Механизм терморегуляции

Содержание 

Введение 

1. Гипоталамус  - ваш термостат 

1.1 Проведение  и конвекция 

1.2 Радиация 

1.3 Испарение 

2. Эффекторы,  изменяющие температуру тела 

2.1 Потовые железы 

2.2 Гладкая мышца,  окружающая артериолы 

2.3 Скелетная  мышца 

2.4 Железы внутренней секреции 

3. Адаптация  и терморегуляция 

3.1 Адаптация  к воздействию низкой температуры 

3.1.1 Физиологические  реакции на выполнение упражнений  в условиях низкой температуры  окружающей сред 

3.1.2 Метаболические  реакции 

3.2 Адаптация  к воздействию высокой температуры 

3.3 Оценка тепловых  раздражений 

4. Механизмы  терморегуляции 

Список литературы 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 
 
 

Температура - один из важных абиотических факторов, влияющих на все физиологические функции  всех живых организмов. Для человека в легкой одежде комфортной будет температура воздуха + 19...20?С, без одежды - + 28...31° С. 

Температура тела - комплексный показатель теплового  состояния организма человека, отражающий сложные отношения между теплопродукцией (выработкой тепла) различных органов и тканей и теплообменом между ними и внешней средой. Средняя температура человеческого тела обычно колеблется в диапазоне между 36,5 и 37,2 градусами по Цельсию, благодаря внутренним экзотермическим реакциям и наличию "предохранительных клапанов", позволяющих удалять избыток тепла при потении.  

Выявлены температурные  различия между внутренними органами (несколько десятых градуса); разница  между температурой внутренних органов, мышц и кожи может составлять до 5 - 10°С. У женщин температура меняется в зависимости от фазы менструального цикла, если обычно температура тела женщины 37°С, она понижается до 36,8°С в первые дни цикла, перед овуляцией падает до 36,6°С, затем, накануне следующей менструации, повышается до 37,2°С, а потом снова достигает 37°С. Кроме того, установлено, что у мужчин температура в области яичек на 1,5°С ниже, чем на остальной поверхности тела и температура некоторых частей тела отличается в зависимости от физических нагрузок и их положения.  

Например, термометр, помещенный в рот, покажет температуру на 0,5°С ниже, чем у желудка, почек и других органов. Температура различных областей тела условного человека при температуре окружающей среды 20°С внутренние органы - 37°С подмышечная впадина - 36°С глубокая мышечная часть бедра - 35°С глубокие слои икроножной мышцы - 33°С область локтевого сгиба - 32°С кисть - 28°С центр стопы - 27-28°С Критической температурой тела считается 42°С, при ней происходит нарушение обмена веществ в тканях мозга. Организм человека лучше приспособлен к холоду. Например, понижение температуры тела до 32°С вызывает озноб, но не представляет очень серьезной опасности. При 27°С наступает кома, происходит нарушение сердечной деятельности и дыхания. Температура ниже 25°С критическая, но некоторым людям при переохлаждении удается выжить. Так, один мужчина, засыпанный семиметровым снежным сугробом и откопанный через пять часов, находился в состоянии неизбежной смерти, причем ректальная температура была 19°С. Ему удалось сохранить жизнь. Известны еще два случая, когда больные, переохлажденные до 16°С, выжили. 

1. Гипоталамус  - ваш термостат 

Механизмы, регулирующие температуру тела аналогичны термостату, который регулирует температуру  воздуха окружающей среды, хотя у  них более сложный характер функционирования и более высокая точность. Чувствительные нервные окончания - терморецепторы, - выявляют изменения температуры тела и передают эту информацию в термостат организма - гипоталамус. В ответ на изменение импульсации рецепторов гипотоламус активирует механизмы, регулирующие согревание или охлаждение тела. Подобно термостату гипотоламус имеет исходный температурный уровень, который он пытается сохранить. Это - нормальная температура тела. Малейшее отклонение от этого уровня приводит к поступлению сигнала в терморегуляторный центр, находящийся в гипотоламусе, о необходимости коррекции . 
 
