Ако телесната температура надвишава температурата на околната среда, тогава тялото ще отдава топлина на околната среда. Отделянето на топлина в околната среда се осъществява чрез излъчване, топлопроводимост, конвекция и изпаряване.

Повишаването на температурата на околната среда над телесната води до повишаване на телесната температура поради радиация и проводимост. При тези условия освобождаването от излишната топлина и охлаждането се извършва само чрез изпаряване на потта. Движението на въздуха близо до кожата увеличава скоростта на изпарение и по този начин повишава ефективността на топлинните загуби (охлаждащ ефект на вентилатора).

Физическа терморегулация (разсейване на топлината.) Ако телесната температура надвишава температурата на околната среда, тогава тялото ще отдава топлина на околната среда. Топлината се отделя в околната среда излъчване, топлопроводимост, конвекция и изпарение.

радиация. Гол човек при стайна температура губи около 60% от топлината, отделена от излъчването на инфрачервени вълни с дължина 760 nm.

Конвекция (15% отделена топлина) - загубата на топлина от преноса на движещи се частици въздух или вода. Количеството топлина, загубено по метода на конвекция, се увеличава с увеличаване на скоростта на въздуха (вентилатор, вятър). Във водата стойността на топлопреминаването чрез проводимост и конвекция е многократно по-голяма, отколкото във въздуха.

Задържане- контактен топлопренос ( 3% отделена топлина), когато повърхността на тялото влезе в контакт с всякакви физически тела (стол, под, възглавница, дрехи и др.).

Излъчване, конвекция и проводимост възниква, когато телесната температура е по-висока от температурата на околната среда . Ако температурата на повърхността на тялото е равна или по-ниска от температурата на околната среда, тогава тези методи за загуба на топлина от тялото стават неефективни. Например, при нормални условия, топлопроводимостта играе малка роля, т.к. въздухът и дрехите не провеждат добре топлината.

Изпаряване- необходим механизъм за отделяне на топлина при високи температури. Изпаряването на водата от повърхността на тялото води до загуба 2,43 kJ (0,58 kcal)топлина на грам изпарена вода.

незабележим изпаряване - резултат от непрекъсната дифузия на водни молекули през кожата и дихателните повърхности, не се контролира от системата за регулиране на температурата. Дори и без видимо изпотяване, водата се изпарява от повърхността на кожата и белите дробове в рамките на 700 - 850 мл вода в един ден(300 - 350 ml - от повърхността на белите дробове, 400 - 500 ml - от повърхността на кожата) , което води до загуба на топлина на поръчката 12-16 kcal/час.

Интензивността на процеса зависи от относителна влажност : във въздух, наситен с водна пара, изпарение не се случва. Следователно, във ваната, потта се отделя в големи количества, но не се изпарява и се оттича от повърхността на кожата - неефективно изпотяване .

При тежка физическа работа в условия на висока температура на околната среда може да достигне изпотяване 10-12 л / ден.След тежко мускулно натоварване се отделя чрез изпаряване 75% топлина, радиация 12%, конвекция 13% (за сравнение: в в покой на 20 0 ОТ – делът на радиацията е 66%, изпарението - 19%, конвекцията - 15%).

Заедно с потта се губят голямо количество соли (предимно натриев хлорид) и витамин С. В тази връзка нормите за консумация на тези вещества трябва значително да се разширят в диетата на хората, работещи в горещи магазини и в горещ климат.

участват в преноса на топлина кожата, лигавиците, белите дробове, сърдечно-съдовата и отделителната системи .

Особено важна роля в процесите на пренос на топлина играе състоянието на кожните съдове, както и честотата на сърдечните контракции и дишането.

Сърдечно-съдовата система влияе върху интензивността на топлопреминаването поради преразпределението на кръвта в съдовете и промените в обема на циркулиращата кръв.

В студа кожни кръвоносни съдове, главно артериоли, тесни; отворени артериовенозни анастомози. Това намалява количеството кръв в капилярите. В резултат на това топлоизолацията на тялото се увеличава и топлината се задържа чрез ограничаване на топлопреминаването. Поради преразпределението на кръвта, обемната скорост на кръвния поток във вътрешните органи се увеличава - това допринася за запазването на топлината в тях - реакция за запазване на топлината .

Когато температурата на околната среда се повиши:

1) кожните съдове се разширяват, количеството на кръвта, циркулираща в тях, се увеличава;

2) обемът на циркулиращата кръв се увеличава поради прехвърлянето на вода от тъканите към съдовете и изхвърлянето на кръвта от далака и други кръвни депа. В резултат на това се увеличава преносът на топлина чрез радиация и конвекция.

Дихателната система - подобен резултат се получава при засилено дишане поради извеждането на повече загрят въздух от тялото. Особено важно е при непопотящите се животни ( или лишени от потни жлези, или с гъста коса, която пречи на изпотяването)- кучета, котки и др. С повишаване на температурата на околната среда се развиват термична диспнея - много бързо, но изключително плитко дишане. Увеличава изпарението на водата от устната лигавица и горните дихателни пътища.

Предотвратен е пренос на топлина :

1) подкожен мастен слой - поради ниската топлопроводимост на мазнините;

2) дрехи - поради факта, че между него и кожата има слой неподвижен въздух, който е лош проводник на топлина (температурата му достига 30 0 C). Топлоизолационните свойства на облеклото са толкова по-добри, колкото по-фина е структурата му - вълна и козина. Облеклото, което е непроницаемо за въздух (каучук), се понася лошо – слоят въздух между него и тялото бързо се насища с водни пари и изпаряването спира.

3) промяна в позицията на тялото : когато е студено, животните се "навиват на топка", което намалява повърхността за пренос на топлина; когато е горещо, напротив, те заемат позиция, в която се увеличава;

4) реакция на кожните мускули - за хората има рудиментарно значение ("гъша кожа"), при животните променя клетъчността на козината, в резултат на което се подобрява топлоизолационната роля на вълната.

Постоянството на телесната температура се осигурява от съвместното действие на механизми, които регулират, от една страна, интензивността на метаболизма и зависещото от него генериране на топлина (химическа терморегулация), а от друга страна, топлопреминаването (физическа терморегулация) .

По този начин, полезен адаптивен резултат активността на разглежданата функционална система е постоянството не на температурата на кожата (температурната "обвивка"), а температура на вътрешните органи (температура "ядро")

ФУНКЦИОНАЛНА СИСТЕМА, ОСИГУРЯВАЩА ПОСТОЯННА ТЕМПЕРАТУРА НА ТЯЛОТО

1 връзка - полезен адаптивен резултат - поддържане на телесната температура на постоянно ниво.

2 връзка - рецептори . Терморецепцията се осъществява от свободните краища на тънки сензорни влакна от тип А (делта) и С.

(Регулирането на постоянството на температурата е сложен рефлексен акт, който се осъществява в резултат на дразнене на рецепторите на кожата, кожата и подкожните съдове, както и на централната нервна система.)

3 връзка на функционалната система - нервен център

4-линкова функционална система – изпълнителни органи. Телесната температура се определя от съотношението на интензивността:

1) генериране на топлина

2) разсейване на топлината

МЕХАНИЗМИ НА ТЕРМОРЕГУЛИРАНЕ

Нервните механизми на терморегулация основно имат рефлекторни дъги, които включват рецепторни образувания (рецептори за топлина и студ). Чрез аферентни нервни влакна импулсите от рецепторния апарат достигат до редица основни центрове на автономна регулация, преди всичко до структурите на хипоталамуса. Еферентната част на рефлексната дъга са симпатиковите и парасимпатиковите нервни влакна, които инервират вътрешните органи, както и съдовете. Еферентните импулси се извършват и по двигателните соматични влакна, които регулират дейността на скелетните мускули.

Локализация и свойства на терморецепторите.

Периферни терморецепторите са в кожата, подкожните тъкани, кожата и подкожните съдове.Кожните терморецептори са некапсулирани нервни окончания. .

Централни терморецептори разположен в медиалната преоптична област на хипоталамуса (централни термосензорни неврони), ретикуларната формация на средния мозък и гръбначния мозък.)

Топлинните и студовите рецептори в централната нервна система реагират на промените в температурата на кръвта, която тече към нервните центрове. По време на охлаждане на каротидната артерия се наблюдава увеличаване на генерирането на топлина, което доставя кръв към мозъка.

Доказателство за централни терморецептори :

1 ) потапяне на денервирани задни крайници кучета в студена вода причиняват треперене на мускулите на главата, предните крайници, торса и увеличаване на генерирането на топлина. Това се дължи на факта, че "студената" кръв дразни централните терморецептори;

2)по време на охлаждане на каротидната артерия, която доставя кръв към мозъка , развиват се треперене и вазоконстрикция на кожата, което води до увеличаване на топлопроизводството и съответно ограничаване на топлопреминаването.

Терморецептори са открити в дихателните пътища, в продълговатия мозък и в моторния кортекс.

По този начин човешкото тяло има двойна система за контрол на телесната температура: се открива влиянието на външната среда (топлина или студ). образувания на кожни рецептори , се записва температурата на вътрешната среда терморецептори на вътрешните органи и структури на централната нервна система.

Функционална подвижност на терморецепторите.Способността на кожните терморецептори да променят чувствителността си към температурни ефекти в зависимост от промените в общото състояние на тялото отразява универсалното свойство на рецепторите, открито от P.G. Снякин и се обади "функционална рецепторна мобилност".

Освен това терморецепторите са разделени за топлина и студ .

х малцови рецептори са разположени в дебелината на кожата, на дълбочина около 0,17 мм, термични рецептори - на дълбочина 0,3 мм . Общият брой точки на повърхността на кожата, които възприемат студ, значително надвишава броя на точките, които възприемат топлина. Рецепторите за студ и топлина са разположени неравномерно по повърхността на кожата. Има отделни зони на преференциална локализация на топлинни и студени терморецептори.

Периферните терморецептори са доминирани от студ , сред централните - термични . При температура на околната среда, която е оптимална за хората, терморецепторите генерират разряди със стационарна честота. С понижаване на температурата на околната среда честотата на импулсите и студовите рецептори се увеличава, докато тези на топлинните рецептори намаляват. Напротив, с повишаване на температурата на околната среда честотата на импулсите на топлинните рецептори се увеличава и намалява - студ.

Честотата на пулса на студените кожни рецептори е максимална при температура 20-30 0 С, а за термичните рецептори температурата е 38-43 0 ОТ . Топло ми е - изгаряне- възниква при температури над 45 0 C и се възприема от други рецептори - горещоили изгарящи рецептори (околопринадлежат към полимодални ноцицептори и са междинно звено между терморецепторите и ноцицепторите).

Ролята на нервните центрове.

