว์รวมถึงกระบวนการจำกัดการสังเคราะห์สารประกอบจำนวนหนึ่งด้วยการขยายตัวของการบริโภคสารประกอบอินทรีย์บางชนิดพร้อมกัน สิ่งนี้นำไปสู่การแยกสารทั้งกลุ่มที่ขาดไม่ได้สำหรับสัตว์และมนุษย์ที่สูงขึ้น กล่าวคือ จำเป็นสำหรับการเผาผลาญอาหาร แต่ไม่ได้สังเคราะห์อย่างอิสระ

การใช้ผลิตภัณฑ์อาหาร ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารประกอบที่ซับซ้อนที่มาจากพืชหรือสัตว์ สำหรับความต้องการพลังงานหรือพลาสติกของร่างกายเป็นไปได้เฉพาะหลังจากการไฮโดรไลซิสของผลิตภัณฑ์เหล่านี้และแปรสภาพเป็นสารประกอบที่ค่อนข้างง่าย ปราศจากความจำเพาะของสปีชีส์ ความต้องการทางโภชนาการของสัตว์แต่ละสายพันธุ์นั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับว่าสารอาหารที่ร่างกายสามารถสังเคราะห์ได้และสารอาหารใดต้องมาจากภายนอก และความแตกต่างในความต้องการทางโภชนาการส่วนใหญ่เกิดจากวิธีการย่อยอาหาร (ไฮโดรไลซิส) ของอาหาร นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าในสิ่งมีชีวิตของสัตว์ที่สูงขึ้นกระบวนการเผาผลาญระดับกลางดำเนินไปในลักษณะเดียวกัน

ในการเผาผลาญ (เมแทบอลิซึม) และพลังงาน มีสองกระบวนการที่แตกต่างกัน: แอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึม ภายใต้แอแนบอลิซึมเข้าใจถึงจำนวนทั้งสิ้นของกระบวนการที่มุ่งสร้างโครงสร้างของร่างกายส่วนใหญ่ผ่านการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ซับซ้อน ภายใต้แคแทบอลิซึม - ชุดของกระบวนการการสลายตัวของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนและการใช้สารที่ค่อนข้างง่ายที่เกิดขึ้นในกระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงาน แอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึมขึ้นอยู่กับกระบวนการดูดกลืนและการกระจายตัวตามลำดับซึ่งเชื่อมต่อกันในร่างกายและปรับสมดุลในร่างกายปกติ

โดยทั่วไป ความต้องการของสัตว์ค่อนข้างเหมือนกัน: พวกเขาต้องการสารอาหารที่คล้ายคลึงกันในโครงสร้างเพื่อการแลกเปลี่ยนพลังงาน ในสารต่างๆ เช่น กรดอะมิโน พิวรีน และไขมันบางชนิดสำหรับสร้างโมเลกุลโปรตีนที่ซับซ้อนและโครงสร้างเซลล์ ในตัวเร่งปฏิกิริยาการเผาผลาญพิเศษและความคงตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ ในไอออนอนินทรีย์และสารประกอบสำหรับกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีในร่างกาย และสุดท้ายในตัวทำละลายชีวภาพสากล - น้ำ - เพื่อสร้างสภาพแวดล้อมสำหรับการเผาผลาญของเซลล์

ในท้ายที่สุด อาหารของสิ่งมีชีวิตที่มีการจัดระเบียบสูงประกอบด้วยสารอินทรีย์ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต ผลิตภัณฑ์จากการไฮโดรไลซิส - กรดอะมิโน, กรดไขมัน, กลีเซอรอลและโมโนแซ็กคาไรด์ - ถูกใช้ไปกับการจัดหาพลังงานของร่างกาย ในกระบวนการแลกเปลี่ยนพลังงาน กรดอะมิโน กรดไขมัน และโมโนแซ็กคาไรด์เชื่อมต่อกันด้วยวิถีทั่วไปของการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นในฐานะที่เป็นตัวพาพลังงาน สารในอาหารจึงสามารถแลกเปลี่ยนกันตามค่าพลังงาน (กฎไอโซไดนามิก)

ค่าพลังงาน (แคลอรี่) ของอาหารประมาณจากปริมาณพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ของสารอาหาร 1 กรัม (ค่าความร้อนทางสรีรวิทยา) ซึ่งตามธรรมเนียมจะแสดงเป็นกิโลแคลอรีหรือใน SI - เป็นจูล (1 kcal \u003d 4.187 เคเจ) การคำนวณพบว่าค่าพลังงานของไขมัน (38.9 kJ/g; 9.3 kcal/g) สูงเป็นสองเท่าของโปรตีนและคาร์โบไฮเดรต (17.2 kJ/g; 4.1 kcal/g) โปรตีนและคาร์โบไฮเดรตมีค่าพลังงานเท่ากันและสามารถแทนที่ 1:1 ในอัตราส่วนน้ำหนัก

เพื่อรักษาสภาวะนิ่งของสิ่งมีชีวิต พลังงานทั้งหมดจะต้องครอบคลุมโดยการบริโภคสารอาหารที่มีพลังงานสำรองเท่ากันในพันธะเคมีของพวกมัน หากปริมาณอาหารที่เข้ามาไม่เพียงพอสำหรับค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานจะถูกชดเชยด้วยพลังงานสำรองภายใน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไขมัน หากมวลของอาหารที่เข้ามาในแง่ของตัวพาพลังงานมีมากกว่าการใช้พลังงาน กระบวนการจัดเก็บไขมันก็กำลังดำเนินไปโดยไม่คำนึงถึงองค์ประกอบของอาหาร

อย่างไรก็ตาม เราควรจำไว้เสมอว่าแหล่งพลังงานทั้งสามนี้เป็นวัสดุพลาสติกของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ด้วย ดังนั้น การแยกสารอาหารหนึ่งในสามสารอาหารออกจากอาหารในระยะยาวและการทดแทนด้วยสารอื่นในปริมาณที่เท่ากันอย่างกระฉับกระเฉงจึงเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้

บทสรุป

ชีวิตเกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานอย่างต่อเนื่องซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของร่างกาย จากมุมมองของอุณหพลศาสตร์ สิ่งมีชีวิตอยู่ในระบบเปิด เนื่องจากการดำรงอยู่ของพวกมัน พวกมันแลกเปลี่ยนสารและพลังงานกับสภาพแวดล้อมภายนอกอย่างต่อเนื่อง แหล่งพลังงานของสิ่งมีชีวิตคือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสารอินทรีย์ที่มาจากสิ่งแวดล้อม การเปลี่ยนแปลงของสารเหล่านี้จากสารที่ซับซ้อนไปเป็นธรรมดานำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานที่มีอยู่ในพันธะเคมี การสกัดพลังงานจากพันธะเคมีนั้นส่วนใหญ่ใช้ออกซิเจนระดับโมเลกุล (การแลกเปลี่ยนแอโรบิก) การเกิดออกซิเดชันในสายโซ่จำนวนหนึ่งนำหน้าด้วยความแตกแยกที่ปราศจากออกซิเจน (เมแทบอลิซึมแบบไม่ใช้ออกซิเจน)

ตัวสะสมพลังงานหลักสำหรับใช้ในกระบวนการเซลล์คือ อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต (ATP) ด้วยความช่วยเหลือของพลังงาน ATP มีความเป็นไปได้ของการสังเคราะห์โปรตีนการแบ่งเซลล์การบำรุงรักษาการไล่ระดับออสโมติกการหดตัวของกล้ามเนื้อ ฯลฯ ตามกฎข้อที่หนึ่งของอุณหพลศาสตร์พลังงานเคมีของ ATP ได้ผ่านขั้นตอนกลางแล้ว กลายเป็นความร้อนที่ร่างกายสูญเสียไปในที่สุด ดังนั้น ความเข้มข้นของการแลกเปลี่ยนพลังงานของร่างกายคือผลรวมของพลังงานที่ใช้ไปกับการทำงานของระบบเซลล์ พลังงานสะสม และการสูญเสียพลังงานในรูปของความร้อน

ชีวิตของสิ่งมีชีวิตขึ้นอยู่กับการไหลของปฏิกิริยาเคมีกับการแปลงพลังงานทุกประเภทเป็นความร้อน อัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมีและด้วยเหตุนี้การแลกเปลี่ยนพลังงานจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเนื้อเยื่อ ความร้อนเป็นการเปลี่ยนแปลงขั้นสุดท้ายของพลังงานสามารถเคลื่อนจากบริเวณที่มีอุณหภูมิสูงขึ้นไปยังบริเวณที่ต่ำกว่าได้ อุณหภูมิของเนื้อเยื่อถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของอัตราการผลิตความร้อนจากการเผาผลาญของโครงสร้างเซลล์และอัตราการกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นสู่สิ่งแวดล้อม ดังนั้นการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสภาพแวดล้อมภายนอกจึงเป็นเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ เพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้เป็นปกติ (เหมาะสม) สิ่งมีชีวิตของสัตว์มีระบบสำหรับควบคุมการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสิ่งแวดล้อม

สิ่งมีชีวิตในสัตว์แบ่งออกเป็น poikilothermic และ homeothermic Poikilotherms (ยืนอยู่บนขั้นล่างของบันไดสายวิวัฒนาการ) มีกลไกการควบคุมอุณหภูมิที่ไม่สมบูรณ์ แต่ก็ยังค่อนข้างมีประสิทธิภาพ กลไกเหล่านี้รวมถึงระบบชดเชยอุณหภูมิเคมีที่ช่วยให้รักษาการแลกเปลี่ยนพลังงานที่เสถียรกับการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญของอุณหภูมิร่างกาย การควบคุมอุณหภูมิตามพฤติกรรม (การเลือกอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมที่เหมาะสม) และฮิสเทรีซิสของอุณหภูมิ (ความสามารถในการจับความร้อนจากสภาพแวดล้อมภายนอกได้เร็วกว่าการสูญเสีย ).

Homeothermia เป็นการได้มาซึ่งวิวัฒนาการของสัตว์โลกในภายหลัง นกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจัดเป็นสัตว์ที่มีความร้อนร่วมอย่างแท้จริง เนื่องจากสัตว์เหล่านี้สามารถรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ได้ภายใน 2 ° C โดยมีความผันผวนค่อนข้างมากในอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายนอก

Homoiothermy มีพื้นฐานมาจากการแลกเปลี่ยนพลังงานในระดับที่สูงกว่าในสัตว์ที่มีความร้อนแบบโพอิคิลเทอร์มิกเนื่องจากบทบาทที่เพิ่มขึ้นของฮอร์โมนไทรอยด์ที่กระตุ้นการทำงานของปั๊มโซเดียมในเซลล์ การแลกเปลี่ยนพลังงานสูงทำให้เกิดกลไกที่สมบูรณ์แบบสำหรับการควบคุมพลังงานความร้อนในร่างกาย

สัตว์จำนวนหนึ่งอยู่ในกลุ่มของสิ่งมีชีวิต heterothermal: ภายใต้เงื่อนไขบางอย่างพวกมันเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีความร้อนแบบโพอิคิลเทอร์มิก

เพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ สัตว์ homoiothermic มีการควบคุมอุณหภูมิทางเคมีและกายภาพ การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพดำเนินการโดยการเปลี่ยนค่าการนำความร้อนของเนื้อเยื่อจำนวนเต็มของร่างกาย (การเปลี่ยนแปลงในการไหลเวียนของเลือดที่ผิวหนัง, piloerection, การระเหยของความชื้นจากพื้นผิวของร่างกายหรือช่องปาก)

การควบคุมอุณหภูมิทางเคมีทำได้โดยการเพิ่มการสร้างความร้อนในร่างกาย มีสองแหล่งที่มาหลักของการควบคุมอุณหภูมิทางเคมี (การสร้างความร้อนแบบควบคุม): เทอร์โมเจเนซิสแบบหดตัวเนื่องจากกิจกรรมโดยสมัครใจของอุปกรณ์หัวรถจักร, โทนสีการควบคุมอุณหภูมิและการสั่นของกล้ามเนื้อ และการสร้างอุณหภูมิที่ไม่หดตัวเนื่องจากเนื้อเยื่อไขมันสีน้ำตาล การกระทำแบบไดนามิกจำเพาะของอาหาร เป็นต้น

การแลกเปลี่ยนความร้อนถูกควบคุมโดยกิจกรรมของตัวรับความร้อน ข้อมูลที่เข้าสู่ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิของมลรัฐไฮโปทาลามัส ซึ่งควบคุมปฏิกิริยาของการควบคุมอุณหภูมิทางเคมีและกายภาพ

การสัมผัสกับอุณหภูมิแวดล้อมที่สูงหรือต่ำในระยะยาวทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในคุณสมบัติของร่างกาย ซึ่งเพิ่มความต้านทานต่อการกระทำของปัจจัยอุณหภูมิที่เหมาะสม

การสร้างและการสร้างเนื้อเยื่อของร่างกายใหม่ ตลอดจนการครอบคลุมการใช้พลังงานของร่างกาย จะต้องได้รับสารอาหารที่เพียงพอ เมแทบอลิซึมและพลังงานมีสองกระบวนการ: แอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึม แอแนบอลิซึมเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นชุดของกระบวนการที่มุ่งสร้างโครงสร้างของร่างกาย ส่วนใหญ่ผ่านการสังเคราะห์สารอินทรีย์ที่ซับซ้อน Catabolism เป็นชุดของกระบวนการย่อยสลายสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนเพื่อปลดปล่อยพลังงาน แอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึมขึ้นอยู่กับกระบวนการดูดกลืนและการกระจายตัวตามลำดับซึ่งเชื่อมโยงถึงกันและสมดุล

ความต้องการทางโภชนาการของสัตว์ค่อนข้างเหมือนกัน: สารที่จำเป็นสำหรับการเผาผลาญพลังงาน (โปรตีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรต), สารสำหรับการสร้างโมเลกุลโปรตีนที่ซับซ้อนและโครงสร้างเซลล์ (กรดอะมิโน, พิวรีน, ไขมัน, คาร์โบไฮเดรต), ตัวเร่งปฏิกิริยาการเผาผลาญพิเศษ (วิตามิน) และ ความคงตัวของเยื่อหุ้มเซลล์ (สารต้านอนุมูลอิสระ) , ไอออนอนินทรีย์และตัวทำละลายชีวภาพสากล - น้ำ

ค่าพลังงานของอาหารกำหนดโดยปริมาณพลังงานความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ของสารอาหาร 1 กรัม (ค่าความร้อนทางสรีรวิทยา)

โภชนาการที่มีเหตุผลเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นโภชนาการที่เพียงพอในปริมาณและครบถ้วนในคุณภาพ พื้นฐานของโภชนาการที่มีเหตุผลคือความสมดุลนั่นคืออัตราส่วนที่เหมาะสมที่สุดของอาหารที่บริโภค อาหารที่สมดุลควรประกอบด้วยโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรตในอัตราส่วนมวลประมาณ 1:1:4 ในด้านคุณภาพ อาหารควรจะสมบูรณ์ กล่าวคือ มีโปรตีน (รวมถึงกรดอะมิโนจำเป็น) กรดไขมันจำเป็น (เรียกว่าวิตามินเอฟ) วิตามิน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นส่วนหนึ่งของระบบเร่งปฏิกิริยา และวิตามินกลุ่มใหญ่- เช่น สาร ธาตุอนินทรีย์ และน้ำ

บรรณานุกรม

1) McMurray V. เมแทบอลิซึมในมนุษย์ ม., 1980.

2) Norton A. , Edholm O. Man ในสภาพอากาศหนาวเย็น ม., 2500.

3) หลักสูตรทั่วไปของสรีรวิทยาของมนุษย์และสัตว์ / แก้ไขโดย A. D. Nozdrachev ม., 1991. หนังสือ. 2.

4) พื้นฐานของสรีรวิทยา / ed. พี. สเตอร์กี. ม., 1984.

5) Slonim A.D. วิวัฒนาการของการควบคุมอุณหภูมิ ล., 1986.

6) สรีรวิทยาของการควบคุมอุณหภูมิ: คู่มือสรีรวิทยา / ed.K. พี. อิวาโนว่า. ล., 1984.

7) สรีรวิทยาของมนุษย์ / ed. N.A. Agadzhanyan, V.I. เซอร์กิน SPb., 1998.

8) สรีรวิทยาของมนุษย์ / ed. อาร์ ชมิดท์, จี. เทฟส์. ม., 2529 ต. 4.