 
 
 
 

Изменение температуры  тела воспринимают два типа терморецепторов  центральные и периферические. Центральные  рецепторы находятся в гипотоламусе и контролируют температуру крови, омывающей мозг. Они очень чувствительны к малейшим (от 0,01°С) изменениям температуры крови. Изменение температуры крови, проходящей через гипотоламус, приводит в действие рефлексы, которые в зависимости от потребности либо сохраняют, либо отдают тепло. 

Периферические рецепторы, локализованные по всей поверхности кожи, осуществляют контроль за окружающей температурой. Они направляют информацию в гипотоламус, а также в кору головного мозга, обеспечивая сознательное восприятие температуры таким образом, что вы можете произвольно контролировать пребывание в условиях пониженной или повышенной температуры. 

Чтобы тело отдало тепло окружающей среде, образуемое им тепло должно «иметь доступ» к  внешней среде. Тепло из глубины  тела (ядра) перемещается кровью к коже, откуда может перейти в окружающую среду благодаря одному из следующих четырёх механизмов: проведению, конвекции, радиации и испарению.  

1.1 Проведение  и конвекция 

Проведение тепла  представляет собой передачу тепла  от одного объекта к другому вследствие прямого молекулярного контакта. Например, тепло, образующееся в глубине тела,может передаваться чрез соседние ткани до тех пор, пока не достигнет поверхности тела. Затем оно может передаваться одежде или окружающему воздуху. Если же температура воздуха выше, чем температура поверхности кожи, тепло воздуха передаётся поверхности кожи, повышая её температуру. 

Конвекция - передача тепла через движущийся поток  воздуха или жидкости. Воздух вокруг нас находится в постоянном движении. Циркулируя вокруг нашего тела, касаясь  поверхности кожи, воздух уносит молекулы, получившие тепло в результате контакта с кожей. Чем сильнее движение воздуха, тем выше интенсивность теплоотдачи вследствие конвекции. В сочетании с проведением конвекция также может обеспечить повышение температуры тела при нахождении в окружающей среде с высокой температурой воздуха. 

1.2 Радиация 

В состоянии  покоя радиация - основной процесс  передачи тела избыточного количества тепла. При нормальной комнатной  температуре тело обнаженного человека передаёт около 60% «лишнего» тепла посредством радиации. Тепло передаётся в форме инфракрасных лучей. 

1.3 Испарение 

Испарение - основной процесс рассеяния тепла при  выполнении физических упражнений. При  мышечной деятельности за счёт испарения  организм теряет около 80% тепла, тогда как в состоянии покоя - не более 20%. Некоторое испарение происходит незаметно для нас, однако поскольку жидкость испаряется, теряется и тепло. Это так называемые неощущаемые теплопотери. Они составляют около 10%. Следует отметить, что неощущаемые теплопотери относительно постоянны. С повышением температуры тела усиливается процесс потения. Когда пот достигает поверхности кожи, то под действием тепла кожи он переходит из жидкого состояния в газообразное. Таким образом, при повышении температуры тела значительно возрастает роль потоиспарения. 

Отдача тепла  телом во внешнюю вреду осуществляется проведением, конвекцией, радиацией  и испарением. При выполнении физической нагрузки главным механизмом, осуществляющим теплоотдачу, является испарение, особенно если температура окружающей среды приближается к температуре тела. 
 

2. Эффекторы,  изменяющие температуру тела 
 
 

При колебаниях температуры тела восстановление нормальной температуры тела осуществляют, как  правило, следующие четыре фактора: 

1) потовые железы; 

2) гладкая мышца,  окружающая артериолы; 

3) скелетные  мышцы; 

4) ряд желез  внутренней секреции. 

2.1. Потовые железы 

При повышении  температуры кожи или крови гипоталамус  посылает в потовые железы импульсы о необходимости активного выделения  пота, увлажняющего кожу. Чем выше температура тела, тем больше пота. Его испарение забирает тепло с поверхности кожи. 