Поддържането на телесната температура на оптимално ниво за метаболизма се осъществява поради регулаторното влияние на централната нервна система. За първи път е открито наличието в мозъка на център, способен да променя телесната температура през 80-те години XIX в С. Бернар . Неговият опит, наречен "термична инжекция", се състоеше в следното: електрод беше въведен в областта на диенцефалона през дупка, причинявайки дразнене на тази област. След 2-3 часа след въвеждането на електрода се наблюдава постоянно повишаване на телесната температура на животното. При по-нататъшни изследвания беше установено, че най-важната роля в процесите на терморегулация принадлежи на хипоталамуса.

Според съвременните концепции се извършва терморегулация разпределена система , чиято основна част е хипоталамичен терморегулационен механизъм

Експериментално е установено, че основните (основни) центрове на терморегулация се намират в хипоталамуса (поради тях се възприемат промени във външната и вътрешната среда). При унищожаване хипоталамус – губи се способността за регулиране на телесната температура и животното става пойкилотермично.. Невроните на хипоталамичната област също се адресират от импулса, който възниква в терморецепторите на вътрешните органи и повърхността на кожата. Сензорната информация от терморецепторите се разпространява по А-делта нервните влакна и през лемнискалните пътища към таламичните неврони, а след това към хипоталамуса и сензомоторната област на мозъчната кора.

Известно е, че регулирането на процеса генериране на топлина(химическа терморегулация) се осъществява от дейността ядра на задния хипоталамус; процеси физическа терморегулация(пренос на топлина) поради ядра на предния хипоталамус.По този начин има два регулаторни центъра в хипоталамуса: център за генериране на топлина И център за пренос на топлина .

Центрове за пренос на топлина (предни ядра на хипоталамуса) - разрушаването на тези структури води до факта, че животните губят способността си да поддържат постоянна телесна температура в условия на висока температура на околната среда. В същото време телесната им температура започва да се повишава, животните влизат в състояние хипертермия и хипертермия може да се развие дори при стайна температура.Дразнене на тези структури чрез имплантирани електродитоков удар причинява характерен синдром при животните: задух, разширяване на повърхностните съдове на кожата, понижаване на телесната температура.Мускулното треперене, причинено от предварителното охлаждане, спира.

Центрове за генериране на топлина (латерално-дорзален хипоталамус) - тяхното унищожаване води до факта, че животните губят способността си да поддържат постоянна телесна температура в условия на ниска температура на околната среда. Телесната им температура при тези условия започва да пада и животните преминават в състояние на хипотермия. Електрическата стимулация на съответните центрове на хипоталамуса причинява при животните следния синдром: 1) стесняване на повърхностните съдове на кожата;

Регулирането на температурата се състои в координиране на процесите на производство на топлина (химическа терморегулация) и пренос на топлина (физическа терморегулация).
Процеси на производство на топлина.Във всички органи, в резултат на метаболитните процеси, се получава топлина. Следователно кръвта, която тече от органите, като правило, има по-висока температура от тази, която тече. Но ролята на различните органи в производството на топлина е различна. В покой черният дроб представлява около 20% от общото производство на топлина, за други вътрешни органи - 56%, за - 20%, по време на физическа активност върху скелетната мускулатура - до 90%, за вътрешните органи - само 8%.
По този начин мощен резервен източник за производство на топлина са мускулите по време на тяхното свиване. Промяната в активността на техния метаболизъм по време на движение е основният механизъм за производство на топлина. Сред различните локомоции могат да се разграничат няколко етапа на мускулно участие в производството на топлина.
1. Терморегулаторен тонус.В този случай мускулите не се свиват. Повишават се само тонусът и метаболизмът им. Този тонус обикновено се появява в мускулите на шията, тялото и крайниците. В резултат на това производството на топлина се увеличава с 50-100%.
2. Треперенето възниква несъзнателно и се състои в периодична активност на високопрагови двигателни единици на фона на терморегулаторния тонус.По време на треперене цялата енергия се насочва само към увеличаване на генерирането на топлина, докато при обикновено движение част от енергията се изразходва за движение на съответния крайник, а част се изразходва за термогенеза. При треперене производството на топлина се увеличава 2-3 пъти. Треперенето често започва с мускулите на шията, лицето. Това се дължи на факта, че на първо място трябва да се повиши температурата на кръвта, която тече към мозъка.
3. Произволните контракции се състоят в съзнателно увеличаване на мускулната контракция.Това се наблюдава при условия на ниска външна температура, когато първите два етапа не са достатъчни. При произволни контракции производството на топлина може да се увеличи с 10-20 пъти.
Регулирането на производството на топлина в мускулите се дължи на влиянието на а-мотоневроните върху функцията и метаболизма/мускулите, в други тъкани - симпатиковата нервна система и катехоламините (увеличават скоростта на метаболизма с 50%) и действието на хормоните, особено тироксин, което почти удвоява производството на топлина.
Значителна роля в термогенезата имат липидите, които отделят по време на хидролизата много повече енергия (9,3 kcal/g), отколкото въглехидратите (4,1 kcal/g). От особено значение, особено при децата, е кафявата мазнина.
Процеси на пренос на топлинапротича по следните начини - излъчване, конвекция, изпарение и топлопроводимост.
Радиацията се осъществява с помощта на инфрачервено дълговълново лъчение. Това изисква температурен градиент между топла кожа и студени стени и други обекти на околната среда. По този начин количеството радиация зависи от температурата и повърхността на кожата.
Топлопроводимостта се осъществява при директен контакт на тялото с предмети (стол, легло и др.). В този случай скоростта на пренос на топлина от по-загрятото тяло към по-малко нагрят обект се определя от температурния градиент и тяхната топлопроводимост. Преносът на топлина по този начин се увеличава значително (14 пъти), когато човек е във вода. Частично чрез проводимост топлината се пренася от вътрешните органи към повърхността на тялото. Но този процес се инхибира поради ниската топлопроводимост на мазнините.
конвекционен път.Въздухът в контакт с повърхността на тялото, при наличие на температурен градиент, се загрява. В същото време той става по-лек и, издигайки се от тялото, прави място за нови порции въздух. По този начин отнема част от топлината. Интензивността на естествената конвекция може да се увеличи чрез допълнително движение на въздуха, намалявайки препятствията при навлизането му в тялото (подходящо облекло).
Изпаряване на потта.При стайна температура при съблечен човек около 20% от топлината се отделя чрез изпаряване.
Топлопроводимост, конвекцията и излъчването са пасивни пътища за пренос на топлина, базирани на законите на физиката. Те са ефективни само ако се поддържа положителен температурен градиент. Колкото по-малка е температурната разлика между тялото и околната среда, толкова по-малко топлина се отделя. При същите показатели или при висока температура на околната среда споменатите начини не само са неефективни, но тялото се нагрява. При тези условия в тялото се задейства само един механизъм за пренос на топлина, свързан с процесите на изпотяване и изпотяване. Тук се използват както физическите закони (енергийни разходи за процеса на изпаряване), така и биологичните (изпотяване). Охлаждането на кожата се улеснява от факта, че 0,58 kcal се изразходват за изпаряване на 1 ml пот. Ако не се случи
изпаряване на потта, ефективността на преноса на топлина рязко намалява. М
Скоростта на изпарение на Shotu зависи от температурния градиент и насищането на околния въздух с водна пара. Колкото по-висока е влажността, толкова по-малко ефективен става този път за пренос на топлина. Ефективността на преноса на топлина рязко намалява, когато сте във вода или в тесни дрехи. В този случай тялото е принудено да компенсира липсата на изпотяване чрез увеличаване на изпотяването.
Изпаряването има два механизма:а) изпотяване - без участието на потните жлези б) изпаряване - с активното участие на потните жлези.
Изпотяване- изпаряване на вода от повърхността на белите дробове, лигавиците, кожата, която винаги е влажна. Това изпарение не се регулира, зависи от температурния градиент и влажността на околния въздух, стойността му е около 600 ml / ден. Колкото по-висока е влажността, толкова по-малко ефективен е този вид топлопредаване.
Механизъм на отделяне на пот. Потната жлеза се състои от две части: самата жлеза, която се намира в подкожния слой, и отделителните канали, които се отварят на повърхността на кожата. В жлезата се образува първичен секрет, а в каналите, поради реабсорбция, се образува вторичен секрет - пот.
Първична тайна, подобна на кръвната плазма. Разликата е, че в тази тайна няма протеини и глюкоза, има по-малко Na +. Така че в първоначалната пот концентрацията на натрий е около 144 nmol / l, хлор - 104 nmol / l. Тези йони се абсорбират активно по време на преминаването на потта през отделителните канали, което осигурява абсорбцията на вода. Процесът на усвояване до голяма степен зависи от скоростта на образуване и насърчаване на потта, че тези процеси са активни, колкото повече Na + и Cl остава. При силно изпотяване до половината от концентрацията на тези йони може да остане в потта. Силното изпотяване е придружено от повишаване на концентрацията на урея (до 4 пъти по-висока, отколкото в плазмата) и калий (до 1,2 пъти по-висока, отколкото в плазмата). Общата висока концентрация на йони, образуващи високо ниво на осмотично налягане, осигурява намаляване на реабсорбцията и отделянето на голямо количество вода с пот.
При силно изпотяване може да се изразходва много NaCl (до 15-30 g / ден). Въпреки това, в тялото има механизми, които осигуряват запазването на тези важни йони при силно изпотяване. Те участват в процесите на адаптация, по-специално алдостеронът засилва реабсорбцията на Na +.
Функциите на потните жлези се регулират от специални механизми. Тяхната активност се влияе от симпатиковата нервна система, но медиаторът тук е ацетилхолинът. Секреторните клетки, в допълнение към М-холинергичните рецептори, имат и адренорецептори, които реагират на кръвните катехоламини. Активирането на функцията на потните жлези е придружено от увеличаване на кръвоснабдяването им.
Количеството отделена пот може да достигне 1,5 l/h, а при адаптирани хора - до 3 l/h.
При стайна температура при гол човек около 60% от топлината се отделя поради радиация, около 12-15% - въздушна конвекция, около 20% - изпарение, 2-5% - топлопроводимост. Но това съотношение зависи от редица условия, по-специално от температурата на околната среда.
Основната роля в регулирането на процесите на пренос на топлина играят промените в кръвоснабдяването на кожата. Стесняването на съдовете на кожата, отварянето на артериовенозните анастомози допринася за по-малък приток на топлина от сърцевината към черупката и нейното запазване в тялото. Напротив, с разширяването на кожните съдове температурата му може да се повиши с 7-8 ° C. В същото време топлопреминаването също се увеличава.
Обикновено кожата може да се нарече радиаторната система на тялото. Притокът на кръв в кожата може да варира от 0 до 30% от МОК. Съдовият тонус на кожата се контролира от симпатиковата нервна система.
По този начин телесната температура е баланс между процесите на производство на топлина и топлопредаване. Когато производството на топлина преобладава над загубата на топлина, телесната температура се повишава и, обратно, ако загубата на топлина е по-висока от производството на топлина, телесната температура намалява.

Въпрос 1. Какво е терморегулация?

Терморегулацията е съвкупност от физиологични процеси в човешкото тяло и топлокръвните животни, насочени към поддържане на постоянна телесна температура.