หากอุณหภูมิร่างกายสูงกว่าอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม ร่างกายก็จะปล่อยความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อม การปล่อยความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมเกิดจากการแผ่รังสี การนำความร้อน การพาความร้อนและการระเหย

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมที่สูงกว่าอุณหภูมิของร่างกายทำให้อุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้นเนื่องจากการแผ่รังสีและการนำ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ การปล่อยความร้อนและความเย็นที่มากเกินไปจะดำเนินการโดยการระเหยของเหงื่อเท่านั้น การเคลื่อนที่ของอากาศใกล้ผิวหนังจะเพิ่มอัตราการระเหยและทำให้ประสิทธิภาพการสูญเสียความร้อนเพิ่มขึ้น (ผลการระบายความร้อนของพัดลม)

การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพ (การกระจายความร้อน) หากอุณหภูมิร่างกายสูงกว่าอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อม ร่างกายก็จะปล่อยความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อม ความร้อนถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม การแผ่รังสี การนำความร้อน การพาความร้อน และการระเหย

รังสี. คนเปลือยกายที่อุณหภูมิห้องสูญเสียประมาณ 60% จากความร้อนที่แผ่ออกมาจากคลื่นอินฟราเรดที่มีความยาว 760 นาโนเมตร

การพาความร้อน (15% ให้ความร้อน) - การสูญเสียความร้อนโดยการถ่ายโอนอนุภาคของอากาศหรือน้ำที่เคลื่อนที่ ปริมาณความร้อนที่สูญเสียไปโดยวิธีการพาความร้อนจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วลมที่เพิ่มขึ้น (พัดลม, ลม) ในน้ำ ค่าการถ่ายเทความร้อนโดยการนำและการพาความร้อนจะมากกว่าในอากาศหลายเท่า

โฮลดิ้ง- ติดต่อถ่ายเทความร้อน ( 3% ความร้อน) เมื่อพื้นผิวของร่างกายสัมผัสกับร่างกาย (เก้าอี้ พื้น หมอน เสื้อผ้า ฯลฯ)

การแผ่รังสี การพาความร้อน และการนำไฟฟ้า เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิร่างกายสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อม . หากอุณหภูมิพื้นผิวของร่างกายเท่ากับหรือต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม วิธีการสูญเสียความร้อนโดยร่างกายจะไม่ได้ผล ตัวอย่างเช่น ภายใต้สภาวะปกติ การนำความร้อนมีบทบาทเล็กน้อย เนื่องจาก อากาศและเสื้อผ้าไม่นำความร้อนได้ดี

การระเหย- กลไกที่จำเป็นสำหรับการปล่อยความร้อนที่อุณหภูมิสูง การระเหยของน้ำออกจากผิวกายทำให้เกิดการสูญเสีย 2.43 kJ (0.58 กิโลแคลอรี)ความร้อนต่อกรัมของน้ำระเหย

มองไม่เห็น การระเหย - ผลของการแพร่กระจายของโมเลกุลของน้ำอย่างต่อเนื่องผ่านผิวหนังและพื้นผิวทางเดินหายใจไม่ได้ถูกควบคุมโดยระบบควบคุมอุณหภูมิ แม้ไม่มีเหงื่อออกที่มองเห็นได้ น้ำก็ระเหยออกจากผิวและปอดภายใน น้ำ 700 - 850 มล. ในหนึ่งวัน(300 - 350 มล. - จากพื้นผิวของปอด, 400 - 500 มล. - จากพื้นผิวของผิวหนัง) ทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนของออร์เดอร์ 12–16 กิโลแคลอรี/ชั่วโมง.

ความเข้มข้นของกระบวนการขึ้นอยู่กับ ความชื้นสัมพัทธ์ : ในอากาศอิ่มตัวด้วยไอน้ำจะไม่เกิดการระเหย ดังนั้นในการอาบน้ำเหงื่อจึงถูกปล่อยออกมาในปริมาณมาก แต่ไม่ระเหยและระบายออกจากผิว - เหงื่อออกไม่มีประสิทธิภาพ .

ในระหว่างการทำงานหนักในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง เหงื่อออกสามารถเข้าถึงได้ 10-12 ลิตร / วันหลังจากที่กล้ามเนื้อมีภาระหนัก มันก็จะระเหยออกไป 75% ความร้อน การแผ่รังสี 12%, การพาความร้อน 13% (สำหรับการเปรียบเทียบ: ใน พักผ่อน 20 0 จาก – ส่วนแบ่งของรังสีคือ 66%, การระเหย - 19%, การพาความร้อน - 15%)

เกลือจำนวนมาก (โดยหลักคือ โซเดียมคลอไรด์) และวิตามินซีจะหายไปพร้อมกับเหงื่อ ด้วยเหตุนี้ อัตราการบริโภคของสารเหล่านี้ควรเพิ่มขึ้นอย่างมากในอาหารของคนที่ทำงานในร้านค้าร้อนและในสภาพอากาศร้อน

มีส่วนร่วมในการถ่ายเทความร้อน ผิวหนัง เยื่อเมือก ปอด ระบบหัวใจและหลอดเลือดและระบบขับถ่าย .

บทบาทสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการถ่ายเทความร้อนนั้นเล่นโดยสถานะของหลอดเลือดผิวหนังตลอดจนความถี่ของการหดตัวของหัวใจและการหายใจ

ระบบหัวใจและหลอดเลือด ส่งผลต่อความเข้มของการถ่ายเทความร้อนเนื่องจากการกระจายของเลือดในหลอดเลือดและการเปลี่ยนแปลงของปริมาตรของเลือดหมุนเวียน

ในความหนาวเย็น ผิวหนัง หลอดเลือด ส่วนใหญ่เป็นหลอดเลือดแดง แคบ; anastomoses ของหลอดเลือดแดงเปิด ซึ่งจะช่วยลดปริมาณเลือดในเส้นเลือดฝอย เป็นผลให้ฉนวนกันความร้อนของร่างกายเพิ่มขึ้นและความร้อนจะถูกเก็บไว้โดยการจำกัดการถ่ายเทความร้อน เนื่องจากการกระจายของเลือดความเร็วปริมาตรของการไหลเวียนของเลือดในอวัยวะภายในเพิ่มขึ้น - สิ่งนี้มีส่วนช่วยในการรักษาความร้อนในตัวพวกเขา - ปฏิกิริยาการเก็บความร้อน .

เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น:

1) หลอดเลือดที่ผิวหนังขยายตัวปริมาณเลือดหมุนเวียนเพิ่มขึ้น

2) ปริมาณของเลือดหมุนเวียนเพิ่มขึ้นเนื่องจากการถ่ายเทน้ำจากเนื้อเยื่อไปยังหลอดเลือดและการขับเลือดออกจากม้ามและคลังเลือดอื่น ๆ ส่งผลให้การถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสีและการพาความร้อนเพิ่มขึ้น

ระบบทางเดินหายใจ - ผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นกับการหายใจที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเอาอากาศร้อนออกจากร่างกาย มีความสำคัญอย่างยิ่งในสัตว์ที่ไม่ขับเหงื่อ ( ไม่มีต่อมเหงื่อหรือมีขนหนาเป็นอุปสรรคต่อการขับเหงื่อ)- สุนัข แมว ฯลฯ ด้วยอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มขึ้น พวกมันพัฒนา หายใจลำบาก - หายใจเร็วแต่ตื้นมาก เพิ่มการระเหยของน้ำจากเยื่อเมือกในช่องปากและทางเดินหายใจส่วนบน

ป้องกันการถ่ายเทความร้อน :

1) ชั้นไขมันใต้ผิวหนัง - เนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำของไขมัน

2) เสื้อผ้า - เนื่องจากระหว่างมันกับผิวหนังมีชั้นของอากาศนิ่งซึ่งเป็นตัวนำความร้อนที่ไม่ดี (อุณหภูมิถึง 30 0 C) คุณสมบัติของฉนวนความร้อนของเสื้อผ้านั้นดีกว่าโครงสร้างที่ละเอียดกว่า - ทำด้วยผ้าขนสัตว์และขนสัตว์ เสื้อผ้าที่ไม่ผ่านอากาศ (ยาง) นั้นทนได้ไม่ดี - ชั้นของอากาศระหว่างมันกับร่างกายจะอิ่มตัวอย่างรวดเร็วด้วยไอน้ำและการหยุดการระเหย

3) เปลี่ยนตำแหน่งของร่างกาย : เมื่ออากาศเย็น สัตว์จะ "ม้วนตัวเป็นลูกบอล" ซึ่งช่วยลดพื้นผิวการถ่ายเทความร้อน ในทางตรงกันข้ามเมื่อมันร้อนขึ้นพวกเขาจะอยู่ในตำแหน่งที่มันเพิ่มขึ้น

4) ปฏิกิริยาของกล้ามเนื้อผิวหนัง - สำหรับมนุษย์ มันมีความหมายพื้นฐาน ("หนังห่าน") ในสัตว์ มันเปลี่ยนเซลล์ของขน อันเป็นผลมาจากการที่บทบาทการกันความร้อนของขนแกะดีขึ้น

ความคงตัวของอุณหภูมิร่างกายนั้นเกิดจากการทำงานร่วมกันของกลไกที่ควบคุม ด้านหนึ่ง ความเข้มของการเผาผลาญและการสร้างความร้อนที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมินั้น (การควบคุมอุณหภูมิทางเคมี) และในทางกลับกัน การถ่ายเทความร้อน (การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพ) .

ทางนี้, ผลการปรับตัวที่เป็นประโยชน์ กิจกรรมของระบบการทำงานที่พิจารณาคือความคงตัวไม่ใช่ของอุณหภูมิของผิวหนัง (อุณหภูมิ "เปลือก") แต่ อุณหภูมิของอวัยวะภายใน (อุณหภูมิ "แกน")

ระบบการทำงานที่ให้อุณหภูมิร่างกายคงที่

1 ลิงค์ - ผลการปรับตัวที่เป็นประโยชน์ - รักษาอุณหภูมิร่างกายให้อยู่ในระดับคงที่

2 ลิงค์ - ตัวรับ . การรับรู้ความร้อนดำเนินการโดยปลายเส้นใยประสาทสัมผัสบางประเภท A (เดลต้า) และ C ฟรี

(การควบคุมความคงตัวของอุณหภูมิเป็นการสะท้อนที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นจากการระคายเคืองของตัวรับของผิวหนังผิวหนังและหลอดเลือดใต้ผิวหนังตลอดจนระบบประสาทส่วนกลาง)

3 ลิงค์ของระบบการทำงาน - ศูนย์ประสาท

ระบบการทำงาน 4 ลิงค์ – ผู้บริหารระดับสูง อุณหภูมิของร่างกายถูกกำหนดโดยอัตราส่วนความเข้ม:

1) การสร้างความร้อน

2) การกระจายความร้อน

กลไกการควบคุมอุณหภูมิ

กลไกทางประสาทของการควบคุมอุณหภูมิโดยทั่วไปมีส่วนโค้งสะท้อนกลับ ซึ่งรวมถึงการก่อตัวของตัวรับ (ตัวรับความร้อนและความเย็น) ผ่านเส้นใยประสาทอวัยวะ แรงกระตุ้นจากอุปกรณ์รับจะไปถึงศูนย์กลางหลักของการควบคุมระบบอัตโนมัติจำนวนหนึ่ง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโครงสร้างของไฮโปทาลามัส ส่วนที่ยื่นออกมาของส่วนโค้งสะท้อนกลับคือเส้นใยประสาทที่เห็นอกเห็นใจและกระซิกซึ่งทำให้อวัยวะภายในรวมถึงหลอดเลือด แรงกระตุ้นจากภายนอกยังดำเนินการตามเส้นใยโซมาติกของมอเตอร์ที่ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อโครงร่าง

การโลคัลไลเซชันและคุณสมบัติของเทอร์โมรีเซพเตอร์

อุปกรณ์ต่อพ่วง ตัวรับความร้อนคือ ในผิวหนัง เนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง ผิวหนัง และหลอดเลือดใต้ผิวหนังตัวรับอุณหภูมิผิวหนังเป็นปลายประสาทที่ไม่ห่อหุ้ม .

ตัวรับอุณหภูมิส่วนกลาง ตั้งอยู่ในบริเวณพรีออปติกตรงกลางของไฮโปทาลามัส (เซลล์ประสาทเทอร์โมเซนเซอร์ส่วนกลาง) การก่อตัวของไขว้กันเหมือนแหของสมองส่วนกลาง และไขสันหลัง)

ตัวรับความร้อนและความเย็นในระบบประสาทส่วนกลางตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของเลือดที่ไหลไปยังศูนย์ประสาท การเพิ่มขึ้นของความร้อนเกิดขึ้นในระหว่างการระบายความร้อนของหลอดเลือดแดง carotid ซึ่งนำเลือดไปเลี้ยงสมอง

หลักฐานสำหรับเทอร์โมรีเซพเตอร์ส่วนกลาง :

1 ) การแช่แขนขาหลังเสื่อม สุนัขในน้ำเย็นทำให้เกิดการสั่นของกล้ามเนื้อศีรษะ, ขาหน้า, ลำตัวและการสร้างความร้อนเพิ่มขึ้น นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าเลือด "เย็น" ระคายเคืองต่อตัวรับความร้อนส่วนกลาง

2)ในช่วงเย็นของหลอดเลือดแดง carotid ซึ่งนำเลือดไปเลี้ยงสมอง การสั่นและการหดตัวของหลอดเลือดของผิวหนังพัฒนา ซึ่งนำไปสู่การผลิตความร้อนที่เพิ่มขึ้นและการจำกัดการถ่ายเทความร้อนตามลำดับ

พบเทอร์โมรีเซพเตอร์ในทางเดินหายใจ ในไขกระดูก oblongata และในเยื่อหุ้มสมองสั่งการ

ดังนั้น ร่างกายมนุษย์จึงมีระบบคู่สำหรับการควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย: ตรวจพบอิทธิพลของสภาพแวดล้อมภายนอก (ความร้อนหรือเย็น) การก่อตัวของตัวรับผิวหนัง , บันทึกอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมภายใน ตัวรับความร้อนของอวัยวะภายในและโครงสร้างของระบบประสาทส่วนกลาง

การเคลื่อนที่ตามหน้าที่ของตัวรับความร้อนความสามารถของตัวรับความร้อนของผิวหนังในการเปลี่ยนแปลงความไวต่อผลกระทบของอุณหภูมิขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงในสถานะทั่วไปของร่างกายสะท้อนถึงคุณสมบัติสากลของตัวรับที่ค้นพบโดย P.G. Snyakin และเรียกว่า "การเคลื่อนที่ของตัวรับหน้าที่".

นอกจากนี้ เทอร์โมรีเซพเตอร์ยังถูกแบ่งย่อยด้วย สำหรับความร้อนและเย็น .

X ตัวรับมอลต์ อยู่ในความหนาของผิวหนังที่ระดับความลึก ประมาณ 0.17mm, ตัวรับความร้อน - ที่ความลึก 0.3 mm . จำนวนจุดทั้งหมดบนผิวหนังที่รับรู้ความเย็นนั้นมากกว่าจำนวนจุดที่รับรู้ความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ ตัวรับความเย็นและความร้อนจะอยู่บนผิวไม่สม่ำเสมอ มีโซนเฉพาะของการแปลความร้อนและตัวรับความร้อนเย็น

ตัวรับอุณหภูมิต่อพ่วงถูกครอบงำโดย เย็น , ท่ามกลางศูนย์กลาง - ความร้อน . ที่อุณหภูมิแวดล้อมที่เหมาะสมที่สุดสำหรับมนุษย์ ตัวรับอุณหภูมิจะสร้างการปลดปล่อยด้วยความถี่คงที่ เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมลดลง ความถี่ของแรงกระตุ้นและตัวรับความเย็นจะเพิ่มขึ้น ในขณะที่ตัวรับความร้อนลดลง ในทางตรงกันข้ามเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้นความถี่ของแรงกระตุ้นของตัวรับความร้อนจะเพิ่มขึ้นและลดลง - เย็น

ความถี่พัลส์ของตัวรับผิวหนังเย็นสูงสุดที่อุณหภูมิ 20-30 0 C และสำหรับตัวรับความร้อน อุณหภูมิอยู่ที่ 38-43 0 จาก . รู้สึกร้อน - การเผาไหม้- เกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงกว่า 45 0 C และรับรู้โดยตัวรับอื่น - ร้อนหรือ ตัวรับการเผาไหม้ (ประมาณเป็นของ nociceptors หลายรูปแบบและเป็นตัวเชื่อมระหว่างตัวรับอุณหภูมิและตัวรับความรู้สึกเจ็บปวด)

บทบาทของศูนย์ประสาท.

การรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้อยู่ในระดับที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเผาผลาญนั้นเกิดจากอิทธิพลของกฎระเบียบของระบบประสาทส่วนกลาง เป็นครั้งแรกที่มีการค้นพบการมีอยู่ของสมองของศูนย์ที่สามารถเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของร่างกายได้ ในยุค 80 XIX ใน. ค. เบอร์นาร์ด . ประสบการณ์ของเขาที่เรียกว่า "การฉีดความร้อน" ประกอบด้วย: อิเล็กโทรดถูกนำเข้าสู่บริเวณของ diencephalon ผ่านรูเสี้ยน ทำให้เกิดการระคายเคืองในบริเวณนี้ หลังจากผ่านไป 2-3 ชั่วโมงหลังจากใช้อิเล็กโทรด อุณหภูมิร่างกายของสัตว์ก็เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในการศึกษาเพิ่มเติม พบว่าบทบาทที่สำคัญที่สุดในกระบวนการควบคุมอุณหภูมิเป็นของมลรัฐ

ตามแนวคิดสมัยใหม่ การควบคุมอุณหภูมิจะดำเนินการ ระบบกระจาย , ส่วนหลักซึ่งก็คือ กลไกการควบคุมอุณหภูมิไฮโปทาลามิค

ได้มีการทดลองแล้วว่าศูนย์หลัก (หลัก) ของการควบคุมอุณหภูมิตั้งอยู่ในมลรัฐ (เนื่องจากพวกเขารับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายนอกและภายใน) เมื่อถูกทำลาย hypothalamus - ความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิของร่างกายจะหายไปและสัตว์จะกลายเป็น poikilothermic. เซลล์ประสาทของภูมิภาคไฮโปธาลามิกยังถูกระบุด้วยแรงกระตุ้นที่เกิดขึ้นในตัวรับอุณหภูมิของอวัยวะภายในและพื้นผิวของผิวหนัง ข้อมูลทางประสาทสัมผัสจากตัวรับความร้อนแพร่กระจายไปตามเส้นใยประสาท A-delta และผ่านทางเดินเลมนิสคัลไปยังเซลล์ประสาททาลามิก และจากนั้นไปยังไฮโปทาลามัสและบริเวณเซ็นเซอร์ของเยื่อหุ้มสมอง

เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่ากฎระเบียบของกระบวนการ การสร้างความร้อน(การควบคุมอุณหภูมิทางเคมี) ดำเนินการโดยกิจกรรม นิวเคลียสของมลรัฐส่วนหลัง; กระบวนการ การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพ(การถ่ายเทความร้อน) เนื่องจาก นิวเคลียสของส่วนหน้าของมลรัฐดังนั้นจึงมีศูนย์กำกับดูแลสองแห่งในมลรัฐ: ศูนย์กำเนิดความร้อน และ ศูนย์ถ่ายเทความร้อน .

ศูนย์ถ่ายเทความร้อน (นิวเคลียสด้านหน้าของมลรัฐ) - การทำลายโครงสร้างเหล่านี้นำไปสู่ความจริงที่ว่าสัตว์สูญเสียความสามารถในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ในสภาวะที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูง ในเวลาเดียวกัน อุณหภูมิร่างกายเริ่มสูงขึ้น สัตว์เข้าสู่สภาวะ hyperthermia และ hyperthermia สามารถพัฒนาได้แม้ที่อุณหภูมิห้องการระคายเคืองของโครงสร้างเหล่านี้ผ่าน อิเล็กโทรดฝังไฟฟ้าช็อตทำให้เกิดอาการเฉพาะในสัตว์: หายใจถี่, การขยายตัวของเส้นเลือดตื้น ๆ ของผิวหนัง, อุณหภูมิร่างกายลดลงอาการสั่นของกล้ามเนื้อที่เกิดจากการพรีคูลลิ่งสิ้นสุดลง

ศูนย์สร้างความร้อน (ไฮโปทาลามัสด้านข้าง-หลัง) - การทำลายล้างทำให้สัตว์สูญเสียความสามารถในการรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ในสภาวะที่มีอุณหภูมิแวดล้อมต่ำ อุณหภูมิร่างกายของพวกมันเริ่มลดลง และสัตว์เหล่านั้นก็เข้าสู่ภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติ การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของศูนย์ที่เกี่ยวข้องของมลรัฐทำให้เกิดอาการต่อไปนี้ในสัตว์: 1) การหดตัวของเส้นเลือดผิวเผิน;

การควบคุมอุณหภูมิประกอบด้วยการประสานกระบวนการผลิตความร้อน (การควบคุมอุณหภูมิทางเคมี) และการถ่ายเทความร้อน (การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพ)
กระบวนการผลิตความร้อนในทุกอวัยวะอันเป็นผลมาจากกระบวนการเผาผลาญทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นเลือดที่ไหลออกจากอวัยวะตามกฎแล้วจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าเลือดที่ไหลเข้ามา แต่บทบาทของอวัยวะต่างๆ ในการผลิตความร้อนนั้นแตกต่างกัน ในช่วงเวลาที่เหลือ ตับมีสัดส่วนประมาณ 20% ของการผลิตความร้อนทั้งหมด สำหรับอวัยวะภายในอื่นๆ - 56% สำหรับ - 20% ระหว่างการออกกำลังกายที่กล้ามเนื้อโครงร่าง - มากถึง 90% สำหรับอวัยวะภายใน - เพียง 8%
ดังนั้นแหล่งพลังงานสำรองที่มีประสิทธิภาพคือกล้ามเนื้อในระหว่างการหดตัว การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเมตาบอลิซึมระหว่างการเคลื่อนที่เป็นกลไกหลักของการผลิตความร้อน ในบรรดาการเคลื่อนไหวต่าง ๆ สามารถแยกแยะการมีส่วนร่วมของกล้ามเนื้อในการผลิตความร้อนได้หลายขั้นตอน
1. โทนอุณหภูมิในกรณีนี้กล้ามเนื้อจะไม่หดตัว มีเพียงน้ำเสียงและเมตาบอลิซึมเท่านั้นที่เพิ่มขึ้น น้ำเสียงนี้มักเกิดขึ้นที่กล้ามเนื้อคอ ลำตัว และแขนขา ส่งผลให้การผลิตความร้อนเพิ่มขึ้น 50-100%
2. อาการสั่นเกิดขึ้นโดยไม่รู้ตัวและประกอบด้วยกิจกรรมเป็นระยะๆ ของชุดมอเตอร์ค่าเผื่อสูงกับพื้นหลังของโทนอุณหภูมิในระหว่างการสั่นสะท้าน พลังงานทั้งหมดมุ่งไปที่การสร้างความร้อนที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น ในขณะที่ในระหว่างการเคลื่อนไหวปกติ พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกใช้ไปในการเคลื่อนแขนขาที่เกี่ยวข้อง และส่วนหนึ่งในการเกิดเทอร์โมเจเนซิส เมื่อตัวสั่น การผลิตความร้อนจะเพิ่มขึ้น 2-3 เท่า อาการสั่นมักเริ่มที่กล้ามเนื้อบริเวณคอ ใบหน้า นี่เป็นเพราะว่าก่อนอื่นอุณหภูมิของเลือดที่ไหลไปยังสมองควรสูงขึ้น
3. การหดตัวตามอำเภอใจประกอบด้วยการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างมีสติสิ่งนี้สังเกตได้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิภายนอกต่ำเมื่อสองขั้นตอนแรกไม่เพียงพอ ด้วยการหดตัวตามอำเภอใจ การผลิตความร้อนสามารถเพิ่มขึ้น 10-20 เท่า
การควบคุมการผลิตความร้อนในกล้ามเนื้อเกิดจากอิทธิพลของ a-motoneurons ต่อการทำงานและการเผาผลาญ / กล้ามเนื้อในเนื้อเยื่ออื่น ๆ - ระบบประสาทขี้สงสารและ catecholamines (เพิ่มอัตราการเผาผลาญ 50%) และการกระทำของฮอร์โมนโดยเฉพาะ thyroxine ซึ่งผลิตความร้อนได้เกือบสองเท่า
บทบาทที่สำคัญในเทอร์โมเจเนซิสคือไขมันซึ่งปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสให้พลังงานมากกว่า (9.3 kcal / g) มากกว่าคาร์โบไฮเดรต (4.1 kcal / g) ที่สำคัญโดยเฉพาะในเด็กคือไขมันสีน้ำตาล
กระบวนการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นในลักษณะดังต่อไปนี้ - การแผ่รังสี การพาความร้อน การระเหย และการนำความร้อน
การแผ่รังสีเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของรังสีคลื่นยาวอินฟราเรด สิ่งนี้ต้องการการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างผิวที่อบอุ่นกับผนังที่เย็นและวัตถุสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ดังนั้นปริมาณรังสีจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและพื้นผิวของผิวหนัง
การนำความร้อนจะดำเนินการโดยการสัมผัสร่างกายโดยตรงกับวัตถุ (เก้าอี้ เตียง ฯลฯ) ในกรณีนี้ อัตราการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่านั้นพิจารณาจากการไล่ระดับอุณหภูมิและค่าการนำความร้อน การถ่ายเทความร้อนด้วยวิธีนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (14 เท่า) เมื่อบุคคลอยู่ในน้ำ ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากอวัยวะภายในไปยังพื้นผิวของร่างกายบางส่วนโดยการนำความร้อน แต่กระบวนการนี้ถูกยับยั้งเนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำของไขมัน
เส้นทางพาอากาศที่สัมผัสกับพื้นผิวของร่างกายในที่ที่มีการไล่ระดับอุณหภูมิจะร้อนขึ้น ในเวลาเดียวกัน มันจะเบาลงและเมื่อลอยขึ้นมาจากร่างกาย ทำให้มีที่ว่างสำหรับส่วนใหม่ของอากาศ ดังนั้นจึงนำความร้อนบางส่วนออกไป ความเข้มของการพาความร้อนตามธรรมชาติสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการเคลื่อนที่ของอากาศเพิ่มเติม ช่วยลดสิ่งกีดขวางเมื่อเข้าสู่ร่างกาย (เสื้อผ้าที่เหมาะสม)
การระเหยของเหงื่อที่อุณหภูมิห้องในคนที่ไม่ได้แต่งตัว ความร้อนประมาณ 20% จะถูกระบายออกโดยการระเหย
การนำความร้อนการพาความร้อนและการแผ่รังสีเป็นเส้นทางการถ่ายเทความร้อนแบบพาสซีฟตามกฎของฟิสิกส์ จะมีผลก็ต่อเมื่อรักษาระดับความลาดชันของอุณหภูมิเป็นบวกไว้ ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างร่างกายกับสิ่งแวดล้อมน้อยลง ความร้อนก็จะยิ่งลดลง ด้วยตัวบ่งชี้เดียวกันหรือที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง วิธีการดังกล่าวไม่เพียงแต่ไม่ได้ผลเท่านั้น แต่ยังทำให้ร่างกายได้รับความร้อนอีกด้วย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ กลไกการถ่ายเทความร้อนในร่างกายเท่านั้นที่ถูกกระตุ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการของเหงื่อออกและเหงื่อออก ที่นี่ใช้ทั้งกฎทางกายภาพ (ค่าพลังงานสำหรับกระบวนการระเหย) และกฎทางชีววิทยา (การขับเหงื่อ) ความเย็นของผิวนั้นอำนวยความสะดวกโดยการใช้ 0.58 กิโลแคลอรีเพื่อระเหยเหงื่อ 1 มล. ถ้าไม่เกิดขึ้น
การระเหยของเหงื่อทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลงอย่างรวดเร็ว เอ็ม
อัตราการระเหยของโชทูขึ้นอยู่กับการไล่ระดับอุณหภูมิและความอิ่มตัวของอากาศโดยรอบด้วยไอน้ำ ยิ่งความชื้นสูง เส้นทางการถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออยู่ในน้ำหรือสวมเสื้อผ้าคับ ในกรณีนี้ ร่างกายต้องชดเชยการขาดเหงื่อโดยเพิ่มการขับเหงื่อ
การระเหยมีสองกลไก:ก) เหงื่อออก - โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของต่อมเหงื่อ b) การระเหย - ด้วยการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันของต่อมเหงื่อ
เหงื่อ- การระเหยของน้ำจากผิวของปอด เยื่อเมือก ผิวหนัง ซึ่งเปียกอยู่เสมอ การระเหยนี้ไม่ได้รับการควบคุม ขึ้นอยู่กับการไล่ระดับอุณหภูมิและความชื้นของอากาศโดยรอบ ค่าประมาณ 600 มล. / วัน ยิ่งความชื้นสูง การถ่ายเทความร้อนประเภทนี้จะมีประสิทธิภาพน้อยลง
กลไกการหลั่งเหงื่อ ต่อมเหงื่อประกอบด้วยสองส่วน: ต่อมจริงซึ่งอยู่ในชั้นใต้ผิวหนัง และท่อขับถ่ายที่เปิดออกบนพื้นผิวของผิวหนัง ในต่อมความลับหลักจะเกิดขึ้นและในท่อเนื่องจากการดูดกลับทำให้เกิดความลับรองขึ้น - เหงื่อ
ความลับหลักคล้ายกับพลาสมาเลือด ข้อแตกต่างคือไม่มีโปรตีนและกลูโคสในความลับนี้ มี Na+ น้อยกว่า ดังนั้นในเหงื่อเริ่มแรกความเข้มข้นของโซเดียมอยู่ที่ประมาณ 144 nmol / l คลอรีน - 104 nmol / l ไอออนเหล่านี้จะถูกดูดซับอย่างแข็งขันในระหว่างที่เหงื่อไหลผ่านท่อขับถ่าย ซึ่งช่วยให้ดูดซับน้ำได้ กระบวนการดูดซึมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราการก่อตัวและการส่งเสริมของเหงื่อที่กระบวนการเหล่านี้ทำงาน ยิ่งมี Na + และ Cl เหลืออยู่มาก เมื่อมีเหงื่อออกมาก ความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้ถึงครึ่งหนึ่งจะยังคงอยู่ในเหงื่อ เหงื่อออกมากจะมาพร้อมกับการเพิ่มความเข้มข้นของยูเรีย (สูงกว่าในพลาสมาถึง 4 เท่า) และโพแทสเซียม (สูงกว่าในพลาสมาถึง 1.2 เท่า) ไอออนที่มีความเข้มข้นสูงทั้งหมด ทำให้เกิดแรงดันออสโมติกในระดับสูง ช่วยให้การดูดซึมกลับลดลงและปล่อยน้ำปริมาณมากพร้อมกับเหงื่อ
ด้วยเหงื่อออกมากสามารถใช้ NaCl ได้มาก (มากถึง 15-30 กรัม / วัน) อย่างไรก็ตาม มีกลไกในร่างกายที่ช่วยรักษาไอออนที่สำคัญเหล่านี้ไว้ได้ในระหว่างที่มีเหงื่อออกมาก พวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการปรับตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง aldosterone ช่วยเพิ่มการดูดกลับของ Na +
หน้าที่ของต่อมเหงื่อถูกควบคุมโดยกลไกพิเศษ กิจกรรมของพวกเขาได้รับอิทธิพลจากระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจ แต่คนกลางที่นี่คือ acetylcholine เซลล์หลั่งนอกเหนือจากตัวรับ M-cholinergic ยังมีตัวรับ adrenoreceptors ที่ตอบสนองต่อ catecholamines ในเลือด การกระตุ้นการทำงานของต่อมเหงื่อนั้นมาพร้อมกับปริมาณเลือดที่เพิ่มขึ้น
ปริมาณเหงื่อที่ปล่อยออกมาสามารถสูงถึง 1.5 l / h และในคนที่ดัดแปลง - มากถึง 3 l / h
ที่อุณหภูมิห้องในคนเปลือยกาย ความร้อนประมาณ 60% จะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการแผ่รังสี ประมาณ 12-15% - การพาอากาศ ประมาณ 20% - การระเหย 2-5% - การนำความร้อน แต่อัตราส่วนนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขหลายประการ โดยเฉพาะอุณหภูมิแวดล้อม
บทบาทหลักในการควบคุมกระบวนการถ่ายเทความร้อนนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของปริมาณเลือดที่ส่งไปยังผิวหนัง การหดตัวของเส้นเลือดของผิวหนัง การเปิดของ anastomoses ของ arteriovenous ทำให้เกิดการไหลเข้าของความร้อนที่น้อยลงจากแกนกลางไปยังเปลือกและการเก็บรักษาในร่างกาย ในทางตรงกันข้ามกับการขยายตัวของเส้นเลือดที่ผิวหนังทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 7-8 ° C ในขณะเดียวกันการถ่ายเทความร้อนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
ตามอัตภาพ ผิวหนังสามารถเรียกได้ว่าเป็นระบบหม้อน้ำของร่างกาย การไหลเวียนของเลือดในผิวหนังอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 0 ถึง 30% ของ IOC สีผิวของหลอดเลือดถูกควบคุมโดยระบบประสาทขี้สงสาร
ดังนั้นอุณหภูมิของร่างกายจึงเป็นความสมดุลระหว่างกระบวนการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน เมื่อการผลิตความร้อนมีชัยเหนือการสูญเสียความร้อน อุณหภูมิของร่างกายจะสูงขึ้น และในทางกลับกัน หากการสูญเสียความร้อนสูงกว่าการผลิตความร้อน อุณหภูมิของร่างกายจะลดลง

คำถามที่ 1. การควบคุมอุณหภูมิคืออะไร?