2.2. Гладкая мышца,  окружающая артериолы 

При повышении  температуры кожи и крови гипоталамус  направляет сигналы в гладкие  мышцы артериол, которые снабжают кровью кожу, вызывая их расширение. Вследствие этого кровоснабжение кожи усиливается. Кровь переносит тепло из глубины тела к поверхности кожи, где оно и рассеивается во внешнюю среду проведением, конвекцией, радиацией и испарением. 

2.3. Скелетная мышца 

Скелетная мышца  вступает в действие, когда возникает  потребность в образовании большего количества тепла. В условиях низкой температуры воздуха терморецепторы кожи посылают сигналы в гипоталамус. Точно так же при снижении температуры  крови изменение фиксируют центральные рецепторы гипоталамуса. В ответ на полученную информацию гипоталамус активирует мозговые центры, регулирующие мышечный тонус. Эти центры стимулируют процесс дрожания, который представляет собой быстрый цикл непроизвольных сокращений и расслаблений скелетных мышц. В результате такой повышенной мышечной активности образуется больше тепла для сохранения или повышения температуры тела. 

2.4. Железы внутренней  секреции 

Клетки тела повышают интенсивность своего метаболизма  под действием ряда гормонов. Это влияет на тепловой баланс, поскольку усиление метаболизма вызывает увеличение образования энергии. Охлаждение тела стимулирует выделение тироксина из щитовидной железы. Тироксин может повышать интенсивность метаболизма в организме более чем на 100%. Кроме того, адреналин и норадреналин усиливают активность симпатической нервной системы. Следовательно, они непосредственно влияют на интенсивность метаболизма практически всех клеток организма. Что происходит с человеческим организмом, когда температурные параметры изменяются? В этом случае он вырабатывает специфические реакции приспособление относительно каждого фактора, то есть адаптируется. Адаптация - это процесс приспособления к условиям среды. Как же происходит адаптация к изменениям температуры? 

3. Адаптация  и терморегуляция 

Терморегуляцию  обеспечивает основные холодовые и  тепловые рецепторы кожи. При различных  температурных влияниях сигналы  в центральную нервную систему  поступают не отдельных рецепторов, а от целых зон кожи, так называемых рецепторных полей, размеры которых непостоянны и зависят от температуры тела и окружающей среды.

Температура тела в большей или меньшей степени  влияет на весь организм (на все органы и системы). Соотношение температуры  внешней среды и температуры тела определяет характер деятельности системы терморегуляции. Температура окружающей среды преимущество ниже температуры тела. Вследствие этого между средой и организмом человека постоянно происходит обмен теплом благодаря его отдаче поверхностью тела и через дыхательные пути в окружающее пространство. Этот процесс принято называть теплоотдачей. Образование же тепла в организме человека в результате окислительных процессов называют теплообразованием. В состоянии покоя при нормальном самочувствии величина теплообразования равняется величине теплоотдачи. В жарком или холодном климате, при физических нагрузках организма, заболеваниях, стрессе и т. д. Уровень теплообразования и теплоотдачи может изменяться. 

Как же происходит адаптация к низкой температуре?  

3.1. Адаптация  к воздействию низкой температуры 

Приспособление  к холоду - наиболее трудно - достижимый и быстро утрачиваемый без специальных  тренировок вид климатической адаптации  человека. Объясняется это тем, что, согласно современным научным представлениям, наши предки жили в условиях теплого климата и были гораздо больше приспособлены к защите от перегревания. Наступившее похолодание было относительно быстрым и человек, как вид, "не успел" приспособиться к этому изменению климата большей части планеты. Кроме того, к условиям низких температур люди стали приспосабливаться, в основном, за счет социальных и техногенных факторов - жилища, очага, одежды. Однако, в экстремальных условиях человеческой деятельности (в том числе в альпинистской практике) физиологические механизмы терморегуляции - "химическая" и "физическая" ее стороны становятся жизненно важными. 

Первой реакцией организма на воздействие холода является снижение кожных и респираторных (дыхательных) потерь тепла за счет сужения сосудов кожи и легочных альвеол, а также за счет уменьшения легочной вентиляции (снижение глубины и частоты дыхания). За счет изменения просвета сосудов кожи кровоток в ней может варьировать в очень широких пределах - от 20 мл до 3 литров в минуту во всей массе кожи.