Въпрос 2. Защо е необходима терморегулацията на тялото?

Терморегулацията е от съществено значение. С понижаване на телесната температура се увеличава генерирането на топлина (с отклонение от оптималната температура). Когато човек се охлади, поради действието върху студовите рецептори се появява треперене, което е произволно неволно свиване на мускулите. Поради треперене разходите за енергия се увеличават, което води до увеличаване на генерирането на топлина и съответно на телесната температура.

Въпрос 3. Какви са механизмите на терморегулация?

Кръвоносните съдове проникват в цялото ни тяло, прониквайки в мускулите, черния дроб и други органи, където се генерира топлина. Кръвта в тези органи се нагрява и, преминавайки през съдовете към други части на тялото, отдава част от топлината си. Така кръвта носи топлина в цялото тяло, сякаш изравнява температурата вътре в тялото.

Въпрос 4. Каква е телесната температура на човека?

Както през зимата, така и през лятото температурата на повърхността на кожата на здравия човек е 36,6 ° C, а естествените й колебания не надвишават 2 ° C.

Въпрос 5. Как се променя луменът на кръвоносните съдове при промяна на температурата на въздуха?

Когато температурата на околната среда се повиши, кръвоносните съдове на кожата се разширяват, повече кръв тече през тях, кожата се нагрява и преносът на топлина към околната среда се увеличава. Ако температурата на околния въздух падне, тялото има тенденция да запазва топлина. Лумените на кръвоносните съдове се стесняват, преносът на топлина намалява.

Въпрос 6. Каква роля играе кожата в процеса на терморегулация?

Повече от 80% от топлината се губи през повърхността на кожата. Когато капилярите се разширяват, топлината се отделя; когато се свиват, топлината се задържа. Отделяне на влага със соли и урея под формата на пот. За тази функция отговаря вътрешният слой на кожата, самата кожа (дермата). Това е ролята на кожата в процеса на терморегулация.

Въпрос 7. Какво е потта?

Потта е воден разтвор на соли и органични вещества, отделяни от потните жлези. Изпаряването на потта служи за терморегулация при много видове бозайници.

Въпрос 8. Как се извършва изпотяването?

Изпотяването е процес на отделяне на течен секрет (пот) от потните жлези върху повърхността на кожата. При човек изпотяването се извършва от hl. обр. екринни жлези, разположени почти по цялата повърхност на кожата, докато секрецията на апокринните потни жлези е намалена.

Обикновено изпотяването има рефлекторен характер. Първоначалното звено в рефлекса на изпотяване са терморецепторите на кожата, вътрешните органи и мускулите, адекватно дразнене за които е висока температура на въздуха, гореща или пикантна храна и течности, повишено производство на топлина при физическо натоварване, треска или емоционални преживявания. Еферентните нерви, инервиращи потните жлези, принадлежат към симпатиковата нервна система, но са от холинергичен характер; потната секреция се засилва от ацетилхолина и се потиска от атропина.

В еферентната част на рефлекторната дъга на рефлекса на изпотяване могат да се разграничат 5 нива: 1) пътят от кората на главния мозък до хипоталамуса; 2) от хипоталамуса до продълговатия мозък; 3) от продълговатия мозък, частично пресичащи се, влакната се приближават до невроните на страничните рога на гръбначния мозък на нивото на Th2-L2; 4) от невроните на страничните рога на гръбначния мозък до възлите на граничната симпатикова верига; 5) от невроните на симпатиковата верига към потните жлези.

Въпрос 9. Какво влияе върху интензивността на изпотяване?

Има няколко причини за изпотяване. Това са температурата на въздуха, неговото движение и влажност.

МИСЛЯ

Защо температурата на човешкото тяло не се повишава дори при много горещо време?

При екстремни горещини, когато телесната температура е под температурата на околната среда, разширяването на кръвоносните съдове вече не може да засили преноса на топлина. В този случай опасността от прегряване се елиминира чрез изпотяване. Изпарявайки се, потта абсорбира голямо количество топлина от повърхността на кожата. Ето защо температурата на човешкото тяло не се повишава дори в най-горещото време. Човек може да издържи температура от 70-80 ° C, но в същото време трябва да има 9-16 литра пот за няколко часа.

Въведение

1. Хипоталамусът е вашият термостат

1.1 Проводимост и конвекция

1.2 Радиация

1.3 Изпаряване

2.1 Потни жлези

2.2 Гладка мускулатура около артериолите

2.3 Скелетни мускули

2.4 Ендокринни жлези

3. Адаптиране и терморегулация

3.1 Адаптиране към излагане на ниска температура

3.1.1 Физиологични реакции към упражнения при ниски температури на околната среда

3.1.2 Метаболитни реакции

3.2 Адаптиране към високи температури

3.3 Оценка на термични стимули

4. Механизми на терморегулация

Механизмите, които регулират телесната температура са подобни на термостата, който регулира температурата на околния въздух, въпреки че са по-сложни при работа и по-точни. Сетивните нервни окончания – терморецептори – откриват промените в телесната температура и предават тази информация на термостата на тялото – хипоталамуса. В отговор на промяна в рецепторните импулси хипоталамусът активира механизми, които регулират затоплянето или охлаждането на тялото. Подобно на термостат, хипоталамусът има първоначално температурно ниво, което се опитва да поддържа. Това е нормална телесна температура. Най-малкото отклонение от това ниво води до сигнал до разположения в хипоталамуса терморегулаторен център за необходимостта от корекция (фиг. 1).

Промените в телесната температура се възприемат от два вида терморецептори - централни и периферни. Централните рецептори са разположени в хипоталамуса и контролират температурата на кръвта около мозъка. Те са много чувствителни към най-малките (от 0,01°C) промени в кръвната температура. Промяната в температурата на кръвта, преминаваща през хипоталамуса, активира рефлекси, които в зависимост от нуждата или задържат, или отделят топлина.

Периферните рецептори, локализирани по цялата повърхност на кожата, контролират температурата на околната среда. Те изпращат информация до хипоталамуса, както и до мозъчната кора, осигурявайки съзнателно възприемане на температурата по такъв начин, че можете произволно да контролирате наличието на ниски или високи температури.

За да може тялото да отдава топлина на околната среда, генерираната от него топлина трябва да „има достъп“ до външната среда. Топлината от дълбините на тялото (ядрото) се транспортира от кръвта към кожата, откъдето може да премине в околната среда чрез един от следните четири механизма: проводимост, конвекция, излъчване и изпарение. (фиг. 2)

1.1 Проводимост и конвекция

Топлопроводимостта е пренос на топлина от един обект на друг поради директен молекулен контакт. Например топлината, генерирана дълбоко в тялото, може да се пренася през съседни тъкани, докато достигне повърхността на тялото. След това може да се пренесе върху дрехите или околния въздух. Ако температурата на въздуха е по-висока от температурата на повърхността на кожата, топлината на въздуха се пренася към повърхността на кожата, повишавайки нейната температура.

Конвекцията е пренос на топлина през движеща се струя въздух или течност. Въздухът около нас е в постоянно движение. Циркулирайки около тялото ни, докосвайки повърхността на кожата, въздухът отвежда молекулите, които са получили топлина в резултат на контакт с кожата. Колкото по-силно е движението на въздуха, толкова по-висока е интензивността на топлопреминаване поради конвекция. В комбинация с проводимост, конвекцията може да осигури и повишаване на телесната температура, когато е в среда с висока температура на въздуха.

1.2 Радиация

В покой радиацията е основният процес на предаване на излишната топлина към тялото. При нормална стайна температура тялото на гол човек пренася около 60% от "излишната" топлина чрез излъчване. Топлината се предава под формата на инфрачервени лъчи.

1.3 Изпаряване

Изпаряването е основният процес на разсейване на топлината по време на тренировка. По време на мускулна дейност поради изпарение тялото губи около 80% топлина, докато в покой - не повече от 20%. Известно изпаряване се случва без да забележим, но докато течността се изпарява, топлината също се губи. Това са така наречените незабележими топлинни загуби. Те съставляват около 10%. Трябва да се отбележи, че незабележимите топлинни загуби са относително постоянни. С повишаване на телесната температура процесът на изпотяване се засилва. Когато потта достигне повърхността на кожата, тя преминава от течно състояние в газообразно състояние поради топлината на кожата. Така с повишаване на телесната температура ролята на изпотяването се увеличава значително.

Пренасянето на телесна топлина към външни увреждания се осъществява чрез проводимост, конвекция, излъчване и изпаряване. При извършване на физическа активност основният механизъм за пренос на топлина е изпарението, особено ако температурата на околната среда се доближава до телесната.

2. Ефектори, които променят телесната температура

При колебания в телесната температура възстановяването на нормалната телесна температура се извършва като правило от следните четири фактора:

1) потни жлези;

2) гладка мускулатура около артериоли;

3) скелетни мускули;

4) редица ендокринни жлези.

Когато температурата на кожата или кръвта се повиши, хипоталамусът изпраща импулси към потните жлези за необходимостта от активно изпотяване, което овлажнява кожата. Колкото по-висока е телесната температура, толкова повече се поти. Неговото изпарение отнема топлината от повърхността на кожата.

С повишаването на температурата на кожата и кръвта хипоталамусът изпраща сигнали до артериолите на гладката мускулатура, които доставят кръв на кожата, което ги кара да се разширяват. В резултат на това кръвоснабдяването на кожата се увеличава. Кръвта пренася топлината от дълбините на тялото до повърхността на кожата, където се разсейва във външната среда чрез проводимост, конвекция, излъчване и изпаряване.

Скелетният мускул влиза в действие, когато има нужда от генериране на повече топлина. При условия на ниска температура на въздуха терморецепторите в кожата изпращат сигнали до хипоталамуса. По същия начин, с понижаване на кръвната температура, промяната се фиксира от централните рецептори на хипоталамуса. В отговор на получената информация хипоталамусът активира мозъчните центрове, които регулират мускулния тонус. Тези центрове стимулират процеса на треперене, който представлява бърз цикъл на неволно свиване и отпускане на скелетните мускули. В резултат на тази повишена мускулна активност се произвежда повече топлина за поддържане или повишаване на телесната температура.

Клетките на тялото повишават интензивността на своя метаболизъм под въздействието на редица хормони. Това се отразява на топлинния баланс, тъй като увеличаването на метаболизма предизвиква увеличаване на производството на енергия. Охлаждането на тялото стимулира отделянето на тироксин от щитовидната жлеза. Тироксинът може да увеличи интензивността на метаболизма в организма с повече от 100%. В допълнение, епинефринът и норепинефринът повишават активността на симпатиковата нервна система. Следователно те пряко влияят върху скоростта на метаболизма на почти всички телесни клетки. Какво се случва с човешкото тяло при промяна на температурните параметри? В този случай той развива специфични адаптационни реакции по отношение на всеки фактор, тоест той се адаптира. Адаптирането е процес на адаптиране към условията на околната среда. Как се адаптира към температурните промени?