การควบคุมอุณหภูมิเป็นชุดของกระบวนการทางสรีรวิทยาในร่างกายมนุษย์และสัตว์เลือดอุ่นที่มุ่งรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่

คำถามที่ 2. ทำไมการควบคุมอุณหภูมิจึงจำเป็นสำหรับร่างกาย?

การควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งจำเป็น เมื่ออุณหภูมิร่างกายลดลง จะทำให้เกิดความร้อนเพิ่มขึ้น (โดยเบี่ยงเบนจากอุณหภูมิที่เหมาะสม) เมื่อบุคคลถูกทำให้เย็นลงเนื่องจากการกระทำกับตัวรับความเย็น อาการสั่นปรากฏขึ้น ซึ่งเป็นการหดตัวของกล้ามเนื้อโดยไม่สมัครใจแบบสุ่ม เนื่องจากการสั่นสะท้าน ต้นทุนด้านพลังงานจึงเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลให้มีการสร้างความร้อนเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิของร่างกายก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น หลอดเลือดของผิวหนังจะขยายตัว เลือดไหลผ่านมากขึ้น ผิวหนังจะร้อนขึ้น และการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมจะเพิ่มขึ้น

คำถามที่ 3. กลไกการควบคุมอุณหภูมิคืออะไร?

หลอดเลือดซึมซาบทั่วร่างกาย ทะลุเข้าไปในกล้ามเนื้อ ตับ และอวัยวะอื่นๆ ที่ก่อให้เกิดความร้อน เลือดในอวัยวะเหล่านี้ร้อนขึ้นและไหลผ่านหลอดเลือดไปยังส่วนอื่น ๆ ของร่างกายทำให้เกิดความร้อนส่วนหนึ่ง ดังนั้นเลือดจึงนำความร้อนไปทั่วร่างกาย ราวกับว่าทำให้อุณหภูมิภายในร่างกายเท่ากัน

คำถามที่ 4. อุณหภูมิของร่างกายมนุษย์คืออะไร?

ทั้งในฤดูหนาวและฤดูร้อน อุณหภูมิบนผิวของคนที่มีสุขภาพดีคือ 36.6 ° C และความผันผวนตามธรรมชาติไม่เกิน 2 ° C

คำถามที่ 5. ลูเมนของหลอดเลือดเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่ออุณหภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง?

เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูงขึ้น หลอดเลือดของผิวหนังจะขยายตัว เลือดไหลผ่านมากขึ้น ผิวหนังจะร้อนขึ้น และการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อมจะเพิ่มขึ้น ถ้าอุณหภูมิของอากาศรอบๆ ลดลง ร่างกายก็มักจะเก็บความร้อนไว้ ลูเมนของหลอดเลือดตีบแคบการถ่ายเทความร้อนลดลง

คำถามที่ 6. ผิวหนังมีบทบาทอย่างไรในกระบวนการควบคุมอุณหภูมิ?

ความร้อนมากกว่า 80% สูญเสียไปตามผิวของผิวหนัง เมื่อเส้นเลือดฝอยขยายตัว ความร้อนจะถูกปลดปล่อย เมื่อหดตัว ความร้อนจะคงอยู่ การขับความชื้นด้วยเกลือและยูเรียในรูปของเหงื่อ ชั้นในของผิวหนัง ผิวหนัง (dermis) มีหน้าที่นี้ นี่คือบทบาทของผิวหนังในกระบวนการควบคุมอุณหภูมิ

คำถามที่ 7. เหงื่อคืออะไร?

เหงื่อเป็นสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือและสารอินทรีย์ที่หลั่งออกมาจากต่อมเหงื่อ การระเหยของเหงื่อทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิด

คำถามที่ 8. การขับเหงื่อเป็นอย่างไร?

เหงื่อออกเป็นกระบวนการขับของเหลวหลั่ง (เหงื่อ) โดยต่อมเหงื่อออกสู่ผิว ที่คนเหงื่อออกจะดำเนินการโดย hl ร. ต่อมเอคครีน (eccrine glands) ซึ่งอยู่เกือบทั่วทั้งผิว ในขณะที่การหลั่งของต่อมเหงื่อ apocrine จะลดลง

โดยปกติเหงื่อออกมีลักษณะสะท้อน การเชื่อมโยงเริ่มต้นในการสะท้อนการขับเหงื่อคือตัวรับความร้อนของผิวหนัง อวัยวะภายใน และกล้ามเนื้อ การระคายเคืองที่เพียงพอสำหรับอุณหภูมิอากาศสูง อาหารร้อนหรือเผ็ดและของเหลว การผลิตความร้อนที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการออกแรงทางกายภาพ มีไข้ หรือประสบการณ์ทางอารมณ์ เส้นประสาทส่วนปลายที่เลี้ยงต่อมเหงื่อนั้นเป็นของระบบประสาทขี้สงสาร แต่มีลักษณะเป็นคอลิเนอร์จิก การหลั่งเหงื่อเพิ่มขึ้นโดย acetylcholine และถูกระงับโดย atropine

ในส่วนที่ปล่อยออกมาของส่วนโค้งสะท้อนของการสะท้อนของเหงื่อออกสามารถแยกแยะได้ 5 ระดับ: 1) เส้นทางจากเปลือกสมองไปยังมลรัฐ; 2) จากมลรัฐไปยังไขกระดูก; 3) จากไขกระดูก oblongata ข้ามบางส่วนเส้นใยเข้าใกล้เซลล์ประสาทของเขาด้านข้างของไขสันหลังที่ระดับ Th2-L2; 4) จากเซลล์ประสาทของเขาด้านข้างของไขสันหลังไปจนถึงโหนดของห่วงโซ่ความเห็นอกเห็นใจชายแดน; 5) จากเซลล์ประสาทของห่วงโซ่ความเห็นอกเห็นใจไปยังต่อมเหงื่อ

คำถามที่ 9 อะไรที่ส่งผลต่อความเข้มข้นของเหงื่อออก?

มีสาเหตุหลายประการที่ทำให้เหงื่อออก สิ่งเหล่านี้คืออุณหภูมิของอากาศ การเคลื่อนที่และความชื้น

คิด

ทำไมอุณหภูมิของร่างกายมนุษย์ไม่เพิ่มขึ้นแม้ในสภาพอากาศร้อนจัด?

ในความร้อนจัด เมื่ออุณหภูมิของร่างกายต่ำกว่าอุณหภูมิแวดล้อม การขยายตัวของหลอดเลือดจะไม่สามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อนได้อีกต่อไป ในกรณีนี้ อันตรายจากความร้อนสูงเกินไปจะถูกขจัดออกไปโดยเหงื่อออก การระเหย เหงื่อดูดซับความร้อนจำนวนมากจากพื้นผิวของผิวหนัง นั่นคือเหตุผลที่อุณหภูมิร่างกายมนุษย์ไม่เพิ่มขึ้นแม้ในสภาพอากาศที่ร้อนที่สุด บุคคลสามารถทนต่ออุณหภูมิ 70-80 ° C ได้ แต่ในขณะเดียวกันเขาก็ควรมีเหงื่อออก 9-16 ลิตรภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง

บทนำ

1. ไฮโปทาลามัสคือตัวควบคุมอุณหภูมิของคุณ

1.1 การนำและการพาความร้อน

1.2 การแผ่รังสี

1.3 การระเหย

2.1 ต่อมเหงื่อ

2.2 กล้ามเนื้อเรียบรอบหลอดเลือดแดง

2.3 กล้ามเนื้อโครงร่าง

2.4 ต่อมไร้ท่อ

3. การปรับตัวและการควบคุมอุณหภูมิ

3.1 การปรับตัวให้เข้ากับการสัมผัสที่อุณหภูมิต่ำ

3.1.1 การตอบสนองทางสรีรวิทยาต่อการออกกำลังกายในอุณหภูมิแวดล้อมต่ำ

3.1.2 ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึม

3.2 การปรับตัวให้เข้ากับอุณหภูมิสูง

3.3 การประเมินสิ่งเร้าความร้อน

4. กลไกการควบคุมอุณหภูมิ

กลไกที่ควบคุมอุณหภูมิของร่างกายคล้ายกับเทอร์โมสตัทที่ควบคุมอุณหภูมิของอากาศแวดล้อม แม้ว่าจะมีความซับซ้อนในการทำงานและแม่นยำกว่าก็ตาม ปลายประสาทสัมผัส - ตัวรับอุณหภูมิ - ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกายและส่งข้อมูลนี้ไปยังเทอร์โมสตัทของร่างกาย - ไฮโปทาลามัส เพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงกระตุ้นของตัวรับ ไฮโปทาลามัสกระตุ้นกลไกที่ควบคุมการอุ่นหรือความเย็นของร่างกาย เช่นเดียวกับตัวควบคุมอุณหภูมิ มลรัฐไฮโปทาลามัสมีระดับอุณหภูมิเริ่มต้นที่พยายามจะรักษาไว้ นี่คืออุณหภูมิร่างกายปกติ การเบี่ยงเบนน้อยที่สุดจากระดับนี้นำไปสู่สัญญาณไปยังศูนย์ควบคุมอุณหภูมิที่ตั้งอยู่ในมลรัฐเกี่ยวกับความจำเป็นในการแก้ไข (รูปที่ 1)

การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของร่างกายนั้นรับรู้ได้จากตัวรับความร้อนสองประเภท - ส่วนกลางและอุปกรณ์ต่อพ่วง ตัวรับส่วนกลางตั้งอยู่ในมลรัฐและควบคุมอุณหภูมิของเลือดรอบ ๆ สมอง พวกมันไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิเลือดเพียงเล็กน้อย (จาก 0.01°C) การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของเลือดที่ไหลผ่านไฮโปทาลามัสจะกระตุ้นปฏิกิริยาตอบสนอง ซึ่งขึ้นอยู่กับความต้องการว่าจะเก็บหรือปล่อยความร้อน

ตัวรับอุปกรณ์ต่อพ่วงซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นทั่วทั้งผิวของผิวหนังจะควบคุมอุณหภูมิโดยรอบ พวกเขาส่งข้อมูลไปยังไฮโปทาลามัสและเยื่อหุ้มสมอง ให้การรับรู้อย่างมีสติของอุณหภูมิในลักษณะที่คุณสามารถควบคุมได้ตามใจชอบไม่ว่าคุณจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำหรือสูง

เพื่อให้ร่างกายปล่อยความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม ความร้อนที่เกิดจากร่างกายจะต้อง "เข้าถึง" สิ่งแวดล้อมภายนอกได้ ความร้อนจากส่วนลึกของร่างกาย (แกนกลาง) ถูกลำเลียงโดยเลือดไปยังผิวหนัง จากจุดที่มันสามารถผ่านเข้าสู่สิ่งแวดล้อมผ่านกลไกใดกลไกหนึ่งจากสี่อย่างต่อไปนี้: การนำความร้อน การพาความร้อน การแผ่รังสี และการระเหย (รูปที่ 2)

1.1 การนำและการพาความร้อน

การนำความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งเนื่องจากการสัมผัสโมเลกุลโดยตรง ตัวอย่างเช่น ความร้อนที่เกิดขึ้นในส่วนลึกในร่างกายสามารถถ่ายเทผ่านเนื้อเยื่อที่อยู่ติดกันได้จนถึงพื้นผิวของร่างกาย จากนั้นสามารถถ่ายโอนไปยังเสื้อผ้าหรืออากาศโดยรอบได้ หากอุณหภูมิของอากาศสูงกว่าอุณหภูมิของพื้นผิว ความร้อนของอากาศจะถูกถ่ายเทไปยังพื้นผิวของผิวหนัง ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของอากาศสูงขึ้น

การพาความร้อนคือการถ่ายเทความร้อนผ่านกระแสอากาศหรือของเหลวที่เคลื่อนที่ อากาศรอบตัวเราเคลื่อนไหวตลอดเวลา อากาศที่ไหลเวียนไปทั่วร่างกายของเรา สัมผัสพื้นผิวของผิวหนัง อากาศจะนำโมเลกุลที่ได้รับความร้อนจากการสัมผัสกับผิวหนังออกไป ยิ่งการเคลื่อนที่ของอากาศแรงขึ้น ความเข้มของการถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งสูงขึ้นเนื่องจากการพาความร้อน เมื่อใช้ร่วมกับการนำไฟฟ้า การพาความร้อนยังสามารถทำให้อุณหภูมิของร่างกายเพิ่มขึ้นเมื่ออยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิอากาศสูง

1.2 การแผ่รังสี

ส่วนที่เหลือ การแผ่รังสีเป็นกระบวนการหลักในการถ่ายเทความร้อนส่วนเกินไปยังร่างกาย ที่อุณหภูมิห้องปกติ ร่างกายของคนเปลือยกายจะถ่ายเทความร้อน "ส่วนเกิน" ประมาณ 60% ผ่านการแผ่รังสี ความร้อนจะถูกถ่ายเทในรูปของรังสีอินฟราเรด

1.3 การระเหย

การระเหยเป็นกระบวนการหลักของการกระจายความร้อนระหว่างการออกกำลังกาย ระหว่างกิจกรรมของกล้ามเนื้อเนื่องจากการระเหย ร่างกายจะสูญเสียความร้อนประมาณ 80% ในขณะที่พัก - ไม่เกิน 20% การระเหยบางอย่างเกิดขึ้นโดยที่เราไม่ทันสังเกต แต่เมื่อของเหลวระเหยไป ความร้อนก็จะสูญเสียไปด้วย สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการสูญเสียความร้อนที่มองไม่เห็น พวกเขาทำขึ้นประมาณ 10% ควรสังเกตว่าการสูญเสียความร้อนที่มองไม่เห็นนั้นค่อนข้างคงที่ เมื่ออุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น กระบวนการขับเหงื่อจะรุนแรงขึ้น เมื่อเหงื่อไปถึงผิว จะเปลี่ยนจากสถานะของเหลวเป็นสถานะก๊าซเนื่องจากความร้อนของผิวหนัง ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น บทบาทของเหงื่อก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก

การถ่ายเทความร้อนในร่างกายไปสู่อันตรายภายนอกนั้นกระทำโดยการนำ การพาความร้อน การแผ่รังสีและการระเหย เมื่อออกกำลังกาย กลไกหลักในการถ่ายเทความร้อนคือการระเหย โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้าอุณหภูมิแวดล้อมเข้าใกล้อุณหภูมิของร่างกาย

2. เอฟเฟคเตอร์ที่เปลี่ยนอุณหภูมิของร่างกาย

ด้วยความผันผวนของอุณหภูมิของร่างกายการฟื้นฟูอุณหภูมิของร่างกายปกติจะดำเนินการตามกฎโดยปัจจัยสี่ดังต่อไปนี้:

1) ต่อมเหงื่อ;

2) กล้ามเนื้อเรียบรอบหลอดเลือดแดง;

3) กล้ามเนื้อโครงร่าง;

4) ต่อมไร้ท่อจำนวนหนึ่ง

เมื่ออุณหภูมิของผิวหนังหรือเลือดสูงขึ้น ไฮโปทาลามัสจะส่งแรงกระตุ้นไปยังต่อมเหงื่อเกี่ยวกับความจำเป็นในการขับเหงื่อออกซึ่งให้ความชุ่มชื้นแก่ผิว ยิ่งอุณหภูมิร่างกายสูงขึ้น เหงื่อก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น การระเหยของมันใช้ความร้อนจากพื้นผิวของผิวหนัง

