Терморегуляцией называется способность организма поддерживать глубокую температуру тела (гомойотермного «ядра») в пределах оптимальных для него величин в условиях, когда температура внешней среды отличается от температуры организма человека.
Восприятие и анализ температуры
Восприятие и анализ температуры в организме человека осуществляется с помощью терморецепторов. Изменение глубокой температуры тела воспринимается центральными терморецепторами, которые представлены в основном теплочувствительными нейронами и незначительным количеством холодочувствительных нейронов переднего гипоталамуса.
Теплочувствительные нейроны играют доминирующую роль в терморегуляции организма: их активация «тепловыми сигналами» вызывает теплоотдачу и одновременно угнетает теплопродукцию в организме. Порог чувствительности центральных терморецепторов равен порядка 0,011 °С. Изменение поверхностной температуры или «оболочки» воспринимается периферическими терморецепторами, среди которых имеются холодовые и тепловые рецепторы. Периферические терморецепторы представляют собой окончания тонких чувствительных нервных волокон, которые расположены в коже, слизистых оболочках, мышцах, сосудах, во внутренних органах. В коже и слизистых оболочках человека находится больше холодовых (около 250 000) и меньше тепловых (около 30 000) рецепторов, которые распределены в организме человека неравномерно. Так, тепловые рецепторы концентрируются в коже кончиков пальцев, носа и локтей. Холодовые рецепторы концентрируются на верхней губе, коже носа, подбородка, грудной клетки и пальцев. В целом плотность терморецепторов выше на коже лица и на губах. В результате эти участки тела человека имеют наибольшую температурную чувствительность, а наименьшая температурная чувствительность - у кожи нижних конечностей. Причем холодовые рецепторы расположены в коже более поверхностно (на глубине 0,17 мм), чем тепловые, - на глубине порядка 0,3 мм. Поэтому у человека чувство холода возникает раньше, чем чувство тепла.
Импульсы от периферических терморецепторов достигают по спиноталамическому тракту передних ядер таламуса, а затем передаются в соматосенсорную кору больших полушарий головного мозга. Активация соматосенсорной коры сигналами от терморецепторов лежит в основе возникновения субъективных температурных ощущений, что влияет на поведенческие терморегуляторные реакции человека. Значительная часть афферентных сигналов от периферических терморецепторов достигает центра терморегуляции гипоталамуса.
Центральные механизмы регуляции теплообмена
Центральные механизмы регуляции теплообмена осуществляются центром терморегуляции гипоталамуса, который состоит из двух частей: центра теплоотдачи и центра теплопродукции. Центр теплоотдачи локализован в области переднего гипоталамуса, а центр теплопродукции - в заднем гипоталамусе.
Функция центра теплоотдачи переднего гипоталамуса. Преоптическое поле переднего гипоталамуса играет роль высшего координирующего центра терморегуляции, поскольку в нем осуществляется процесс интеграции информации от всех типов терморецепторов организма (центральных и периферических). Интегративными свойствами обладают теплочувствительные нейроны. Благодаря этой функции нейронов - центральных терморецепторов центр теплоотдачи задает «установочную точку» терморегуляции температуры тела в гомойотермном «ядре». Для «установочной точки» регуляции температуры тела характерно оптимальное взаимодействие сигналов от холодовых и тепловых рецепторов на нейронах преоптического поля гипоталамуса. Кроме этого, преоптическое поле гипоталамуса на основе интеграции афферентных сигналов от тепловых центральных и периферических терморецепторов выполняет функцию регуляции теплоотдачи в организме.
Функция центра теплопродукции заднего гипоталамуса. Терморегулирующая функция ядер заднего гипоталамуса связана с теплопродукцией в организме. Регуляция процессов теплопродукции в организме активируется под влиянием афферентных сигналов, поступающих к нейронам паравентрикулярных ядер заднего гипоталамуса от периферических холодовых терморецепторов.
Взаимодействие между центрами теплоотдачи и теплопродукции основано на механизме торможения нейронов центра теплопродукции нейронами центра теплоотдачи при их активации «тепловыми сигналами» от терморецепторов. Напротив, если снижается активность нейронов преоптического поля, то под влиянием центра теплопродукции в организме активируется образование тепла. Степень теплопродукции прямо зависит от количества «холодовых сигналов», поступающих в задний гипоталамус от терморецепторов. Таким образом, поддерживается баланс между процессами образования и выведения тепла из организма, что обусловливает постоянство нормальной температуры гомойотермного «ядра» организма человека.