4. Механизми на терморегулация

При топлокръвните животни и хората (т.нар. хомойотермични организми), за разлика от студенокръвните (или пойкилотермните), постоянната телесна температура е предпоставка за съществуване, един от основните параметри на хомеостазата (или постоянството) на вътрешната среда на тялото.

Физиологичните механизми, които осигуряват термична хомеостаза на тялото (неговото "ядро"), са разделени на две функционални групи: механизмите на химическата и физическата терморегулация. Химическата терморегулация е регулиране на производството на телесна топлина. Топлината се произвежда постоянно в тялото в процеса на окислително-редукционни реакции на метаболизма. В същото време част от него се отдава на външната среда толкова повече, колкото по-голяма е разликата между температурата на тялото и околната среда. Следователно, поддържането на стабилна телесна температура с понижаване на температурата на околната среда изисква съответно повишаване на метаболитните процеси и съпътстващото генериране на топлина, което компенсира топлинните загуби и води до запазване на общия топлинен баланс на тялото и поддържане на постоянна вътрешна температура. . Процесът на рефлекторно усилване на производството на топлина в отговор на понижаване на температурата на околната среда се нарича химична терморегулация. Освобождаването на енергия под формата на топлина съпътства функционалното натоварване на всички органи и тъкани и е характерно за всички живи организми. Спецификата на човешкото тяло е, че промяната в производството на топлина като реакция на промяна на температурата е специална реакция на тялото, която не влияе върху нивото на функциониране на основните физиологични системи.

Специфичното терморегулиращо генериране на топлина е концентрирано главно в скелетната мускулатура и е свързано със специални форми на мускулно функциониране, които не засягат пряката им двигателна активност. Повишаване на генерирането на топлина по време на охлаждане може да настъпи и в покой мускул, както и при изкуствено изключване на контрактилната функция от действието на специфични отрови.

Един от най-често срещаните механизми за генериране на специфична терморегулаторна топлина в мускулите е т. нар. терморегулаторен тонус. Изразява се чрез микроконтракции на фибрилите, регистрирани като повишаване на електрическата активност на външно неподвижен мускул по време на охлаждането му. Терморегулаторният тонус повишава консумацията на кислород от мускулите, понякога с повече от 150%. При по-силно охлаждане наред с рязкото повишаване на терморегулаторния тонус се включват и видими мускулни контракции под формата на студено треперене. Газообменът в този случай се увеличава до 300-400%. Характерно е, че мускулите са неравномерни по отношение на дела на участие в терморегулаторното генериране на топлина.

При продължително излагане на студ, контрактилният тип термогенеза може да бъде заменен (или допълнен) в една или друга степен чрез превключване на тъканното дишане в мускула към така наречения свободен (нефосфорилиращ) път, при който фазата на формиране и последващо разпадане на АТФ изпада. Този механизъм не е свързан с контрактилната активност на мускулите. Общата маса на топлината, отделена по време на свободно дишане, е практически същата като по време на термогенезата на дрожди, но по-голямата част от топлинната енергия се изразходва незабавно и окислителните процеси не могат да бъдат инхибирани от липса на ADP или неорганичен фосфат.

Последното обстоятелство позволява свободното поддържане на високо ниво на генериране на топлина за дълго време.

Промените в интензивността на метаболизма, причинени от влиянието на температурата на околната среда върху човешкото тяло, са естествени. В определен диапазон от външни температури производството на топлина, съответстващо на обмена на покойния организъм, се компенсира напълно от неговия „нормален“ (без активно усилване) топлопренос. Топлообменът на тялото с околната среда е балансиран. Този температурен диапазон се нарича термонеутрална зона. Нивото на обмен в тази зона е минимално. Често те говорят за критична точка, което предполага конкретна температурна стойност, при която се постига топлинен баланс с околната среда. Теоретично това е вярно, но е практически невъзможно да се установи такава точка експериментално поради постоянни неравномерни колебания в метаболизма и нестабилността на топлоизолационните свойства на покритията.

Намаляването на температурата на околната среда извън термонеутралната зона предизвиква рефлекторно повишаване на нивото на метаболизма и производството на топлина, докато топлинният баланс на тялото се балансира при нови условия. Поради това телесната температура остава непроменена.

Повишаването на температурата на околната среда извън термонеутралната зона също води до повишаване на нивото на метаболизма, което се причинява от активиране на механизми за активиране на топлопреминаване, изискващи допълнителни енергийни разходи за тяхната работа. Това образува зона на физическа терморегулация, по време на която температурата също остава стабилна. При достигане на определен праг механизмите за засилване на топлопреминаването се оказват неефективни, започва прегряване и накрая смъртта на организма.

Още през 1902 г. Рубнер предлага да се разграничат два вида на тези механизми - "химическа" и "физическа" терморегулация. Първият е свързан с промяна в производството на топлина в тъканите (напрежението на химичните реакции на обмен), вторият се характеризира с пренос на топлина и преразпределение на топлината. Заедно с кръвообращението, важна роля във физическата терморегулация принадлежи на изпотяването, следователно, специална функция за пренос на топлина принадлежи на кожата - тук кръвта, нагрята в мускулите или в "ядрото" се охлажда, механизмите на изпотяване и изпотяване се реализират тук.

b В "нормалната" топлопроводимост може да се пренебрегне, т.к топлопроводимостта на въздуха е ниска. Топлопроводимостта на водата е 20 пъти по-висока, така че преносът на топлина чрез проводимост играе значителна роля и се превръща в значителен фактор за хипотермия в случай на мокри дрехи, влажни чорапи и др.

b По-ефективен пренос на топлина чрез конвекция (т.е. движение на газови или течни частици, смесване на нагретите им слоеве с охладени). Във въздушна среда, дори в покой, преносът на топлина чрез конвекция представлява до 30% от топлинните загуби. Ролята на конвекцията във вятъра или в движението на човек се увеличава още повече.

b Предаването на топлина чрез излъчване от нагрято тяло към студено става по закона на Стефан-Болцман и е пропорционално на разликата в четвъртите градуси на температурата на кожата (дрехата) и повърхността на околните предмети. По този начин при "комфортни" условия гол човек отдава до 45% топлинна енергия, но за топло облечен човек загубата на топлина от излъчване не играе особена роля.

b Изпаряването на влагата от кожата и повърхността на белите дробове също е ефективен начин за пренос на топлина (до 25%) при "комфортни" условия. При условия на висока околна температура и интензивна мускулна дейност, преносът на топлина чрез изпаряване на потта играе доминираща роля - 0,6 kcal енергия се отвежда с 1 грам пот. Лесно е да се изчисли общото количество топлина, загубена с потта, като се има предвид, че при условия на интензивна мускулна дейност човек може да даде до 10-12 литра течност за осемчасов работен ден. В студа загубата на топлина чрез пот при добре облечен човек е малка, но и тук трябва да се има предвид топлопреминаването поради дишането. В този процес се комбинират два механизма на пренос на топлина наведнъж - конвекция и изпарение. Загубата на топлина и течност с дишането е доста значителна, особено при интензивна мускулна дейност в условия на ниска атмосферна влажност.

Значителен фактор, влияещ върху процесите на терморегулация, са вазомоторните (вазомоторни) реакции на кожата. При най-изразено стесняване на съдовото легло загубата на топлина може да намалее със 70%, при максимално разширение - да се увеличи с 90%.

Специфичните разлики в химическата терморегулация се изразяват в разликата в нивото на основния (в зоната на термонеутралност) метаболизъм, позицията и ширината на термонеутралната зона, интензивността на химическата терморегулация (увеличаване на метаболизма с намаляване на околната среда температура с 1C), както и в обхвата на ефективна терморегулация. Всички тези параметри отразяват екологичната специфика на отделните видове и се изменят адаптивно в зависимост от географското разположение на района, сезона на годината, надморската височина и редица други фактори на околната среда.

Регулаторните реакции, насочени към поддържане на постоянна телесна температура по време на прегряване, са представени от различни механизми за засилване на топлопреминаването към външната среда. Сред тях топлопреносът е широко разпространен и има висока ефективност чрез засилване на изпарението на влагата от повърхността на тялото и (и) горните дихателни пътища. Когато влагата се изпарява, се изразходва топлина, което може да допринесе за поддържане на топлинния баланс. Реакцията се включва, когато има признаци на започващо прегряване на тялото.

Така че адаптивните промени в преноса на топлина в човешкото тяло могат да бъдат насочени не само към поддържане на високо ниво на метаболизъм, както при повечето хора, но и към определяне на ниско ниво в условия, които заплашват да изчерпят енергийните резерви.

Температурата на тялото зависи от два фактора: интензивността на генериране на топлина (производство на топлина) и количеството топлинни загуби (топлопренос). Основното условие за поддържане на постоянна телесна температура при хомойотермични животни, включително хора ...

Адаптиране на организма към въздействието на различни температури

Нарушения на терморегулацията могат да възникнат при увредени централни и периферни апарати на температурна чувствителност (хеморагии, тумори в хипоталамуса, някои инфекции) ...

Гломерулонефрит и бременност

Хемодинамичните механизми на хипертония при хроничен гломерулонефрит са различни. По наши данни се развива еукинетичен (с нормален сърдечен дебит) или хипокинетичен (с намален минутен кръвен обем) тип циркулация...

Акупунктура

Съвременната медицина в диагностиката, изследването на етиологията, патогенезата и лечението на заболяванията предпочита да използва специфични категории (морфологични, физиологични, биохимични и др.) ...

Интензивно лечение при тежка черепно-мозъчна травма

При черепно-мозъчни наранявания се осигурява разпределението на зони на първично и вторично увреждане. Зоната на първично увреждане е проблем за неврохирурзите. Зоната на вторично увреждане е област на мозъка...

Заболяване на коронарната артерия. Бронхиална астма. Общи свойства на витамините

Исхемичната болест на сърцето е хроничен патологичен процес, причинен от недостатъчно кръвоснабдяване на миокарда, в по-голямата част от случаите поради атеросклероза на коронарните артерии (97 - 98%)...

Киселинно-алкален баланс

В процеса на обмяната на веществата се образуват киселинни продукти: 1) летливи - CO2 около 15 000 mmol/ден (0,13 mmol/kg * min-1); 2) нелетливи - Н+ около 30-80 mmol (1 mmol/kg* ден-1); 3) млечна и пировинова (по време на окисляването на въглехидратите), сярна, фосфорна, пикочна киселини ...

Чревна дисбиоза и хронични инфекции: урогенитални и др.

Нарушаването на горните количествени и качествени съотношения на микроорганизмите в посочените области на тънките и дебелите черва (което се обозначава с термина "чревна дисбиоза") е придружено от преобладаване на влиянията ...

Механизми и последици от тромбоза

Тромбоза (от гръцки, fspmvpo-бучка) е доживотно локално париетално образуване в съдовете или сърцето на плътен конгломерат от кръвни клетки и стабилизиран фибрин. Самият конгломерат е тромб...