เมื่ออุณหภูมิของผิวหนังและเลือดสูงขึ้น ไฮโปทาลามัสจะส่งสัญญาณไปยังหลอดเลือดแดงของกล้ามเนื้อเรียบที่ส่งเลือดไปยังผิวหนัง ทำให้เกิดการขยายตัว ส่งผลให้ปริมาณเลือดไปเลี้ยงผิวหนังเพิ่มขึ้น เลือดนำความร้อนจากส่วนลึกของร่างกายไปยังพื้นผิวของผิวหนัง ซึ่งจะถูกกระจายออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอกโดยการนำ การพาความร้อน การแผ่รังสี และการระเหย

กล้ามเนื้อโครงร่างจะทำงานเมื่อมีความจำเป็นในการสร้างความร้อนมากขึ้น ในสภาวะที่มีอุณหภูมิอากาศต่ำ ตัวรับความร้อนในผิวหนังจะส่งสัญญาณไปยังไฮโปทาลามัส ในทำนองเดียวกัน อุณหภูมิของเลือดลดลง การเปลี่ยนแปลงจะได้รับการแก้ไขโดยตัวรับส่วนกลางของมลรัฐไฮโปทาลามัส ในการตอบสนองต่อข้อมูลที่ได้รับ ไฮโปทาลามัสจะกระตุ้นศูนย์สมองที่ควบคุมเสียงของกล้ามเนื้อ ศูนย์เหล่านี้กระตุ้นกระบวนการสั่นซึ่งเป็นวงจรอย่างรวดเร็วของการหดตัวและการผ่อนคลายของกล้ามเนื้อโครงร่างโดยไม่สมัครใจ อันเป็นผลมาจากกิจกรรมของกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้นนี้ ความร้อนจะถูกสร้างขึ้นเพื่อรักษาหรือเพิ่มอุณหภูมิของร่างกาย

เซลล์ในร่างกายเพิ่มความเข้มข้นของการเผาผลาญภายใต้อิทธิพลของฮอร์โมนหลายชนิด สิ่งนี้ส่งผลต่อความสมดุลของความร้อนเนื่องจากการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้นทำให้การผลิตพลังงานเพิ่มขึ้น การระบายความร้อนของร่างกายช่วยกระตุ้นการหลั่งไทรอกซินจากต่อมไทรอยด์ ไทรอกซีนสามารถเพิ่มความเข้มข้นของการเผาผลาญในร่างกายได้มากกว่า 100% นอกจากนี้ epinephrine และ norepinephrine ยังช่วยเพิ่มการทำงานของระบบประสาทขี้สงสาร ส่งผลโดยตรงต่ออัตราการเผาผลาญของเซลล์ในร่างกายเกือบทั้งหมด จะเกิดอะไรขึ้นกับร่างกายมนุษย์เมื่อพารามิเตอร์อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง? ในกรณีนี้ เขาพัฒนาปฏิกิริยาการปรับตัวโดยเฉพาะโดยคำนึงถึงปัจจัยแต่ละอย่าง นั่นคือ เขาปรับตัว การปรับตัวเป็นกระบวนการของการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อม มันปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้อย่างไร?

4. กลไกการควบคุมอุณหภูมิ

ในสัตว์เลือดอุ่นและมนุษย์ (หรือที่เรียกว่าสิ่งมีชีวิตโฮโมไอเทอร์มิก) ในทางตรงกันข้ามกับสัตว์เลือดเย็น (หรือ poikilothermic) อุณหภูมิของร่างกายคงที่เป็นข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการดำรงอยู่ หนึ่งในพารามิเตอร์ที่สำคัญของสภาวะสมดุล (หรือค่าคงตัว) ของ สภาพแวดล้อมภายในของร่างกาย

กลไกทางสรีรวิทยาที่ให้สภาวะสมดุลทางความร้อนของร่างกาย ("แกนกลาง") แบ่งออกเป็นสองกลุ่มการทำงาน: กลไกของการควบคุมอุณหภูมิทางเคมีและทางกายภาพ การควบคุมอุณหภูมิทางเคมีคือการควบคุมการผลิตความร้อนในร่างกาย ความร้อนถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องในร่างกายในกระบวนการของปฏิกิริยารีดอกซ์ของการเผาผลาญ ในเวลาเดียวกัน ส่วนหนึ่งของมันถูกมอบให้กับสภาพแวดล้อมภายนอกยิ่งมาก ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของร่างกายและสิ่งแวดล้อมยิ่งมากขึ้น ดังนั้นการรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่โดยอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมลดลงจึงต้องมีกระบวนการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้นและการสร้างความร้อนร่วมด้วย ซึ่งชดเชยการสูญเสียความร้อนและนำไปสู่การรักษาสมดุลความร้อนโดยรวมของร่างกายและรักษาอุณหภูมิภายในให้คงที่ . กระบวนการเพิ่มประสิทธิภาพการสะท้อนความร้อนของการผลิตความร้อนเพื่อตอบสนองต่ออุณหภูมิแวดล้อมที่ลดลงเรียกว่าการควบคุมอุณหภูมิด้วยสารเคมี การปล่อยพลังงานในรูปของความร้อนมาพร้อมกับภาระหน้าที่ของอวัยวะและเนื้อเยื่อทั้งหมด และเป็นลักษณะของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ความจำเพาะของร่างกายมนุษย์คือการเปลี่ยนแปลงในการผลิตความร้อนเป็นปฏิกิริยาต่ออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงเป็นปฏิกิริยาพิเศษของร่างกายที่ไม่ส่งผลต่อระดับการทำงานของระบบทางสรีรวิทยาหลัก

การสร้างความร้อนด้วยความร้อนจำเพาะนั้นเข้มข้นในกล้ามเนื้อโครงร่างเป็นส่วนใหญ่ และเกี่ยวข้องกับรูปแบบพิเศษของการทำงานของกล้ามเนื้อที่ไม่ส่งผลต่อการทำงานของมอเตอร์โดยตรง การเพิ่มขึ้นของความร้อนในระหว่างการทำความเย็นสามารถเกิดขึ้นได้ในกล้ามเนื้อพักเช่นเดียวกับเมื่อฟังก์ชั่นการหดตัวถูกปิดโดยการกระทำของสารพิษบางชนิด

หนึ่งในกลไกที่พบบ่อยที่สุดของการสร้างความร้อนจากการควบคุมความร้อนในกล้ามเนื้อคือโทนเสียงที่เรียกว่าการควบคุมอุณหภูมิ มันแสดงออกโดยการหดตัวของเส้นใยขนาดเล็กซึ่งบันทึกว่าเป็นการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมทางไฟฟ้าของกล้ามเนื้อที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้จากภายนอกในระหว่างการระบายความร้อน โทนอุณหภูมิเพิ่มการใช้ออกซิเจนโดยกล้ามเนื้อ บางครั้งมากกว่า 150% ด้วยการระบายความร้อนที่แรงขึ้นพร้อมกับการควบคุมอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้กล้ามเนื้อหดตัวที่มองเห็นได้ในรูปแบบของการสั่นด้วยความเย็น การแลกเปลี่ยนก๊าซในกรณีนี้เพิ่มขึ้นถึง 300-400% กล้ามเนื้อมีความไม่เท่ากันในแง่ของการมีส่วนร่วมในการสร้างความร้อนด้วยอุณหภูมิ

เมื่อสัมผัสกับความหนาวเย็นเป็นเวลานาน เทอร์โมเจเนซิสชนิดหดตัว (หรือเสริม) จะถูกแทนที่ (หรือเสริม) ในระดับหนึ่งหรืออีกระดับหนึ่งโดยเปลี่ยนการหายใจของเนื้อเยื่อในกล้ามเนื้อไปสู่เส้นทางที่เรียกว่าอิสระ (ไม่ใช่ฟอสโฟรีเลตติง) ซึ่งเป็นระยะของการก่อตัวและ การแยกย่อยของ ATP ที่ตามมาหลุดออกมา กลไกนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการหดตัวของกล้ามเนื้อ มวลรวมของความร้อนที่ปล่อยออกมาระหว่างการหายใจอย่างอิสระนั้นเกือบจะเหมือนกับในระหว่างการสร้างอุณหภูมิของยีสต์ แต่พลังงานความร้อนส่วนใหญ่จะถูกบริโภคทันที และกระบวนการออกซิเดชันไม่สามารถยับยั้งได้โดยการขาด ADP หรืออนินทรีย์ฟอสเฟต

สถานการณ์หลังทำให้สามารถรักษาระดับความร้อนสูงได้อย่างอิสระเป็นเวลานาน

การเปลี่ยนแปลงความเข้มของการเผาผลาญที่เกิดจากอิทธิพลของอุณหภูมิสิ่งแวดล้อมในร่างกายมนุษย์นั้นเป็นไปตามธรรมชาติ ในช่วงอุณหภูมิภายนอกบางช่วง การผลิตความร้อนที่สอดคล้องกับการแลกเปลี่ยนของสิ่งมีชีวิตที่พักผ่อนจะได้รับการชดเชยอย่างสมบูรณ์ด้วยการถ่ายเทความร้อน "ปกติ" (ไม่มีการเพิ่มความแรงแบบแอคทีฟ) การแลกเปลี่ยนความร้อนของร่างกายกับสิ่งแวดล้อมมีความสมดุล ช่วงอุณหภูมินี้เรียกว่าโซนเทอร์โมนิวทรัล ระดับการแลกเปลี่ยนในโซนนี้มีน้อย บ่อยครั้งพวกเขาพูดถึงจุดวิกฤต ซึ่งหมายถึงค่าอุณหภูมิจำเพาะที่สมดุลทางความร้อนกับสิ่งแวดล้อมเกิดขึ้น ในทางทฤษฎี นี่เป็นเรื่องจริง แต่ในทางปฏิบัติเป็นไปไม่ได้เลยที่จะสร้างจุดดังกล่าวในการทดลองเนื่องจากความผันผวนของการเผาผลาญที่ไม่สม่ำเสมออย่างต่อเนื่องและความไม่แน่นอนของคุณสมบัติการเป็นฉนวนความร้อนของฝาครอบ

อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมที่ลดลงนอกเขตเทอร์โมนิวทรัลทำให้เกิดการสะท้อนเพิ่มขึ้นในระดับของการเผาผลาญและการผลิตความร้อนจนกว่าสมดุลความร้อนของร่างกายจะสมดุลภายใต้สภาวะใหม่ ด้วยเหตุนี้อุณหภูมิของร่างกายจึงไม่เปลี่ยนแปลง

การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมนอกเขตเทอร์โมนิวทรัลยังทำให้ระดับเมแทบอลิซึมเพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากการกระตุ้นกลไกในการเปิดใช้งานการถ่ายเทความร้อนซึ่งต้องใช้ต้นทุนพลังงานเพิ่มเติมสำหรับงานของพวกเขา นี่เป็นโซนของการควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพซึ่งในระหว่างนั้นอุณหภูมิยังคงคงที่ เมื่อถึงเกณฑ์ที่กำหนด กลไกในการเพิ่มการถ่ายเทความร้อนกลับกลายเป็นว่าไม่ได้ผล ความร้อนสูงเกินไปเริ่มต้นขึ้น และในที่สุด การตายของสิ่งมีชีวิต

ย้อนกลับไปในปี ค.ศ. 1902 Rubner เสนอให้แยกความแตกต่างระหว่างกลไกสองประเภท - การควบคุมอุณหภูมิแบบ "เคมี" และ "ทางกายภาพ" ประการแรกเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงในการผลิตความร้อนในเนื้อเยื่อ (แรงดันไฟฟ้าของปฏิกิริยาเคมีของการแลกเปลี่ยน) ประการที่สองคือการถ่ายเทความร้อนและการกระจายความร้อน นอกเหนือจากการไหลเวียนของเลือดแล้ว บทบาทสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพยังเป็นของเหงื่อ ดังนั้นหน้าที่พิเศษของการถ่ายเทความร้อนจึงเป็นของผิวหนัง - ที่นี่เลือดที่ร้อนในกล้ามเนื้อหรือใน "แกนกลาง" จะเย็นลงและกลไกของการขับเหงื่อและ เหงื่อออกจะเกิดขึ้นที่นี่

ข ในการนำความร้อน "ปกติ" สามารถละเลยได้เพราะ ค่าการนำความร้อนของอากาศต่ำ ค่าการนำความร้อนของน้ำสูงกว่า 20 เท่า ดังนั้นการถ่ายเทความร้อนโดยการนำจึงมีบทบาทสำคัญและกลายเป็นปัจจัยสำคัญในภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติในกรณีของเสื้อผ้าเปียก ถุงเท้าเปียก ฯลฯ

b การถ่ายเทความร้อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการพาความร้อน (เช่น การเคลื่อนที่ของอนุภาคก๊าซหรือของเหลว การผสมชั้นความร้อนกับชั้นที่เย็นลง) ในสภาพแวดล้อมของอากาศ แม้จะอยู่นิ่ง การถ่ายเทความร้อนโดยการพาความร้อนคิดเป็น 30% ของการสูญเสียความร้อน บทบาทของการพาความร้อนในลมหรือในการเคลื่อนไหวของบุคคลนั้นเพิ่มมากขึ้น

ข การถ่ายเทความร้อนโดยการแผ่รังสีจากวัตถุที่ร้อนไปยังวัตถุที่เย็น เกิดขึ้นตามกฎของ Stefan-Boltzmann และเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างในระดับที่สี่ของอุณหภูมิของผิวหนัง (เสื้อผ้า) และพื้นผิวของวัตถุโดยรอบ ด้วยวิธีนี้ ภายใต้สภาวะ "สบาย" คนเปลือยกายจะยอมให้พลังงานความร้อนมากถึง 45% แต่สำหรับคนที่แต่งตัวให้อบอุ่น การสูญเสียความร้อนจากการแผ่รังสีไม่ได้มีบทบาทพิเศษ

ข การระเหยความชื้นออกจากผิวหนังและพื้นผิวของปอดเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อน (มากถึง 25%) ภายใต้สภาวะ "สบาย" ภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิแวดล้อมสูงและการทำงานของกล้ามเนื้อที่รุนแรง การถ่ายเทความร้อนโดยการระเหยของเหงื่อมีบทบาทสำคัญ โดยนำพลังงาน 0.6 กิโลแคลอรีไปพร้อมกับเหงื่อ 1 กรัม การคำนวณปริมาณความร้อนทั้งหมดที่สูญเสียไปกับเหงื่อนั้นทำได้ง่าย เนื่องจากภายใต้สภาวะที่มีกิจกรรมของกล้ามเนื้ออย่างรุนแรง บุคคลสามารถให้ของเหลวได้มากถึง 10-12 ลิตรในหนึ่งวันทำงานแปดชั่วโมง ในความหนาวเย็น การสูญเสียความร้อนจากเหงื่อในคนที่แต่งตัวดีมีน้อย แต่ที่นี่ต้องคำนึงถึงการถ่ายเทความร้อนด้วยการหายใจด้วย ในกระบวนการนี้ กลไกการถ่ายเทความร้อนสองแบบรวมกันในคราวเดียว - การพาความร้อนและการระเหย การสูญเสียความร้อนและของเหลวจากการหายใจมีความสำคัญมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่มีกิจกรรมของกล้ามเนื้อรุนแรงในสภาวะที่มีความชื้นในบรรยากาศต่ำ

ปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อกระบวนการควบคุมอุณหภูมิคือปฏิกิริยา vasomotor (vasomotor) ของผิวหนัง ด้วยการแคบลงของเตียงหลอดเลือดที่เด่นชัดที่สุดการสูญเสียความร้อนสามารถลดลง 70% โดยมีการขยายตัวสูงสุด - เพิ่มขึ้น 90%

ความแตกต่างเฉพาะในการควบคุมอุณหภูมิทางเคมีจะแสดงในความแตกต่างในระดับของเมแทบอลิซึมหลัก (ในโซนของความร้อน) ตำแหน่งและความกว้างของเขตเทอร์โมนิวทรัล ความเข้มของการควบคุมอุณหภูมิทางเคมี (การเพิ่มขึ้นของการเผาผลาญโดยลดลงในสภาพแวดล้อม อุณหภูมิ 1C) รวมทั้งในช่วงของการควบคุมอุณหภูมิที่มีประสิทธิภาพ พารามิเตอร์ทั้งหมดเหล่านี้สะท้อนถึงความจำเพาะทางนิเวศวิทยาของสัตว์แต่ละชนิดและปรับเปลี่ยนได้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของภูมิภาค ฤดูกาลของปี ระดับความสูง และปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ จำนวนหนึ่ง

การตอบสนองด้านกฎระเบียบที่มุ่งรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ระหว่างความร้อนสูงเกินไปนั้นแสดงโดยกลไกต่างๆ เพื่อเพิ่มการถ่ายเทความร้อนไปยังสภาพแวดล้อมภายนอก ในหมู่พวกเขาการถ่ายเทความร้อนแพร่หลายและมีประสิทธิภาพสูงโดยการระเหยของความชื้นจากพื้นผิวของร่างกายและ (และ) ทางเดินหายใจส่วนบนให้รุนแรงขึ้น เมื่อความชื้นระเหยไป ความร้อนจะถูกใช้ไป ซึ่งสามารถช่วยรักษาสมดุลความร้อนได้ ปฏิกิริยาจะเปิดขึ้นเมื่อมีสัญญาณของการเริ่มต้นความร้อนสูงเกินไปของร่างกาย

ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงแบบปรับตัวในการถ่ายเทความร้อนในร่างกายมนุษย์ไม่เพียงแต่มุ่งเป้าไปที่การรักษาระดับเมตาบอลิซึมในระดับสูง เช่นเดียวกับในคนส่วนใหญ่ แต่ยังรวมถึงการตั้งค่าระดับต่ำในสภาวะที่อาจทำลายพลังงานสำรอง

อุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับสองปัจจัย: ความเข้มของการสร้างความร้อน (การผลิตความร้อน) และปริมาณการสูญเสียความร้อน (การถ่ายเทความร้อน) เงื่อนไขหลักในการรักษาอุณหภูมิร่างกายให้คงที่ในสัตว์ homoiothermic รวมถึงมนุษย์ ...

การปรับตัวของร่างกายให้เข้ากับผลกระทบของอุณหภูมิต่างๆ

การละเมิดของการควบคุมอุณหภูมิสามารถเกิดขึ้นได้เมื่ออุปกรณ์ส่วนกลางและอุปกรณ์ต่อพ่วงของความไวต่ออุณหภูมิเสียหาย (เลือดออก, เนื้องอกในมลรัฐ, การติดเชื้อบางอย่าง) ...

Glomerulonephritis และการตั้งครรภ์

กลไกการไหลเวียนโลหิตของความดันโลหิตสูงในไตอักเสบเรื้อรังมีความแตกต่างกัน จากข้อมูลของเรา การไหลเวียนแบบยูไคเนติก (ที่มีการเต้นของหัวใจปกติ) หรือภาวะไฮโปไคเนติก (ที่มีปริมาตรเลือดลดลง) จะพัฒนา...

การฝังเข็ม

ยาแผนปัจจุบันในการวินิจฉัยการศึกษาสาเหตุการเกิดโรคและวิธีการรักษาโรคชอบที่จะใช้หมวดหมู่เฉพาะ (สัณฐานวิทยาสรีรวิทยาชีวเคมี ฯลฯ ) ...

การดูแลอย่างเข้มข้นของการบาดเจ็บที่สมองอย่างรุนแรง

ด้วยการบาดเจ็บที่กะโหลกศีรษะจะมีการจัดสรรโซนของความเสียหายหลักและรอง โซนของความเสียหายหลักเป็นปัญหาสำหรับศัลยแพทย์ระบบประสาท โซนความเสียหายรองคือพื้นที่ของสมอง...

ภาวะหัวใจขาดเลือด โรคหอบหืดหลอดลม คุณสมบัติทั่วไปของวิตามิน

โรคหัวใจขาดเลือดเป็นกระบวนการทางพยาธิวิทยาเรื้อรังที่เกิดจากการจัดหาเลือดไม่เพียงพอไปยังกล้ามเนื้อหัวใจ ในกรณีส่วนใหญ่เนื่องจากหลอดเลือดหัวใจตีบ (97 - 98%)...

ความสมดุลของกรดเบส

ในกระบวนการเผาผลาญจะเกิดผลิตภัณฑ์ที่เป็นกรด: 1) ระเหย - CO2 ประมาณ 15,000 มิลลิโมล/วัน (0.13 มิลลิโมล/กก. * นาที-1); 2) ไม่ระเหย - H+ ประมาณ 30-80 มิลลิโมล (1 มิลลิโมล/กิโลกรัม* วันที่ 1) 3) แลคติกและไพรูวิก (ในระหว่างการออกซิเดชันของคาร์โบไฮเดรต), ซัลฟิวริก, ฟอสฟอริก, กรดยูริก ...

ลำไส้ dysbiosis และการติดเชื้อเรื้อรัง: อวัยวะเพศหญิง ฯลฯ

การละเมิดอัตราส่วนเชิงปริมาณและคุณภาพข้างต้นของจุลินทรีย์ในพื้นที่ที่ระบุของลำไส้เล็กและลำไส้ใหญ่ (ซึ่งแสดงโดยคำว่า "dysbiosis ลำไส้") มาพร้อมกับความชุกของอิทธิพล ...

กลไกและผลของการเกิดลิ่มเลือด

ลิ่มเลือดอุดตัน (จากภาษากรีก fspmvpo-lump) เป็นการก่อตัวข้างขม่อมในท้องถิ่นตลอดชีวิตในหลอดเลือดหรือหัวใจของกลุ่มก้อนเลือดที่หนาแน่นและไฟบรินที่เสถียร กลุ่มบริษัทเองเป็นก้อน...

4. การละเมิดจังหวะการเต้นของหัวใจ 2.1 การหดกลับของลิ้น ในผู้ป่วยที่ยังหลับใหล กล้ามเนื้อใบหน้า ลิ้น และลำตัวจะผ่อนคลาย ลิ้นที่ผ่อนคลายสามารถเลื่อนลงและปิดทางเดินหายใจ...

คุณสมบัติของการดูแลผู้ป่วยในระยะหลังผ่าตัด

การละเมิดการควบคุมอุณหภูมิหลังจากการดมยาสลบสามารถแสดงออกได้ด้วยการเพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างรวดเร็วของอุณหภูมิร่างกาย, หนาวสั่นอย่างรุนแรง หากจำเป็น คุณจำเป็นต้องครอบคลุมผู้ป่วย หรือในทางกลับกัน ...

Homeothermia - ความคงตัวของอุณหภูมิร่างกาย - ทำให้บุคคลไม่ขึ้นกับสภาวะอุณหภูมิของที่อยู่อาศัยเนื่องจากสิ่งที่รับประกันกิจกรรมที่สำคัญของเขา ...

การควบคุมอุณหภูมิประกอบด้วยการประสานกระบวนการผลิตความร้อน (การควบคุมอุณหภูมิทางเคมี) และการถ่ายเทความร้อน (การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพ)
กระบวนการผลิตความร้อนในทุกอวัยวะอันเป็นผลมาจากกระบวนการเผาผลาญทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นเลือดที่ไหลออกจากอวัยวะตามกฎแล้วจะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าเลือดที่ไหลเข้ามา แต่บทบาทของอวัยวะต่างๆ ในการผลิตความร้อนนั้นแตกต่างกัน ในช่วงเวลาที่เหลือ ตับมีสัดส่วนประมาณ 20% ของการผลิตความร้อนทั้งหมด สำหรับอวัยวะภายในอื่นๆ - 56% สำหรับ - 20% ระหว่างการออกกำลังกายที่กล้ามเนื้อโครงร่าง - มากถึง 90% สำหรับอวัยวะภายใน - เพียง 8%
ดังนั้นแหล่งพลังงานสำรองที่มีประสิทธิภาพคือกล้ามเนื้อในระหว่างการหดตัว การเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเมตาบอลิซึมระหว่างการเคลื่อนที่เป็นกลไกหลักของการผลิตความร้อน ในบรรดาการเคลื่อนไหวต่าง ๆ สามารถแยกแยะการมีส่วนร่วมของกล้ามเนื้อในการผลิตความร้อนได้หลายขั้นตอน
1. โทนอุณหภูมิในกรณีนี้กล้ามเนื้อจะไม่หดตัว มีเพียงน้ำเสียงและเมตาบอลิซึมเท่านั้นที่เพิ่มขึ้น น้ำเสียงนี้มักเกิดขึ้นที่กล้ามเนื้อคอ ลำตัว และแขนขา ส่งผลให้การผลิตความร้อนเพิ่มขึ้น 50-100%
2. อาการสั่นเกิดขึ้นโดยไม่รู้ตัวและประกอบด้วยกิจกรรมเป็นระยะๆ ของชุดมอเตอร์ค่าเผื่อสูงกับพื้นหลังของโทนอุณหภูมิในระหว่างการสั่นสะท้าน พลังงานทั้งหมดมุ่งไปที่การสร้างความร้อนที่เพิ่มขึ้นเท่านั้น ในขณะที่ในระหว่างการเคลื่อนไหวปกติ พลังงานส่วนหนึ่งจะถูกใช้ไปในการเคลื่อนแขนขาที่เกี่ยวข้อง และส่วนหนึ่งในการเกิดเทอร์โมเจเนซิส เมื่อตัวสั่น การผลิตความร้อนจะเพิ่มขึ้น 2-3 เท่า อาการสั่นมักเริ่มที่กล้ามเนื้อบริเวณคอ ใบหน้า นี่เป็นเพราะว่าก่อนอื่นอุณหภูมิของเลือดที่ไหลไปยังสมองควรสูงขึ้น
3. การหดตัวตามอำเภอใจประกอบด้วยการหดตัวของกล้ามเนื้ออย่างมีสติสิ่งนี้สังเกตได้ในสภาวะที่มีอุณหภูมิภายนอกต่ำเมื่อสองขั้นตอนแรกไม่เพียงพอ ด้วยการหดตัวตามอำเภอใจ การผลิตความร้อนสามารถเพิ่มขึ้น 10-20 เท่า
การควบคุมการผลิตความร้อนในกล้ามเนื้อเกิดจากอิทธิพลของ a-motoneurons ต่อการทำงานและการเผาผลาญ / กล้ามเนื้อในเนื้อเยื่ออื่น ๆ - ระบบประสาทขี้สงสารและ catecholamines (เพิ่มอัตราการเผาผลาญ 50%) และการกระทำของฮอร์โมนโดยเฉพาะ thyroxine ซึ่งผลิตความร้อนได้เกือบสองเท่า
บทบาทที่สำคัญในเทอร์โมเจเนซิสคือไขมันซึ่งปล่อยออกมาในระหว่างการไฮโดรไลซิสให้พลังงานมากกว่า (9.3 kcal / g) มากกว่าคาร์โบไฮเดรต (4.1 kcal / g) ที่สำคัญโดยเฉพาะในเด็กคือไขมันสีน้ำตาล
กระบวนการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นในลักษณะดังต่อไปนี้ - การแผ่รังสี การพาความร้อน การระเหย และการนำความร้อน
การแผ่รังสีเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของรังสีคลื่นยาวอินฟราเรด สิ่งนี้ต้องการการไล่ระดับอุณหภูมิระหว่างผิวที่อบอุ่นกับผนังที่เย็นและวัตถุสิ่งแวดล้อมอื่นๆ ดังนั้นปริมาณรังสีจึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและพื้นผิวของผิวหนัง
การนำความร้อนจะดำเนินการโดยการสัมผัสร่างกายโดยตรงกับวัตถุ (เก้าอี้ เตียง ฯลฯ) ในกรณีนี้ อัตราการถ่ายเทความร้อนจากวัตถุที่มีความร้อนมากกว่าไปยังวัตถุที่มีความร้อนน้อยกว่านั้นพิจารณาจากการไล่ระดับอุณหภูมิและค่าการนำความร้อน การถ่ายเทความร้อนด้วยวิธีนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (14 เท่า) เมื่อบุคคลอยู่ในน้ำ ความร้อนจะถูกถ่ายเทจากอวัยวะภายในไปยังพื้นผิวของร่างกายบางส่วนโดยการนำความร้อน แต่กระบวนการนี้ถูกยับยั้งเนื่องจากค่าการนำความร้อนต่ำของไขมัน
เส้นทางพาอากาศที่สัมผัสกับพื้นผิวของร่างกายในที่ที่มีการไล่ระดับอุณหภูมิจะร้อนขึ้น ในเวลาเดียวกัน มันจะเบาลงและเมื่อลอยขึ้นมาจากร่างกาย ทำให้มีที่ว่างสำหรับส่วนใหม่ของอากาศ ดังนั้นจึงนำความร้อนบางส่วนออกไป ความเข้มของการพาความร้อนตามธรรมชาติสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการเคลื่อนที่ของอากาศเพิ่มเติม ช่วยลดสิ่งกีดขวางเมื่อเข้าสู่ร่างกาย (เสื้อผ้าที่เหมาะสม)
การระเหยของเหงื่อที่อุณหภูมิห้องในคนที่ไม่ได้แต่งตัว ความร้อนประมาณ 20% จะถูกระบายออกโดยการระเหย
การนำความร้อนการพาความร้อนและการแผ่รังสีเป็นเส้นทางการถ่ายเทความร้อนแบบพาสซีฟตามกฎของฟิสิกส์ จะมีผลก็ต่อเมื่อรักษาระดับความลาดชันของอุณหภูมิเป็นบวกไว้ ยิ่งความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างร่างกายกับสิ่งแวดล้อมน้อยลง ความร้อนก็จะยิ่งลดลง ด้วยตัวบ่งชี้เดียวกันหรือที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง วิธีการดังกล่าวไม่เพียงแต่ไม่ได้ผลเท่านั้น แต่ยังทำให้ร่างกายได้รับความร้อนอีกด้วย ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ กลไกการถ่ายเทความร้อนในร่างกายเท่านั้นที่ถูกกระตุ้น ซึ่งเกี่ยวข้องกับกระบวนการของเหงื่อออกและเหงื่อออก ที่นี่ใช้ทั้งกฎทางกายภาพ (ค่าพลังงานสำหรับกระบวนการระเหย) และกฎทางชีววิทยา (การขับเหงื่อ) ความเย็นของผิวนั้นอำนวยความสะดวกโดยการใช้ 0.58 กิโลแคลอรีเพื่อระเหยเหงื่อ 1 มล. ถ้าไม่เกิดขึ้น
การระเหยของเหงื่อทำให้ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลงอย่างรวดเร็ว เอ็ม
อัตราการระเหยของโชทูขึ้นอยู่กับการไล่ระดับอุณหภูมิและความอิ่มตัวของอากาศโดยรอบด้วยไอน้ำ ยิ่งความชื้นสูง เส้นทางการถ่ายเทความร้อนก็จะยิ่งมีประสิทธิภาพน้อยลงเท่านั้น ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนลดลงอย่างรวดเร็วเมื่ออยู่ในน้ำหรือสวมเสื้อผ้าคับ ในกรณีนี้ ร่างกายต้องชดเชยการขาดเหงื่อโดยเพิ่มการขับเหงื่อ
การระเหยมีสองกลไก:ก) เหงื่อออก - โดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของต่อมเหงื่อ b) การระเหย - ด้วยการมีส่วนร่วมอย่างแข็งขันของต่อมเหงื่อ
เหงื่อ- การระเหยของน้ำจากผิวของปอด เยื่อเมือก ผิวหนัง ซึ่งเปียกอยู่เสมอ การระเหยนี้ไม่ได้รับการควบคุม ขึ้นอยู่กับการไล่ระดับอุณหภูมิและความชื้นของอากาศโดยรอบ ค่าประมาณ 600 มล. / วัน ยิ่งความชื้นสูง การถ่ายเทความร้อนประเภทนี้จะมีประสิทธิภาพน้อยลง
กลไกการหลั่งเหงื่อ ต่อมเหงื่อประกอบด้วยสองส่วน: ต่อมจริงซึ่งอยู่ในชั้นใต้ผิวหนัง และท่อขับถ่ายที่เปิดออกบนพื้นผิวของผิวหนัง ในต่อมความลับหลักจะเกิดขึ้นและในท่อเนื่องจากการดูดกลับทำให้เกิดความลับรองขึ้น - เหงื่อ
ความลับหลักคล้ายกับพลาสมาเลือด ข้อแตกต่างคือไม่มีโปรตีนและกลูโคสในความลับนี้ มี Na+ น้อยกว่า ดังนั้นในเหงื่อเริ่มแรกความเข้มข้นของโซเดียมอยู่ที่ประมาณ 144 nmol / l คลอรีน - 104 nmol / l ไอออนเหล่านี้จะถูกดูดซับอย่างแข็งขันในระหว่างที่เหงื่อไหลผ่านท่อขับถ่าย ซึ่งช่วยให้ดูดซับน้ำได้ กระบวนการดูดซึมส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราการก่อตัวและการส่งเสริมของเหงื่อที่กระบวนการเหล่านี้ทำงาน ยิ่งมี Na + และ Cl เหลืออยู่มาก เมื่อมีเหงื่อออกมาก ความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้ถึงครึ่งหนึ่งจะยังคงอยู่ในเหงื่อ เหงื่อออกมากจะมาพร้อมกับการเพิ่มความเข้มข้นของยูเรีย (สูงกว่าในพลาสมาถึง 4 เท่า) และโพแทสเซียม (สูงกว่าในพลาสมาถึง 1.2 เท่า) ไอออนที่มีความเข้มข้นสูงทั้งหมด ทำให้เกิดแรงดันออสโมติกในระดับสูง ช่วยให้การดูดซึมกลับลดลงและปล่อยน้ำปริมาณมากพร้อมกับเหงื่อ
ด้วยเหงื่อออกมากสามารถใช้ NaCl ได้มาก (มากถึง 15-30 กรัม / วัน) อย่างไรก็ตาม มีกลไกในร่างกายที่ช่วยรักษาไอออนที่สำคัญเหล่านี้ไว้ได้ในระหว่างที่มีเหงื่อออกมาก พวกเขามีส่วนร่วมในกระบวนการปรับตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง aldosterone ช่วยเพิ่มการดูดกลับของ Na +
หน้าที่ของต่อมเหงื่อถูกควบคุมโดยกลไกพิเศษ กิจกรรมของพวกเขาได้รับอิทธิพลจากระบบประสาทที่เห็นอกเห็นใจ แต่คนกลางที่นี่คือ acetylcholine เซลล์หลั่งนอกเหนือจากตัวรับ M-cholinergic ยังมีตัวรับ adrenoreceptors ที่ตอบสนองต่อ catecholamines ในเลือด การกระตุ้นการทำงานของต่อมเหงื่อนั้นมาพร้อมกับปริมาณเลือดที่เพิ่มขึ้น
ปริมาณเหงื่อที่ปล่อยออกมาสามารถสูงถึง 1.5 l / h และในคนที่ดัดแปลง - มากถึง 3 l / h
ที่อุณหภูมิห้องในคนเปลือยกาย ความร้อนประมาณ 60% จะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการแผ่รังสี ประมาณ 12-15% - การพาอากาศ ประมาณ 20% - การระเหย 2-5% - การนำความร้อน แต่อัตราส่วนนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขหลายประการ โดยเฉพาะอุณหภูมิแวดล้อม
บทบาทหลักในการควบคุมกระบวนการถ่ายเทความร้อนนั้นเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของปริมาณเลือดที่ส่งไปยังผิวหนัง การหดตัวของเส้นเลือดของผิวหนัง การเปิดของ anastomoses ของ arteriovenous ทำให้เกิดการไหลเข้าของความร้อนที่น้อยลงจากแกนกลางไปยังเปลือกและการเก็บรักษาในร่างกาย ในทางตรงกันข้ามกับการขยายตัวของเส้นเลือดที่ผิวหนังทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 7-8 ° C ในขณะเดียวกันการถ่ายเทความร้อนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
ตามอัตภาพ ผิวหนังสามารถเรียกได้ว่าเป็นระบบหม้อน้ำของร่างกาย การไหลเวียนของเลือดในผิวหนังอาจแตกต่างกันตั้งแต่ 0 ถึง 30% ของ IOC สีผิวของหลอดเลือดถูกควบคุมโดยระบบประสาทขี้สงสาร
ดังนั้นอุณหภูมิของร่างกายจึงเป็นความสมดุลระหว่างกระบวนการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน เมื่อการผลิตความร้อนมีชัยเหนือการสูญเสียความร้อน อุณหภูมิของร่างกายจะสูงขึ้น และในทางกลับกัน หากการสูญเสียความร้อนสูงกว่าการผลิตความร้อน อุณหภูมิของร่างกายจะลดลง