4. Нарушение на сърдечния ритъм. 2.1 Прибиране на езика При пациент, който все още е в наркотичен сън, мускулите на лицето, езика и тялото са отпуснати. Отпуснат език може да се придвижи надолу и да затвори дихателните пътища...

Характеристики на грижите за пациента в следоперативния период

Нарушаването на терморегулацията след анестезия може да се изрази в рязко повишаване или понижаване на телесната температура, силни студени тръпки. Ако е необходимо, трябва да покриете пациента или обратно ...

Хомеотермията - постоянството на телесната температура - прави човек независим от температурните условия на пребиваване, тъй като тези, които осигуряват неговата жизнена дейност ...

Топлообмен

Топлината може да се движи само от регион с по-висока температура към регион с по-ниска температура. Следователно потокът на топлинна енергия от жив организъм към околната среда не спира, докато температурата на тялото е по-висока от температурата на околната среда.

Температурата на тялото се определя от съотношението на скоростта на метаболитно производство на топлина от клетъчните структури и скоростта на разсейване на получената топлинна енергия в околната среда. Следователно топлообменът между организма и околната среда е съществено условие за съществуването на топлокръвни организми. Нарушаването на съотношението на тези процеси води до промяна в телесната температура.

Животът може да протече в тесен диапазон от температури.

Възможността за протичане на жизненоважни процеси е ограничена от тесния температурен диапазон на вътрешната среда, в който могат да протичат основните ензимни реакции. За човек понижаването на телесната температура под 25 ° C и повишаването й над 43 ° C обикновено е фатално. Нервните клетки са особено чувствителни към промени в температурата.

Ядро и външна обвивка на тялото

От гледна точка на терморегулацията човешкото тяло може да се представи като съставено от два компонента: външната обвивка и вътрешната сърцевина. Ядрото е част от тялото, която има постоянна температура, а черупката е частта от тялото, която има температурен градиент. Топлообменът между ядрото и околната среда се осъществява през обвивката.

терморегулация

Терморегулацията е съвкупност от физиологични процеси, насочени към поддържане на относително постоянство на температурата на сърцевината в условия на променяща се температура на околната среда чрез регулиране на топлопроизводството и топлопреминаването. Терморегулацията е насочена към предотвратяване на нарушения на топлинния баланс на организма или към неговото възстановяване, ако такива нарушения вече са настъпили, и се осъществява по невро-хуморален път.

Видове терморегулация

Терморегулацията може да бъде разделена на два основни типа:

Химическа и физическа терморегулация. Те от своя страна също са разделени на няколко вида:

Химическа терморегулация
контрактилна термогенеза
- термогенеза без треперене
Физическа терморегулация

радиация
-Топлопроводимост (проводимост)
-Конвекция
-Изпаряване

Помислете за тези видове терморегулация по-подробно.

Химическа терморегулация

Регулиране на обема на топлопроизводството

Химическа терморегулация на генериране на топлина - осъществява се чрез промяна на нивото на метаболизма, което води до промяна в образуването на топлина в тялото. Източникът на топлина в тялото са екзотермичните реакции на окисление на протеини, мазнини, въглехидрати, както и хидролизата на АТФ.

При разграждането на хранителните вещества част от освободената енергия се натрупва в АТФ, част се разсейва под формата на топлина (първичната топлина е 65–70% от енергията). Когато се използват високоенергийни връзки на АТФ молекули, част от енергията отива за извършване на полезна работа, а част се разсейва (вторична топлина). По този начин два топлинни потока - първичен и вторичен - са производство на топлина.

Ако е необходимо да се увеличи производството на топлина, освен възможността за получаване на топлина отвън, в тялото се използват механизми, които увеличават производството на топлинна енергия.

Тези механизми включват контрактилна и неконтрактилна термогенеза.

контрактилна термогенеза

Този тип терморегулация работи, когато ни е студено и трябва да повишим телесната си температура. Този метод се състои в мускулна контракция.

С мускулната контракция се увеличава хидролизата на АТФ, следователно се увеличава потокът от вторична топлина, която отива за затопляне на тялото.

Произволната активност на мускулния апарат възниква главно под влиянието на мозъчната кора. В този случай е възможно увеличаване на производството на топлина с коефициент 3–5 в сравнение със стойността на основния обмен.

Обикновено, с понижаване на температурата на околната среда и температурата на кръвта, първата реакция е повишаване на терморегулаторния тонус. (косата по тялото "настръхва", появяват се "настръхване"). От гледна точка на механиката на свиване, този тон е микровибрация и ви позволява да увеличите производството на топлина с 25–40% от първоначалното ниво. Обикновено мускулите на главата и шията участват в създаването на тонуса.

При по-значителна хипотермия терморегулаторният тон се превръща в мускулна студена тръпка. Студеното треперене е неволна ритмична дейност на повърхностно разположени мускули, в резултат на което се увеличава производството на топлина. Смята се, че производството на топлина по време на студено треперене е 2,5 пъти по-високо, отколкото при доброволна мускулна активност.

Описаният механизъм работи на рефлексно ниво, без участието на нашето съзнание. Но е възможно да се повиши телесната температура с помощта на съзнателна двигателна активност.

При извършване на физическа активност с различна мощност производството на топлина се увеличава 5-15 пъти в сравнение с нивото на почивка. През първите 15–30 минути продължителна работа температурата на сърцевината се повишава доста бързо до относително стационарно ниво, след което остава на това ниво или продължава да се повишава бавно.

Термогенеза без треперене

Този тип терморегулация може да доведе както до повишаване, така и до понижаване на телесната температура.

Осъществява се чрез ускоряване или забавяне на катаболитните метаболитни процеси. А това от своя страна ще доведе до намаляване или увеличаване на производството на топлина. Поради този тип термогенеза производството на топлина може да се увеличи 3 пъти.

Регулирането на процесите на термогенеза без треперене се осъществява чрез активиране на симпатиковата нервна система, производството на хормони на щитовидната жлеза и медулата на надбъбречната жлеза.

Физическа терморегулация

Физическата терморегулация се разбира като съвкупност от физиологични процеси, водещи до промяна в нивото на пренос на топлина. Има няколко механизма на пренос на топлина към околната среда.

радиация

Топлопроводимост (проводимост)

Конвекция

Изпаряване- връщането на топлинна енергия в околната среда поради изпаряването на потта или влагата от повърхността на кожата и лигавиците на дихателните пътища. Поради изпарението тялото при комфортна температура отделя около 20% от цялата разсеяна топлина. Изпарението се разделя на 2 вида.

Неусетно изпотяване- изпаряване на вода от лигавиците на дихателните пътища (чрез дъх)и вода, проникваща през епитела на кожата ( Изпарение от повърхността на кожата.Става дори ако кожата е суха.).

През деня през дихателните пътища се изпаряват до 400 ml вода, т.е. тялото губи до 232 kcal на ден. Ако е необходимо, тази стойност може да бъде увеличена поради термичен задух.

Около 240 ml вода се просмуква през епидермиса средно на ден. Следователно по този начин тялото губи до 139 kcal на ден. Тази стойност, като правило, не зависи от процесите на регулиране и различни фактори на околната среда.

Усещано изпотяване- пренос на топлина през изпаряване на потта. Средно на ден се отделят 400-500 ml пот при комфортна температура на околната среда, следователно се отделят до 300 kcal енергия. Въпреки това, ако е необходимо, обемът на изпотяване може да се увеличи до 12　l на ден, т.е. Чрез изпотяване можете да загубите до 7000 kcal на ден.

Управление на терморегулацията

Хипоталамус

Системата за терморегулация се състои от множество елементи с взаимосвързани функции. Информацията за температурата идва от терморецепторите и с помощта на нервната система влиза в мозъка.

Хипоталамусът играе основна роля в терморегулацията. Разрушаването на неговите центрове или нарушаването на нервните връзки води до загуба на способността за регулиране на телесната температура. Предният хипоталамус съдържа неврони, които контролират преноса на топлина. Когато невроните на предния хипоталамус са унищожени, тялото не понася добре високите температури, но физиологичната активност се запазва при студени условия. Невроните на задния хипоталамус контролират процесите на производство на топлина. Когато са повредени, способността за увеличаване на енергийния обмен е нарушена, така че тялото не понася добре студа.

Ендокринна система

Хипоталамусът контролира процесите на производство на топлина и пренос на топлина чрез изпращане на нервни импулси към ендокринните жлези, главно щитовидната и надбъбречните жлези.

Участието на щитовидната жлеза в терморегулацията се дължи на факта, че влиянието на ниската температура води до повишено отделяне на нейните хормони, които ускоряват метаболизма и съответно отделянето на топлина.

Ролята на надбъбречните жлези е свързана с освобождаването им в кръвта на катехоламини, които чрез увеличаване или намаляване на оксидативните процеси в тъканите (например мускулите) увеличават или намаляват производството на топлина и свиват или увеличават кожните съдове, променяйки нивото на пренос на топлина.

Специфичните разлики в химическата терморегулация се изразяват в разликата в нивото на основния (в зоната на термонеутралност) метаболизъм, позицията и ширината на термонеутралната зона, интензивността на химическата терморегулация (увеличаване на метаболизма с намаляване на температурата на околната среда с 1 "C), както и в обхвата на ефективна терморегулация. Всички тези параметри отразяват екологичните особености на отделните видове и се изменят адаптивно в зависимост от географското разположение на района, сезона на годината, надморската височина и редица други екологични фактори.

Човешката терморегулация е съвкупност от изключително важни механизми, които поддържат стабилността на температурния режим на тялото при различни условия на околната среда. Но защо човек има толкова нужда от постоянна телесна температура и какво ще се случи, ако тя започне да се колебае? Как протичат терморегулаторните процеси и какво да правим, ако естественият механизъм се повреди? За всичко това - по-долу.

Човекът, както повечето бозайници, е хомойотермно същество. Хомеотермията е способността на тялото да си осигурява постоянно температурно ниво, главно чрез физиологични и биохимични реакции.

Терморегулацията на човешкото тяло е еволюционно формиран набор от механизми, които работят благодарение на хуморалната (чрез течна среда) и нервната регулация, метаболизма (обмяната на веществата) и енергийния метаболизъм. Различните механизми имат различни начини и условия на работа, така че тяхното активиране зависи от времето на деня, пола на човека, броя на изживените години и дори от позицията на Земята в орбита.

Човешка топлинна карта

Терморегулацията в човешкото тяло се осъществява рефлекторно. Специални системи, чието действие е насочено към контролиране на температурата, регулират интензивността на топлопредаване или абсорбция.

Система за терморегулация на човека

Поддържането на температурния режим на тялото на постоянно предварително определено ниво се осъществява с помощта на два противоположни механизма на терморегулация на човешкото тяло - откат и производство на топлина.