การควบคุมอุณหภูมิและสุขภาพ

พื้นที่ที่อยู่อาศัยของมนุษย์ขยายจากเขตขั้วโลกซึ่งบางครั้งอุณหภูมิของอากาศสูงถึง -86°C ไปจนถึงสะวันนาและทะเลทรายในแถบเส้นศูนย์สูตร ในส่วนที่ร้อนที่สุดซึ่งเข้าใกล้ +50 °C ในที่ร่ม! อย่างไรก็ตาม ในช่วงอุณหภูมิที่กว้างเช่นนี้ บุคคลยังคงความมีชีวิตชีวาและประสิทธิภาพที่เพียงพอเนื่องจากความเสถียรทางความร้อนของเขา เมื่ออุณหภูมิของร่างกายผันผวนภายในขอบเขตที่ค่อนข้างแคบ - จาก 36 ถึง 37 ° C

ความร้อนใต้พิภพ -ความคงตัวของอุณหภูมิร่างกาย - ทำให้บุคคลไม่ขึ้นกับสภาวะอุณหภูมิที่อยู่อาศัยเนื่องจากปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ทำให้ชีวิตของเขาดำเนินต่อไปในระดับที่เหมาะสมเนื่องจากการเก็บรักษาเอนไซม์เนื้อเยื่อและวิตามินที่เพียงพอ กระตุ้นและกระตุ้นการเผาผลาญในบางแง่มุม ฮอร์โมนของเนื้อเยื่อ สารสื่อประสาท และสารอื่นๆ ที่การทำงานปกติของร่างกายขึ้นอยู่กับ การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในทิศทางเดียวหรืออย่างอื่นเปลี่ยนกิจกรรมของสารเหล่านี้อย่างรวดเร็วและในระดับที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละรายการ - เป็นผลให้การแยกตัวเกิดขึ้นในกิจกรรมของการไหลของแต่ละแง่มุมของการเผาผลาญ ในสัตว์เลือดเย็นชนิด Poikilothermic ซึ่งอุณหภูมิของร่างกายถูกกำหนดโดยอุณหภูมิแวดล้อม (เพิ่มขึ้นหรือลดลงพร้อมกับช่วงหลัง) กิจกรรมของเอนไซม์เนื้อเยื่อของพวกมันในฐานะตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพจะเปลี่ยนแปลงไปพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของสภาวะความร้อนภายนอก นั่นคือเหตุผลที่เมื่ออุณหภูมิลดลงระดับของการแสดงออกของกิจกรรมที่สำคัญของพวกเขาลดลงจนหยุดสมบูรณ์ - แอนิเมชั่นที่เรียกว่าระงับและที่อุณหภูมิสูงมากไม่ว่าจะตายหรือแห้งซึ่งใน poikilotherms บางส่วน ยังเป็นแอนิเมชั่นที่ถูกระงับอีกด้วย ดังนั้น ด้วยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายนอก กิจกรรมที่สำคัญของแมลงบางชนิด (ตั๊กแตน) สามารถฟื้นฟูได้ทั้งหลังจากการแช่แข็งจนถึงอุณหภูมิของไนโตรเจนเหลว (–189 ° C) และหลังจากการทำให้แห้ง ผู้เชี่ยวชาญได้อธิบายถึงกรณีการฟื้นตัวของนิวท์ขนาดยักษ์ที่ถูกแช่แข็งในธารน้ำแข็ง แม้ว่าจะอยู่ในช่วงสั้นก็ตาม อย่างน้อยเมื่อประมาณ 5,000 ปีก่อน

ดังนั้น ความสามารถในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ภายใต้สภาวะต่างๆ ของการดำรงอยู่ ทำให้สัตว์เลือดอุ่นไม่ขึ้นกับสภาวะแวดล้อมของธรรมชาติ และสามารถรักษาระดับความมีชีวิตได้ในระดับสูง ความสามารถนี้เกิดจากระบบควบคุมอุณหภูมิที่ซับซ้อน ซึ่งทำให้การผลิตความร้อนลดลงและการกลับมาทำงานอีกครั้งในกรณีที่เกิดอันตรายจากความร้อนสูงเกินไปและการกระตุ้นการสร้างอุณหภูมิด้วยการถ่ายเทความร้อนที่จำกัด - ในกรณีที่มีอันตรายจากภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติ

สถิติแสดงให้เห็นว่าในรัสเซีย มากกว่า 40% ของกรณีทุพพลภาพชั่วคราวทั้งหมดเกิดจากโรคหวัด ซึ่งทำให้คนธรรมดาคิดว่าระบบควบคุมอุณหภูมิไม่สมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม มีข้อเท็จจริงหลายอย่างที่ชี้ให้เห็นถึงการต้านทานตามธรรมชาติของบุคคลต่อการกระทำที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้น โยคีจึงแข่งขันกันที่อุณหภูมิต่ำกว่า -20 ° C ด้วยความเร็วของการทำให้แผ่นเปียกแห้งด้วยความร้อนจากร่างกาย โดยนั่งเปลือยกายอยู่บนน้ำแข็งของทะเลสาบที่กลายเป็นน้ำแข็ง การว่ายน้ำโดยนักว่ายน้ำที่ได้รับการฝึกฝนมาเป็นพิเศษข้ามช่องแคบแบริ่งจากอลาสก้าไปยัง Chukotka (มากกว่า 40 กม.) ที่อุณหภูมิน้ำ +4°C - +6°C กลายเป็นประเพณีดั้งเดิมไปแล้ว ยาคุทถูทารกแรกเกิดด้วยหิมะ และ Ostyaks และ Tunguses จุ่มพวกเขาลงในหิมะ ราดด้วยน้ำเย็นแล้วห่อด้วยหนังกวางเรนเดียร์... ในกรณีนี้ เห็นได้ชัดว่าเราควรพูดถึงการบิดเบือนกลไกที่สมบูรณ์แบบของ การควบคุมอุณหภูมิของมนุษย์นั้นห่างไกลจากสภาวะที่ก่อตัวขึ้นในชีวิตวิวัฒนาการของคนสมัยใหม่มากกว่าความไม่สมบูรณ์ของกลไกเอง

ในขณะที่หน้าที่ที่สำคัญส่วนใหญ่ - การไหลเวียนโลหิต การหายใจ การย่อยอาหาร ฯลฯ - มีเครื่องมือโครงสร้างและการทำงานที่เฉพาะเจาะจง การควบคุมอุณหภูมิไม่มีอวัยวะดังกล่าว และเป็นหน้าที่ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดโดยรวม

ตามโครงการที่เสนอโดย I.P. Pavlov สิ่งมีชีวิตเลือดอุ่นสามารถแสดงเป็น "แกนกลาง" ที่ค่อนข้างทนความร้อนและ "เปลือก" ที่มีช่วงอุณหภูมิกว้าง แกนกลางซึ่งมีอุณหภูมิอยู่ระหว่าง 36.8–37.5 ° C รวมถึงอวัยวะภายในที่สำคัญ ได้แก่ หัวใจ ตับ กระเพาะอาหาร ลำไส้ ฯลฯ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่น่าสังเกตคือบทบาทของตับซึ่งมีอุณหภูมิค่อนข้างสูง - สูงกว่า 37.5 ° C และลำไส้ใหญ่ซึ่งเป็นจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดความร้อนมากในช่วงชีวิตของมันซึ่งช่วยรักษาอุณหภูมิของ เนื้อเยื่อที่อยู่ติดกัน เปลือกเทอร์โมลาไบล์ประกอบด้วยแขนขา ผิวหนัง เนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง กล้ามเนื้อ ฯลฯ อุณหภูมิของส่วนต่างๆ ของเปลือกจะแตกต่างกันอย่างมาก ดังนั้นอุณหภูมิของนิ้วเท้าจะอยู่ที่ประมาณ 24°C อุณหภูมิของข้อต่อข้อเท้าคือ 30–31°C ปลายจมูกคือ 25°C รักแร้ ไส้ตรง 36.5–36.9°C เป็นต้น อย่างไรก็ตาม อุณหภูมิของเปลือกนั้นเคลื่อนที่ได้มาก ซึ่งถูกกำหนดโดยสภาวะของกิจกรรมที่สำคัญและสภาวะของร่างกาย ดังนั้นความหนาของเปลือกจึงอาจแตกต่างกันไปจากความร้อนที่บางมากไปจนถึงกำลังแรงมาก โดยการบีบอัดแกนกลาง - ในที่เย็น ความสัมพันธ์ระหว่างแกนกลางกับเปลือกดังกล่าวเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าอดีตสร้างความร้อนเป็นส่วนใหญ่ (ขณะพัก) ในขณะที่ส่วนหลังต้องรับประกันการรักษาความร้อนนี้ สิ่งนี้อธิบายความจริงที่ว่าในคนที่ชุบแข็ง เปลือกในที่เย็นจะห่อหุ้มแกนกลางอย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้ โดยคงสภาพที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการรักษากิจกรรมของอวัยวะและระบบที่สำคัญ ในขณะที่ในคนที่ไม่ชุบแข็ง เปลือกยังคงบางแม้ภายใต้สภาวะเหล่านี้ ทำให้เกิดภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติ (เช่น เมื่ออุณหภูมิปอดลดลงเพียง 0.5°C อาจทำให้เกิดโรคปอดบวมได้)

ความเสถียรทางความร้อนของร่างกายนั้นมาจากกลไกการควบคุมสองแบบหลัก - ทางกายภาพและทางเคมี การควบคุมอุณหภูมิทางกายภาพส่วนใหญ่จะเปิดใช้งานเมื่อมีอันตรายจากความร้อนสูงเกินไปและประกอบด้วยการถ่ายเทความร้อนสู่สิ่งแวดล้อม ซึ่งรวมถึงกลไกการถ่ายเทความร้อนที่เป็นไปได้ทั้งหมด: การแผ่รังสีความร้อน การถ่ายเทความร้อน การพาความร้อน และการระเหย การแผ่รังสีความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากรังสีอินฟราเรดที่เล็ดลอดออกมาจากผิวหนังที่มีอุณหภูมิสูง การนำความร้อนเกิดขึ้นได้เนื่องจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างผิวหนังกับอากาศโดยรอบ การเพิ่มขึ้นของความแตกต่างนี้เกิดจากภาวะเลือดคั่งในเลือดสูง - การขยายตัวของหลอดเลือดผิวหนังและการไหลเข้าของเลือดที่อบอุ่นมากขึ้นจากอวัยวะภายใน ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้สีผิวกลายเป็นสีชมพูในความร้อน ในเวลาเดียวกัน ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนถูกกำหนดโดยค่าการนำความร้อนและความจุความร้อนของสภาพแวดล้อมภายนอก: ตัวอย่างเช่น ตัวบ่งชี้เหล่านี้ที่อุณหภูมิที่สอดคล้องกันสำหรับน้ำจะสูงกว่าอากาศ 20–27 เท่า จากนี้จะเป็นที่ชัดเจนว่าเหตุใดอุณหภูมิอากาศที่อุ่นสบายสำหรับบุคคลจึงอยู่ที่ประมาณ 18 ° C และน้ำ - 34 ° C การถ่ายเทความร้อนเนื่องจากการระเหยของเหงื่อนั้นมีประสิทธิภาพมาก เนื่องจากเมื่อเหงื่อ 1 มล. ระเหยออกจากร่างกาย ร่างกายจะสูญเสียความร้อน 0.56 กิโลแคลอรี หากเราคำนึงว่าผู้ใหญ่ผลิตเหงื่อได้ประมาณ 800 มล. แม้ในสภาวะที่มีการเคลื่อนไหวร่างกายน้อย ประสิทธิภาพของวิธีนี้ก็ชัดเจน

ภายใต้สภาวะต่างๆ ของชีวิต อัตราส่วนของการสูญเสียความร้อนไม่ทางใดก็ทางหนึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้น ขณะพักและที่อุณหภูมิอากาศที่เหมาะสม ร่างกายจะสูญเสียความร้อนที่เกิดจากการนำไฟฟ้า 31%, การแผ่รังสี 44%, การระเหย 22% (รวมถึงความชื้นจากทางเดินหายใจ) และ 3% จากการพาความร้อน ด้วยลมแรงบทบาทของการพาความร้อนจะเพิ่มขึ้นด้วยการเพิ่มความชื้นในอากาศ - การนำและด้วยการทำงานที่เพิ่มขึ้น - การระเหย (ตัวอย่างเช่นด้วยการออกกำลังกายที่รุนแรงการระเหยของเหงื่อบางครั้งถึง 3-4 ลิตรต่อชั่วโมง!)

ประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนของร่างกายสูงเป็นพิเศษ การคำนวณทางชีวฟิสิกส์แสดงให้เห็นว่าการละเมิดกลไกเหล่านี้แม้ในคนที่อยู่นิ่งจะทำให้อุณหภูมิร่างกายของเขาเพิ่มขึ้นภายในหนึ่งชั่วโมงถึง 37.5 ° C และหลังจาก 6 ชั่วโมง - สูงถึง 46-48 ° C เมื่อ เริ่มการทำลายโครงสร้างโปรตีนที่ไม่สามารถย้อนกลับได้

การควบคุมอุณหภูมิทางเคมีมีความสำคัญเป็นพิเศษเมื่อมีอันตรายจากภาวะอุณหภูมิต่ำ การสูญเสียผ้าคลุมทำด้วยผ้าขนสัตว์โดยบุคคลที่สัมพันธ์กับสัตว์ทำให้เขารู้สึกไวต่อการกระทำของอุณหภูมิต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งดังที่เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าบุคคลนั้นมีตัวรับความเย็นมากกว่าตัวรับความร้อนเกือบ 30 เท่า ในเวลาเดียวกัน การปรับปรุงกลไกการปรับตัวให้เข้ากับความหนาวเย็นได้นำไปสู่ความจริงที่ว่าคน ๆ หนึ่งสามารถทนต่ออุณหภูมิของร่างกายที่ลดลงได้ง่ายกว่าการเพิ่มขึ้น ดังนั้นทารกจึงทนต่ออุณหภูมิร่างกายที่ลดลงได้อย่างง่ายดาย 3-5 ° C แต่เป็นการยากที่จะทนต่อการเพิ่มขึ้นของ 1-2 ° C ผู้ใหญ่ที่ไม่มีผลกระทบใด ๆ ทนต่ออุณหภูมิต่ำกว่า 33–34 ° C แต่หมดสติเมื่อถูกความร้อนสูงเกินไปจากแหล่งภายนอกสูงถึง 38.6 ° C แม้ว่าจะมีไข้จากการติดเชื้อ แต่เขาก็สามารถมีสติสัมปชัญญะได้แม้ที่อุณหภูมิ 42 ° C ในเวลาเดียวกัน มีการตั้งข้อสังเกตกรณีของการฟื้นคืนชีพของคนที่ถูกแช่แข็งซึ่งมีอุณหภูมิผิวต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง

สาระสำคัญของการควบคุมอุณหภูมิทางเคมีคือการเปลี่ยนกิจกรรมของกระบวนการเผาผลาญในร่างกาย: ที่อุณหภูมิภายนอกสูงจะลดลงและที่อุณหภูมิต่ำจะเพิ่มขึ้น จากการศึกษาพบว่าอุณหภูมิแวดล้อมลดลง 1 ° C ในคนเปลือยกายขณะพัก กิจกรรมการเผาผลาญจะเพิ่มขึ้น 10% (อย่างไรก็ตาม การดมยาสลบและยารักษาโรคจิตที่เรียกว่าปิดกลไกการควบคุมที่สูงขึ้นของความเสถียรทางความร้อนในสัตว์เลือดอุ่นทำให้พวกมันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อมและเมื่ออุณหภูมิร่างกายเย็นลงถึง 32 ° C ปริมาณการใช้ออกซิเจนจะลดลงเหลือ 50 % ที่ 20 ° C - ถึง 20% และเมื่อ +1 ° C - สูงถึง 1% ของระดับเริ่มต้น)

สิ่งที่สำคัญเป็นพิเศษในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายคือโทนสีของกล้ามเนื้อโครงร่าง ซึ่งจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิแวดล้อมที่ลดลงและลดลงตามภาวะโลกร้อน เป็นสิ่งสำคัญที่กระบวนการเหล่านี้ดำเนินไปอย่างแข็งขันมากขึ้น การละเมิดเสถียรภาพทางความร้อนที่คุกคามเป็นอันตรายมากขึ้น ดังนั้น ที่อุณหภูมิอากาศ 25–28°C (และโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อรวมกับความชื้นสูง) กล้ามเนื้อจะผ่อนคลายเป็นส่วนใหญ่ และพลังงานความร้อนที่สร้างโดยกล้ามเนื้อนั้นแทบไม่มีนัยสำคัญ ในทางตรงกันข้ามด้วยอันตรายจากอุณหภูมิร่างกายสั่นเทามีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ - การหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อที่ไม่พร้อมเพรียงกันเมื่องานกลไกภายนอกหายไปเกือบหมดและพลังงานเกือบทั้งหมดของเส้นใยที่หดตัวจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน (ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า เทอร์โมเจเนซิสที่ไม่หดตัว) จึงไม่น่าแปลกใจเลยที่ความจริงที่ว่าในระหว่างการสั่นสะท้าน การผลิตความร้อนของร่างกายสามารถเพิ่มขึ้นได้มากกว่าสามครั้ง และระหว่างการทำงานที่ต้องออกแรงมาก - ประมาณ 10 เท่าหรือมากกว่า

ปอดยังมีบทบาทอย่างไม่ต้องสงสัยในการควบคุมอุณหภูมิทางเคมี ซึ่งเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมการเผาผลาญของไขมันที่มีแคลอรีสูงที่รวมอยู่ในโครงสร้าง รักษาอุณหภูมิที่ค่อนข้างคงที่ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เลือดไหลออกจากอุณหภูมิภายนอกที่สูง ปอดเย็นกว่าและที่อุณหภูมิต่ำจะอุ่นกว่าอากาศที่หายใจเข้า

กลไกทางกายภาพและเคมีของการควบคุมอุณหภูมิทำงานด้วยการประสานงานในระดับสูงเนื่องจากมีอยู่ในระบบประสาทส่วนกลางของศูนย์ที่เกี่ยวข้องใน diencephalon (hypothalamus) นั่นคือเหตุผลที่อุณหภูมิสูงในอีกด้านหนึ่งการถ่ายเทความร้อนจะเพิ่มขึ้น (เนื่องจากอุณหภูมิผิวที่เพิ่มขึ้น การระเหยของเหงื่อ ฯลฯ) และในทางกลับกัน การผลิตความร้อนจะลดลง (เนื่องจากโทนสีของกล้ามเนื้อลดลง การเปลี่ยนแปลงไปสู่การดูดซึมผลิตภัณฑ์ที่มีพลังงานน้อยลงโดยร่างกาย) ; ในทางตรงกันข้าม ที่อุณหภูมิต่ำ การผลิตความร้อนเพิ่มขึ้นและการถ่ายเทความร้อนลดลง

ดังนั้น กลไกที่สมบูรณ์แบบของการควบคุมอุณหภูมิของมนุษย์ช่วยให้สามารถคงสภาพการทำงานที่เหมาะสมที่สุดในอุณหภูมิภายนอกได้หลากหลาย

เช่นเดียวกับความผันผวนของปริมาณออกซิเจนและ pH การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในเซลล์จะปรับเปลี่ยนการเผาผลาญในเซลล์อย่างมีนัยสำคัญ เอนไซม์สำคัญหลายชนิดทำงานในช่วงอุณหภูมิที่แคบ ซึ่งต้องใช้กลไกที่เหมาะสมเพื่อรักษาสมดุลความร้อน

ความร้อนเกิดขึ้นระหว่างการเผาผลาญ การเพิ่มขึ้นของเมแทบอลิซึมของเซลล์ (อันเป็นผลมาจากระดับฮอร์โมนไทรอยด์ที่เพิ่มขึ้น อะดรีนาลีนหรือนอเรนาลีนในเลือด การเพิ่มขึ้นของอัตราการเผาผลาญพื้นฐาน หรือระหว่างการออกกำลังกาย) จะเพิ่มการผลิตความร้อน ในร่างกายมนุษย์ 60% ของความร้อนทั้งหมดถูกสร้างขึ้นในกล้ามเนื้อ 30% ในตับ และ 10% ในอวัยวะอื่น ๆ โดยเฉลี่ยแล้ว คนที่มีน้ำหนัก 70 กก. ขณะพักจะจัดสรรประมาณ 72 กิโลแคลอรีต่อชั่วโมง และเพื่อให้อุณหภูมิของเขาเพิ่มขึ้น 1 องศาเซลเซียส คุณต้องใช้เวลาประมาณ 58 กิโลแคลอรี

สมดุลความร้อน คือ อัตราส่วนของกระบวนการผลิตความร้อน การกักเก็บความร้อน และการถ่ายเทความร้อน กล่าวคือ สมดุลระหว่างระบบที่สร้างความร้อนกับระบบที่สูญเสียความร้อนนี้ไป

การผลิตความร้อนส่วนใหญ่เป็นผลมาจากกระบวนการทางชีวเคมี การถ่ายเทความร้อนและ เก็บความร้อน- ส่วนใหญ่เป็นผลมาจากกระบวนการทางกายภาพ

กลไกการผลิตความร้อน ปริมาณความร้อนในร่างกายเกิดขึ้นในระหว่างการออกซิเดชันของโปรตีน ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต รวมทั้งผลจากการไฮโดรไลซิสของ ATP ภายใต้สภาวะอุณหภูมิแวดล้อมต่ำในร่างกาย กลไกการสร้างความร้อนเพิ่มเติมจะเปิดใช้งาน:

1. เทอร์โมเจเนซิสแบบหดตัว(การสร้างความร้อนเนื่องจากการหดตัวของกล้ามเนื้อโครงร่าง):

ก) กิจกรรมยานยนต์โดยสมัครใจ

b) ตัวสั่นของกล้ามเนื้อเย็น

c) กล้ามเนื้อเย็น (เพิ่มกล้ามเนื้อในที่เย็น)

2. เทอร์โมเจเนซิสที่ไม่สั่นไหว(การสร้างความร้อนอันเป็นผลมาจากการกระตุ้นกระบวนการ catabolism - glycolysis, glycogenolysis, lipolysis) สามารถสังเกตได้ในกล้ามเนื้อโครงร่าง ตับ ไขมันสีน้ำตาล (เนื่องจากการกระทำแบบไดนามิกเฉพาะของอาหาร)

กลไกการถ่ายเทความร้อน การปล่อยความร้อนออกจากร่างกายสู่สิ่งแวดล้อมทำได้ดังนี้ (รูป):

1) การระเหย– การถ่ายเทความร้อนเนื่องจากการระเหยของน้ำ

2) การนำความร้อน- การถ่ายเทความร้อนโดยการสัมผัสโดยตรงกับอากาศเย็นของสิ่งแวดล้อม (ลดลงเมื่อมีเสื้อผ้าและชั้นไขมันใต้ผิวหนัง)

3) การแผ่รังสีความร้อน- การถ่ายเทความร้อนจากบริเวณผิวหนังที่ไม่คลุมด้วยเสื้อผ้า

4) การพาความร้อน- การถ่ายเทความร้อนเนื่องจากความร้อนของชั้นอากาศที่อยู่ติดกันทำให้ชั้นความร้อนเหล่านี้เพิ่มขึ้นและแทนที่ด้วยส่วนที่เย็นของอากาศ

ในสภาวะที่อุ่นสบาย (20 - 22 ° C) ปริมาณความร้อนหลักจะถูกปล่อยออกมาเนื่องจากการนำความร้อน การแผ่รังสีความร้อนและการพาความร้อน และมีเพียง 20% เท่านั้นที่สูญเสียไปจากการระเหย ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูง ความร้อนสูงถึง 80 - 90% จะหายไปจากการระเหย

การกักเก็บความร้อนเกิดจากชั้นไขมันใต้ผิวหนัง เส้นผม เสื้อผ้า และการรักษาท่าทางที่พื้นผิวของร่างกายและกระบวนการถ่ายเทความร้อนมีน้อย ในสัตว์เลือดอุ่น อุณหภูมิจะคงที่ ในกรณีนี้สามารถจำแนกได้ 2 โซนเพื่อรักษาอุณหภูมิของร่างกาย: homoiothermic"แกน" หรือ "แกนกลาง" โดยที่จริงแล้วอุณหภูมิจะคงที่และ poikilothermic"ปลอก" - เนื้อเยื่อทั้งหมดอยู่ห่างจากพื้นผิวของร่างกายไม่เกิน 3 ซม. (ผิวหนัง เนื้อเยื่อใต้ผิวหนัง ฯลฯ ) อุณหภูมิซึ่งส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแวดล้อม ในการกำหนดอุณหภูมิร่างกายโดยเฉลี่ย ให้ใช้สูตร Barton:

T body = 2/3 T คอร์ + 1/3 T เชลล์

รูปภาพ. (ราฟ, 2001)

ในมนุษย์ อุณหภูมิเฉลี่ยของสมอง เลือด อวัยวะภายในเข้าใกล้ 37 ° C ขีด จำกัด ทางสรีรวิทยาของความผันผวนคือ 1.5 ° C อุณหภูมิของร่างกายที่สูงกว่า 43 ° C นั้นไม่เข้ากันกับชีวิตมนุษย์ มีอยู่ circadian, เช่น. ความผันผวนของอุณหภูมิร่างกายภายใน 1 °C อุณหภูมิต่ำสุดในช่วงเช้า สูงสุด - ในช่วงบ่าย

ที่อุณหภูมิที่เหมาะสม (20 - 22 ° C) ของสิ่งแวดล้อม จะรักษาสมดุลระหว่างการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อน ที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำกว่า 12 ° C การกักเก็บความร้อนและดังนั้น การผลิตความร้อนจะเพิ่มขึ้น ที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่า 22 ° C กระบวนการถ่ายเทความร้อนจะมีอิทธิพลเหนือกว่าและการผลิตความร้อนจะลดลง

ศูนย์ควบคุมอุณหภูมิตั้งอยู่ในมลรัฐ ในไฮโปทาลามัสด้านหน้ามีศูนย์กลางการถ่ายเทความร้อนในด้านหลัง - ศูนย์การผลิตความร้อน

เทอร์โมรีเซพเตอร์อยู่ในผิวหนัง อวัยวะภายใน ระบบทางเดินหายใจ กล้ามเนื้อโครงร่าง และระบบประสาทส่วนกลาง ตัวรับอุณหภูมิส่วนใหญ่จะพบในหนังศีรษะและลำคอ มีตัวรับความร้อนและเย็น ระบบประสาทขี้สงสารควบคุมกระบวนการผลิตความร้อน (ไกลโคเจโนไลซิส สลายไขมัน) และการถ่ายเทความร้อน (เหงื่อออก การเปลี่ยนแปลงโทนสีของหลอดเลือด ฯลฯ) ระบบโซมาติกควบคุมความตึงเครียดของยาชูกำลังกิจกรรมโดยสมัครใจและไม่สมัครใจของกล้ามเนื้อโครงร่างเช่น กระบวนการเทอร์โมเจเนซิสแบบหดตัว

Hyperthermia เกิดขึ้นที่อุณหภูมิแวดล้อมสูงกว่า 37 0 C (โดยเฉพาะที่ความชื้นสูง) หรือมีการสร้างความร้อนที่รุนแรงเกินไปในร่างกายในระหว่างการทำงานหนัก ในเวลาเดียวกันในระยะแรก (ชดเชย) หลอดเลือดส่วนปลายขยายตัวทำให้เหงื่อออกเพิ่มขึ้นหายใจเร็วขึ้นซึ่งจะช่วยขจัดความร้อนส่วนเกิน ในระยะที่สอง (สามารถชดเชยได้ด้วย) แม้ว่าจะมีการถ่ายเทความร้อนเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของร่างกายก็สูงขึ้น การหายใจและชีพจรจะบ่อยขึ้น และศีรษะก็เริ่มเจ็บ ขั้นตอนที่สาม (ไม่ได้รับการชดเชย) มีลักษณะโดยความดันโลหิตลดลงการยับยั้งการหายใจการหายไปของปฏิกิริยาตอบสนองจนถึงความตาย

อุณหภูมิต่ำกว่าปกติ เกิดขึ้นเมื่อมีความไม่สมดุลระหว่างการผลิตความร้อนและการถ่ายเทความร้อนที่มีการถ่ายเทความร้อนครอบงำ ส่วนใหญ่แล้วภาวะอุณหภูมิต่ำกว่าปกติจะเกิดขึ้นเนื่องจากภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติที่อุณหภูมิแวดล้อมต่ำ มึนเมาแอลกอฮอล์, ขาดการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อ, อ่อนเพลียช่วยให้เกิดภาวะอุณหภูมิต่ำ ในระยะแรกของภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติ การผลิตความร้อนในร่างกายจะเพิ่มขึ้น (เนื่องจากการสั่นของกล้ามเนื้อและการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้น) และการถ่ายเทความร้อนลดลง (เนื่องจากการหดเกร็งของหลอดเลือดส่วนปลาย เหงื่อออกลดลง) เป็นต้น ในระยะที่สอง (ที่ไม่ได้รับการชดเชย) อุณหภูมิของร่างกายลดลง การทำงานของสมองช้าลง และความดันโลหิตลดลง การฟื้นฟูการทำงานของร่างกายทำได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิของร่างกายลดลงถึง 24 - 26 0 С แต่ไม่ต่ำกว่า