Механизъм за производство на топлина

Механизмът на производство на топлина или химическа терморегулация на човек е процес, който допринася за повишаване на телесната температура. Среща се във всички метаболизми, но най-вече в мускулните влакна, чернодробните клетки и кафявите мастни клетки. По един или друг начин всички тъканни структури участват в производството на топлина. Във всяка клетка на човешкото тяло протичат окислителни процеси, които разграждат органичните вещества, по време на които част от освободената енергия се изразходва за нагряване на тялото, а основното количество се изразходва за синтеза на аденозин трифосфат (АТФ). Тази връзка е удобна форма за натрупване, транспортиране и експлоатация на енергия.

Как изглежда една АТФ молекула?

При понижаване на температурата скоростта на метаболитните процеси в човешкото тяло също намалява по рефлекторен начин и обратно. Химическото регулиране се активира, когато физическият компонент на топлопреминаването не е достатъчен за поддържане на нормална стойност на температурата.

Механизмът на производство на топлина се активира при получаване на сигнали от студените рецептори. Това се случва, когато температурата на околната среда падне под така наречената "зона на комфорт", която за леко облечен човек се намира в температурния диапазон от 17 до 21 градуса, а за гол човек е приблизително 27-28 градуса. Трябва да се отбележи, че за всеки индивид "зоната на комфорт" се определя индивидуално, може да варира в зависимост от здравословното състояние, телесното тегло, мястото на пребиваване, сезона и др.

За да се увеличи производството на топлина в тялото, се активират механизмите на термогенезата. Сред тях са следните.

1. Контрактилни.

Този механизъм се активира поради работата на мускулите, по време на която се ускорява разграждането на аденозитрифосфата. Когато се раздели, се отделя вторична топлина, която ефективно затопля тялото.

Мускулните контракции в този случай възникват неволно - при получаване на импулси, излъчвани от кората на главния мозък. В резултат на това в човешкото тяло може да се наблюдава значително (до пет пъти) увеличение на производството на топлина.

Как реагира кожата на студа?

При леко понижаване на температурата се повишава терморегулаторният тонус, което ясно се проявява в появата на настръхване по кожата и повдигане на косми.

Неконтролираните мускулни контракции по време на контрактилна термогенеза се наричат студено треперене. Възможно е повишаване на телесната температура с помощта на мускулни контракции и съзнателно – чрез показване на физическа активност. Физическата активност допринася за увеличаване на производството на топлина до 15 пъти.

2. Неконтрактилни.

Този тип термогенеза може почти да утрои производството на топлина. Основава се на катаболизма (разцепването) на мастните киселини. Този механизъм се регулира от симпатиковата нервна система и хормоните, секретирани от щитовидната и надбъбречната медула.

Механизъм за пренос на топлина

Механизмът на пренос на топлина или физическият компонент на терморегулацията е процесът на освобождаване на тялото от излишната топлина. Поддържа се постоянна стойност на температурата благодарение на отвеждането на топлината през кожата (чрез проводимост и конвекция), излъчване и отстраняване на влагата.

Част от преноса на топлина се дължи на топлопроводимостта на кожата и слоя мастна тъкан. Процесът се регулира в по-голямата си част от кръвообращението. В този случай топлината от човешката кожа се отделя от твърди предмети при докосване (проводимост) или от околния въздух (конвекция). Конвекцията е значителна част от преноса на топлина - 25-30% от човешката топлина се пренася във въздуха.

Радиацията или радиацията е пренасяне на човешка енергия в космоса или към околни обекти, които имат по-ниска температура. С радиацията се губи до половината от човешката топлина.

И накрая, изпаряването на влагата от повърхността на кожата или от дихателните органи, което представлява 23-29% от топлинните загуби. Колкото повече телесната температура надвишава нормата, толкова по-активно тялото се охлажда чрез изпаряване - повърхността на тялото е покрита с пот.

В случай, че температурата на околната среда значително надвишава вътрешния индикатор на тялото, изпарението остава единственият ефективен охлаждащ механизъм, всички останали спират да работят. Ако високата външна температура е придружена и от висока влажност, което затруднява изпотяването (т.е. изпаряването на водата), тогава човек може да прегрее и да получи топлинен удар.

Помислете по-подробно механизмите за физическа регулация на телесната температура:

Изпотяване

Същността на този вид пренос на топлина е, че енергията се изпраща към околната среда чрез изпаряване на влагата от кожата и лигавиците, облицоващи дихателните пътища.

Този вид пренос на топлина е един от най-важните, тъй като, както вече беше отбелязано, той може да продължи в среда с висока температура, при условие че процентът на влажност на въздуха е по-малък от 100. Това е така, защото колкото по-висока е влажността на въздуха, толкова по-зле ще се изпари водата.

Важно условие за ефективността на изпотяването е циркулацията на въздуха. Следователно, ако човек е в дрехи, които са непроницаеми за обмен на въздух, след известно време потта ще загуби способността си да се изпарява, тъй като влажността на въздуха под дрехите ще надвиши 100%. Това ще доведе до прегряване.

В процеса на изпотяване енергията на човешкото тяло се изразходва за разрушаване на молекулярните връзки на течността. Загубвайки молекулярни връзки, водата преминава в газообразно състояние, а междувременно излишната енергия напуска тялото.

Изпаряване на вода от лигавиците на дихателните пътища и изпаряване през повърхностната тъкан – епитела (дори когато кожата изглежда суха) се нарича неусетно изпотяване. Активната работа на потните жлези, при която има обилно изпотяване и пренос на топлина, се нарича осезаемо изпотяване.

Излъчване на електромагнитни вълни

Този метод на пренос на топлина работи чрез излъчване на инфрачервени електромагнитни вълни. Според законите на физиката всеки обект, чиято температура се повиши над температурата на околната среда, започва да отделя топлина чрез излъчване.

Човешко инфрачервено лъчение

За да предотврати прекомерното изтичане на топлина по този начин, човечеството е изобретило облеклото. Материята на облеклото спомага за създаването на въздушна междина, чиято температура поема температурата на тялото. Това намалява радиацията.

Количеството топлина, разсейвана от обект, е пропорционално на повърхността на радиацията. Това означава, че чрез промяна на позицията на тялото можете да регулирате топлопреминаването си.

Провеждане

Проводимост или топлопроводимост възниква, когато човек докосне друг предмет. Но премахването на излишната топлина може да се случи само ако обектът, с който човекът е влязъл в контакт, има по-ниска температура.

Важно е да запомните, че въздухът с нисък процент влажност и мазнини имат ниска стойност на топлопроводимост, следователно те са топлоизолатори.

Конвекция

Същността на този метод на пренос на топлина е преносът на енергия от въздуха, циркулиращ около тялото, при условие че температурата му е по-ниска от температурата на тялото. Студеният въздух в момента на контакт с кожата се затопля и се втурва нагоре, като се заменя с нова доза студен въздух, която е по-ниска поради високата си плътност.

Облеклото играе важна роля за предотвратяване на отделянето на твърде много топлина от тялото по време на конвекция. Това е бариера, която забавя циркулацията на въздуха и по този начин конвекцията.

Център за терморегулация

Центърът на човешката терморегулация се намира в мозъка, а именно в хипоталамуса. Хипоталамусът е част от диенцефалона, който включва много клетки (около 30 ядра). Функциите на тази формация са да поддържа хомеостазата (т.е. способността на тялото да се саморегулира) и дейността на невроендокринната система.

Една от най-важните функции на хипоталамуса е да осигурява и контролира действия, насочени към терморегулация на тялото.

Когато тази функция се изпълнява в центъра на терморегулацията в човек, възникват следните процеси:

Периферните и централните терморецептори предават информация към предния хипоталамус.
В зависимост от това дали тялото ни се нуждае от отопление или охлаждане, се активира центърът за производство на топлина или центърът за пренос на топлина.

Когато импулсите се предават от студените рецептори, центърът за производство на топлина започва да функционира. Намира се в задната част на хипоталамуса. Импулсите се движат от ядрата през симпатиковата нервна система, като повишават скоростта на метаболитните процеси, свиват кръвоносните съдове и активират скелетните мускули.

Ако тялото започне да се прегрява, тогава центърът за пренос на топлина започва да работи активно. Намира се в ядрата на предния хипоталамус. Възникващите там импулси са антагонисти на механизма за производство на топлина. Под тяхно влияние кръвоносните съдове на човек се разширяват, изпотяването се увеличава и тялото се охлажда.

Други части на централната неравномерна система също участват в терморегулацията на човека, а именно мозъчната кора, лимбичната система и ретикуларната формация.

Основната функция на температурния център в мозъка е да поддържа постоянен температурен режим. Определя се от общата стойност на телесната температура, когато и двата механизма (производство на топлина и пренос на топлина) са най-малко активни.

Органите на вътрешната секреция също играят важна роля в терморегулацията на човешкото тяло. При ниски температури щитовидната жлеза увеличава производството на хормони, които ускоряват метаболитните процеси. Надбъбречните жлези имат способността да контролират преноса на топлина поради хормоните, които регулират процесите на окисление.

Нарушения на терморегулацията на тялото: причини, симптоми и лечение

Нарушение на терморегулацията се нарича внезапни промени в телесната температура или отклонения от нормата от 36,6 градуса по Целзий.

Причините за температурните колебания могат да бъдат както външни фактори, така и вътрешни, например заболявания.

Експертите разграничават следните нарушения на терморегулацията:

студени тръпки;
втрисане с хиперкинеза (неволеви мускулни контракции);
хипотермия (хипотермия). Посветен на хипотермия;
хипертермия (прегряване на тялото).

Има много причини за нарушения на терморегулацията, най-честите от тях са изброени по-долу:

Придобити или вроден дефект на хипоталамуса (ако това е проблемът, тогава спадането на температурата може да бъде придружено от неизправности на стомашно-чревния тракт, дихателните органи и сърдечно-съдовата система).
Изменението на климата (като външен фактор).
Злоупотреба с алкохолни напитки.
следствие от процеса на стареене.
Психични разстройства.
Вегетосъдова дистония (на нашия уебсайт можете да прочетете за температурните промени при VVD).

В зависимост от причината температурните колебания могат да бъдат придружени от различни симптоми, често от които треска, главоболие, загуба на съзнание, неправилно функциониране на храносмилателната система и учестено дишане.

В случай на нарушения на регулирането на температурата от тялото, трябва да се свържете с невролог. Основните принципи на лечение на този проблем са:

приемане на лекарства, които влияят на емоционалното състояние на пациента (ако причината е психични разстройства);
приемане на лекарства, които засягат дейността на централната нервна система;
приемане на лекарства, които насърчават повишен топлопренос в съдовете на кожата;
обща терапия, която включва: физическа активност, закаляване, здравословно хранене, прием на витамини.

А. Човешкият живот може да протича само в тесен температурен диапазон.

Температурата оказва значително влияние върху протичането на жизнените процеси в човешкото тяло и върху неговата физиологична активност. Жизнените процеси са ограничени от тесен температурен диапазон на вътрешната среда, в който могат да протичат основните ензимни реакции. За хората понижаването на телесната температура под 25°C и повишаването над 43°C обикновено е фатално. Нервните клетки са особено чувствителни към промени в температурата.

Топлинапредизвиква интензивно изпотяване, което води до дехидратация, загуба на минерални соли и водоразтворими витамини. Последствието от тези процеси е съсирването на кръвта, нарушен метаболизъм на солта, стомашна секреция и развитие на витаминен дефицит. Допустимото намаляване на теглото при изпаряване е 2-3%. При загуба на тегло от изпаряване от 6% се нарушава умствената дейност, а при 15-20% загуба на тегло настъпва смърт. Системното въздействие на високата температура причинява промени в сърдечно-съдовата система: повишена сърдечна честота, промени в кръвното налягане, отслабване на функционалния капацитет на сърцето. Продължителното излагане на висока температура води до натрупване на топлина в тялото, като същевременно телесната температура може да се повиши до 38-41°C и да настъпи топлинен удар със загуба на съзнание.

Ниски температуримогат да бъдат причините за охлаждане и хипотермия на тялото. При охлаждане в тялото топлообменът намалява рефлекторно и производството на топлина се увеличава. Намаляването на топлопреминаването възниква поради спазъм (стесняване) на кръвоносните съдове, увеличаване на топлинното съпротивление на телесните тъкани. Продължителното излагане на ниска температура води до постоянен съдов спазъм, недохранване на тъканите. Увеличаването на производството на топлина по време на охлаждане се постига чрез усилието на окислителните метаболитни процеси в тялото (понижаването на телесната температура с 1°C се придружава от повишаване на метаболитните процеси с 10°C). Излагането на ниски температури е придружено от повишаване на кръвното налягане, инспираторния обем и намаляване на дихателната честота. Охлаждането на тялото променя въглехидратния метаболизъм. Голямото охлаждане е придружено от понижаване на телесната температура, инхибиране на функциите на органите и телесните системи.

Б. Ядрото и външната обвивка на тялото.

От гледна точка на терморегулацията човешкото тяло може да се представи като съставено от два компонента – външен черупкии домашни ядра.

Ядро- това е част от тялото, която има постоянна температура (вътрешни органи), и черупка- част от тялото, в която има температурен градиент (това са тъкани на повърхностния слой на тялото с дебелина 2,5 cm). Чрез обвивката се осъществява топлообмен между ядрото и околната среда, тоест промените в топлопроводимостта на черупката определят постоянството на температурата на сърцевината. Топлопроводимостта се променя поради промени в кръвоснабдяването и кръвоснабдяването на тъканите на черупката.

Температурата на различните части на ядрото е различна. Например, в черния дроб: 37,8-38,0°C, в мозъка: 36,9-37,8°C. Като цяло основната температура на човешкото тяло е 37,0°С.Това се постига чрез процесите на ендогенна терморегулация, резултатът от които е стабилен баланс между количеството топлина, произведено в тялото за единица време ( производство на топлина) и количеството топлина, разсейвана от тялото за същото време в околната среда ( разсейване на топлината).

Температурата на човешката кожа в различни области варира от 24,4°C до 34,4°C. Най-ниската температура се наблюдава на пръстите на краката, най-високата - в подмишницата. Въз основа на измерване на температурата в подмишницата обикновено се преценява телесната температура в даден момент.

Според осреднените данни средната температура на кожата на гол човек в условия на комфортна температура на въздуха е 33-34°C. Има ежедневни колебания в телесната температура. Амплитудата на трептене може да достигне 1°C. Телесната температура е минимална в ранните сутрешни часове (3-4 часа) и максимална през деня (16-18 часа).

Известен е и феноменът на температурната асиметрия. Наблюдава се в около 54% от случаите, като температурата в лявата подмишница е малко по-висока, отколкото в дясната. Асиметрия е възможна и в други области на кожата, а тежестта на асиметрия над 0,5 ° C показва патология.

Б. Пренос на топлина. Балансът на генериране на топлина и пренос на топлина в човешкото тяло.

Процесите на жизнената дейност на човека са придружени от непрекъснато генериране на топлина в тялото му и отделяне на генерираната топлина в околната среда. Обменът на топлинна енергия между тялото и околната среда се нарича п топлообмен.Производството на топлина и пренос на топлина се дължат на дейността на централната нервна система, която регулира метаболизма, кръвообращението, изпотяването и дейността на скелетните мускули.

Човешкото тяло е саморегулираща се система с вътрешен източник на топлина, в която при нормални условия производството на топлина (количеството генерирана топлина) е равно на количеството топлина, отдадено на външната среда (пренос на топлина). Постоянството на телесната температура се нарича изотерма. Осигурява независимост на метаболитните процеси в тъканите и органите от колебанията в температурата на околната среда.

Вътрешната температура на човешкото тяло е постоянна (36,5-37°C) поради регулирането на интензивността на топлопроизводството и топлопреминаването в зависимост от температурата на външната среда. А температурата на човешката кожа под въздействието на външни условия може да варира в сравнително широки граници.

В човешкото тяло за 1 час се генерира толкова топлина, колкото е необходимо за кипене на 1 литър ледена вода. И ако тялото беше корпус, непроницаем за топлина, тогава за един час телесната температура би се повишила с около 1,5 ° C и след 40 часа щеше да достигне точката на кипене на водата. При тежка физическа работа генерирането на топлина се увеличава няколко пъти повече. Въпреки това телесната ни температура не се променя. Защо? Всичко е за балансиране на процесите на образуване и отделяне на топлина в тялото.

Водещият фактор, определящ нивото на топлинния баланс е температура на околната среда.Когато се отклони от зоната на комфорт, в тялото се установява ново ниво на топлинен баланс, което осигурява изотерма при нови условия на околната среда. Това постоянство на телесната температура се осигурява от механизма терморегулация, включително процеса на генериране на топлина и процеса на отделяне на топлина, които се регулират от невро-ендокринния път.

Г. Концепцията за телесна терморегулация.

терморегулация- това е съвкупност от физиологични процеси, насочени към поддържане на относително постоянство на температурата на ядрото на тялото в условия на променяща се температура на околната среда чрез регулиране на топлопроизводството и преноса на топлина. Терморегулацията е насочена към предотвратяване на нарушения на топлинния баланс на тялото или възстановяването му, ако такива нарушения вече са настъпили, и се извършва по невро-хуморален път.

Общоприето е, че терморегулацията е характерна само за хомойотермични животни (те включват бозайници (включително хора) и птици), чието тяло има способността да поддържа температурата на вътрешните части на тялото на относително постоянно и сравнително високо ниво (около 37-38°C при бозайници) и 40-42°C при птици) независимо от промените в температурата на околната среда.

Механизмът на терморегулация може да бъде представен като кибернетична система за самоконтрол с обратна връзка. Температурните колебания на околния въздух действат върху специални рецепторни образувания ( терморецептори) са чувствителни към температурата. Терморецепторите предават информация за термичното състояние на органа към центровете за терморегулация, от своя страна, центровете за терморегулация чрез нервни влакна, хормони и други биологично активни вещества променят нивото на топлопреминаване и производството на топлина или части от тялото (локална терморегулация), или тялото като цяло. Когато центровете за терморегулация се изключат от специални химикали, тялото губи способността си да поддържа постоянна температура. През последните години тази функция се използва в медицината за изкуствено охлаждане на тялото при сложни хирургични операции на сърцето.

Кожни терморецептори.

Смята се, че човек има около 150 000 студени и 16 000 топлинни рецептора, които реагират на промените в температурата на вътрешните органи. Терморецепторите се намират в кожата, вътрешните органи, дихателните пътища, скелетната мускулатура и централната нервна система.

Терморецепторите на кожата бързо се адаптират и реагират не толкова на самата температура, колкото на нейните промени. Максималният брой рецептори се намира в главата и шията, минималният - на крайниците.

Студените рецептори са по-малко чувствителни и техният праг на чувствителност е 0,012°C (при охлаждане). Прагът на чувствителност на топлинните рецептори е по-висок и възлиза на 0,007°C. Това вероятно се дължи на по-голямата опасност за тялото от прегряване.

Г. Видове терморегулация.

Терморегулацията може да бъде разделена на два основни типа:

1. Физическа терморегулация:

Изпаряване (изпотяване);

Радиация (радиация);

Конвекция.

2. Химическа терморегулация.

Контрактилна термогенеза;

термогенеза без треперене.

Физическа терморегулация(процес, който отвежда топлината от тялото) - осигурява запазване на телесната температура чрез промяна на топлопреминаването на тялото през кожата (проводимост и конвекция), радиация (радиация) и изпаряване на водата. Връщането на постоянно генерирана топлина в тялото се регулира от промяна в топлопроводимостта на кожата, подкожния мастен слой и епидермиса. Преносът на топлина до голяма степен се регулира от динамиката на кръвообращението в топлопроводими и топлоизолационни тъкани. С повишаване на температурата на околната среда изпарението започва да доминира в топлопреноса.

Проводимостта, конвекцията и излъчването са пасивни пътища за пренос на топлина, базирани на законите на физиката. Те са ефективни само ако се поддържа положителен температурен градиент. Колкото по-малка е температурната разлика между тялото и околната среда, толкова по-малко топлина се отделя. При същите показатели или при висока температура на околната среда споменатите начини са не само неефективни, но и тялото се загрява. При тези условия в тялото се задейства само един механизъм за пренос на топлина – изпотяване.

При ниски температури на околната среда (15°C и по-ниски) около 90% от дневния пренос на топлина се осъществява поради топлопроводимост и топлинно излъчване. При тези условия не се появява видимо изпотяване. При температура на въздуха 18-22°C топлопреносът поради топлопроводимостта и топлинното излъчване намалява, но загубата на топлина от тялото се увеличава чрез изпаряване на влагата от повърхността на кожата. Когато температурата на околната среда се повиши до 35 ° C, преносът на топлина чрез радиация и конвекция става невъзможен и телесната температура се поддържа на постоянно ниво единствено чрез изпаряване на водата от повърхността на кожата и алвеолите на белите дробове. При висока влажност, когато изпаряването на водата е затруднено, може да се получи прегряване на тялото и да се развие топлинен удар.

При човек в покой при температура на въздуха около 20 ° C и общ топлопренос, равен на 419 kJ (100 kcal) на час, 66% се губят с помощта на радиация, 19% от изпарението на водата и 15% от общата телесна загуба на топлина чрез конвекция.

Химическа терморегулация(процесът, който осигурява образуването на топлина в тялото) - осъществява се чрез метаболизма и чрез производството на топлина от тъкани като мускули, както и черния дроб, кафявите мазнини, тоест чрез промяна на нивото на генериране на топлина - чрез увеличаване или отслабване на интензивността на метаболизма в клетките на тялото. Когато органичната материя се окислява, се освобождава енергия. Част от енергията отива за синтеза на АТФ (аденозин трифосфатът е нуклеотид, който играе изключително важна роля в метаболизма на енергията и веществата в организма). Тази потенциална енергия може да се използва от организма в по-нататъшната му дейност. Всички тъкани са източник на топлина в тялото. Кръвта, преминаваща през тъканите, се загрява. Повишаването на температурата на околната среда води до рефлекторно намаляване на метаболизма, в резултат на което се намалява генерирането на топлина в тялото. С понижаване на температурата на околната среда интензивността на метаболитните процеси рефлекторно се увеличава и генерирането на топлина се увеличава.

Включването на химическата терморегулация се случва, когато физическата терморегулация е недостатъчна за поддържане на постоянна телесна температура.

Помислете за тези видове терморегулация.

Физическа терморегулация:

Под физическа терморегулацияразбират съвкупността от физиологични процеси, водещи до промяна в нивото на пренос на топлина. Има следните начини за пренос на топлина от тялото към околната среда:

Изпаряване (изпотяване);

Радиация (радиация);

Топлопроводимост (проводимост);

Конвекция.

Нека ги разгледаме по-подробно:

1. Изпаряване (изпотяване):

Изпаряване (изпотяване)- това е връщането на топлинна енергия в околната среда поради изпаряването на потта или влагата от повърхността на кожата и лигавиците на дихателните пътища. При хората потта се отделя постоянно от потните жлези на кожата („забележима“ или жлезиста загуба на вода), лигавиците на дихателните пътища се овлажняват („незабележима“ загуба на вода). В същото време „осезаемата“ загуба на вода от тялото има по-значителен ефект върху общото количество топлина, отделена от изпарението, отколкото „незабележимата“.

При температура на околната среда около 20°C изпарението на влагата е около 36 g/h. Тъй като 0,58 kcal топлинна енергия се изразходва за изпаряване на 1 g вода в човек, лесно е да се изчисли, че при тези условия тялото на възрастен отдава около 20% от цялата разсеяна топлина на околната среда чрез изпаряване . Повишаването на външната температура, извършването на физическа работа, продължителния престой в топлоизолационно облекло повишават изпотяването и то може да се увеличи до 500-2000 g/h.

Човек не понася относително ниска температура на околната среда (32 ° C) във влажен въздух. В напълно сух въздух човек може да остане без забележимо прегряване 2-3 часа при температура 50-55°C. Херметическите облекла (гумени, дебели и др.), които предотвратяват изпаряването на потта, също се понасят лошо: слоят въздух между дрехите и тялото бързо се насища с пари и по-нататъшното изпаряване на потта спира.

Процесът на пренос на топлина чрез изпаряване, въпреки че е само един от методите за терморегулация, има едно изключително предимство - ако външната температура надвишава средната температура на кожата, тогава тялото не може да отдава топлина на външната среда чрез други методи на терморегулация (радиация, конвекция и проводимост), които ще разгледаме по-долу. При тези условия тялото започва да поема топлина отвън и единственият начин за разсейване на топлината е да се увеличи изпарението на влагата от повърхността на тялото. Такова изпаряване е възможно, докато влажността на околния въздух остава под 100%. При интензивно изпотяване, висока влажност и ниска скорост на въздуха, когато потта пада, без да има време да се изпари, да се слее и да се отцеди от повърхността на тялото, преносът на топлина чрез изпаряване става по-малко ефективен.

Когато потта се изпарява, тялото ни освобождава своята енергия. Всъщност, благодарение на енергията на нашето тяло, течните молекули (т.е. потта) разрушават молекулярните връзки и преминават от течно в газообразно състояние. Енергията се изразходва за разрушаване на връзките и в резултат на това телесната температура пада. Хладилникът работи на същия принцип. Той успява да поддържа температура вътре в камерата, много по-ниска от температурата на околната среда. Това става чрез използване на електричество. И ние правим това, използвайки енергията, получена от разграждането на храната.

Контролирането на избора на облекло може да помогне за намаляване на загубата на топлина при изпаряване. Облеклото трябва да се избира въз основа на метеорологичните условия и текущата дейност. Не бъдете мързеливи да свалите излишните дрехи, когато натоварванията се увеличат. Ще се потите по-малко. И не бъдете мързеливи да го сложите отново, когато натоварванията спрат. Махнете защитата от влага и вятър, ако няма дъжд с вятъра, иначе дрехите ще се намокрят отвътре, от потта ви. И при контакт с мокри дрехи, ние губим топлина и чрез топлопроводимост. Водата провежда топлина 25 пъти по-добре от въздуха. Това означава, че в мокри дрехи губим топлина 25 пъти по-бързо. Ето защо е важно дрехите ви да са сухи.

Изпарението се разделя на 2 вида:

но) Неусетно изпотяване(без участието на потните жлези) е изпаряването на вода от повърхността на белите дробове, лигавиците на дихателните пътища и водата, просмукваща се през епитела на кожата (изпаряването от повърхността на кожата се случва дори ако кожата е суха).

През деня през дихателните пътища се изпаряват до 400 ml вода, т.е. тялото губи до 232 kcal на ден. Ако е необходимо, тази стойност може да бъде увеличена поради термичен задух. Около 240 ml вода се просмуква през епидермиса средно на ден. Следователно по този начин тялото губи до 139 kcal на ден. Тази стойност, като правило, не зависи от процесите на регулиране и различни фактори на околната среда.

б) Усещане за изпотяване(с активно участие на потните жлези) - Това е отделяне на топлина чрез изпаряване на потта. Средно на ден се отделят 400-500 ml пот при комфортна температура на околната среда, следователно се отделят до 300 kcal енергия. Изпаряването на 1 литър пот при човек с тегло 75 кг може да понижи телесната температура с 10°C. Въпреки това, ако е необходимо, обемът на изпотяване може да се увеличи до 12 литра на ден, т.е. Чрез изпотяване можете да загубите до 7000 kcal на ден.

Ефективността на изпарението до голяма степен зависи от околната среда: колкото по-висока е температурата и по-ниска влажност, толкова по-висока е ефективността на изпотяването като механизъм за пренос на топлина. При 100% влажност изпаряването е невъзможно. При висока влажност на атмосферния въздух високата температура се понася по-трудно, отколкото при ниска влажност. Във въздуха, наситен с водна пара (например във вана), потта се отделя в големи количества, но не се изпарява и се оттича от кожата. Такова изпотяване не допринася за отделянето на топлина: само тази част от потта, която се изпарява от повърхността на кожата, е важна за преноса на топлина (тази част от потта е ефективно изпотяване).

2. Радиация (радиация):

Излъчване (радиация)- това е метод за пренос на топлина към околната среда от повърхността на човешкото тяло под формата на електромагнитни вълни от инфрачервения диапазон (a \u003d 5-20 микрона). Радиацията отдава енергия на всички обекти, чиято температура е над абсолютната нула. Електромагнитното излъчване свободно преминава през вакуум, атмосферният въздух също може да се счита за „прозрачен“ за него.

Както знаете, всеки обект, който се нагрява над температурата на околната среда, излъчва топлина. Всички го усетиха, докато седяха до огъня. Огънят излъчва топлина и нагрява предмети наоколо. В този случай огънят губи топлината си.

Човешкото тяло започва да излъчва топлина веднага щом температурата на околната среда падне под температурата на повърхността на кожата. За да се предотврати загубата на топлина от радиация, откритите части на тялото трябва да бъдат защитени. Това се прави с облеклото. Така създаваме слой въздух в дрехите между кожата и околната среда. Температурата на този слой ще бъде равна на температурата на тялото и загубата на топлина от радиация ще намалее. Защо загубата на топлина не спира напълно? Защото сега нагрятите дрехи ще излъчват топлина, губейки я. И дори да облечете още един слой дрехи, няма да спрете радиацията.

Количеството топлина, разсейвана от тялото в околната среда чрез радиация, е пропорционално на повърхността на радиацията (повърхностната площ на тялото, която не е покрита с дрехи) и разликата между средните температури на кожата и околната среда . При температура на околната среда 20°C и относителна влажност на въздуха 40-60%, тялото на възрастен човек разсейва чрез излъчване около 40-50% от общата отделена топлина. Ако температурата на околната среда надвишава средната температура на кожата, човешкото тяло чрез поглъщане на инфрачервените лъчи, излъчвани от околните предмети, се затопля.

Преносът на топлина чрез излъчване се увеличава с понижаване на температурата на околната среда и намалява с нейното повишаване. При условия на постоянна температура на околната среда радиацията от повърхността на тялото се увеличава с повишаване на температурата на кожата и намалява с нейното намаляване. Ако средните температури на повърхността на кожата и околната среда се изравнят (температурната разлика става равна на нула), тогава преносът на топлина чрез излъчване става невъзможен.

Възможно е да се намали топлопреминаването на тялото чрез радиация чрез намаляване на повърхността на радиацията - промяна в позицията на тялото. Например, когато кучето или котката им е студено, те се свиват на топка, като по този начин намаляват повърхността за пренос на топлина; когато е горещо, животните, напротив, заемат позиция, в която повърхността за пренос на топлина се увеличава до максимум. Човек не е лишен от този метод на физическа терморегулация, „свиване на топка“, докато спи в студена стая.

3. Топлопроводимост (проводимост):

Топлопроводимост (проводимост)- това е начин на пренос на топлина, който се осъществява при контакт, контакт на човешкото тяло с други физически тела. Количеството топлина, отделено от тялото на околната среда по този начин, е пропорционално на разликата в средните температури на контактуващите тела, площта на контактните повърхности, времето на топлинен контакт и топлопроводимостта на контактуващите тела. тяло.

Загубата на топлина чрез проводимост възниква при директен контакт със студен предмет. В този момент тялото ни отделя топлината си. Скоростта на топлинните загуби е силно зависима от топлопроводимостта на обекта, с който сме в контакт. Например, топлопроводимостта на камъка е 10 пъти по-висока от тази на дървото. Следователно, седейки на камък, ще загубим топлина много по-бързо. Сигурно сте забелязали, че седенето на камък е някак си по-студено от седенето на дънер.

Решение? Изолирайте тялото си от студени предмети, като използвате лоши топлопроводници. Просто казано, например, ако пътувате в планината, след това се настанете на спирка, седнете на туристически килим или пакет дрехи. През нощта не забравяйте да поставите туристически килим под спалния чувал, който отговаря на метеорологичните условия. Или, в краен случай, дебел слой суха трева или игли. Земята провежда (и следователно „отнема“) топлината добре и се охлажда много през нощта. През зимата не вземайте метални предмети с голи ръце. Използвайте ръкавици. При силни студове може да се получи локално измръзване от метални предмети.

Сухият въздух, мастната тъкан се характеризират с ниска топлопроводимост и са топлоизолатори (лоши топлопроводници). Облеклото намалява преноса на топлина. Загубата на топлина се предотвратява от слоя неподвижен въздух, който е между дрехите и кожата. Топлоизолационните свойства на облеклото са толкова по-високи, колкото по-фина е клетъчната структура на неговата структура, която съдържа въздух. Това обяснява добрите топлоизолационни свойства на вълненото и коженото облекло, което дава възможност на човешкото тяло да намали разсейването на топлината чрез топлопроводимост. Температурата на въздуха под дрехите достига 30°C. Обратно, голото тяло губи топлина, тъй като въздухът на повърхността му непрекъснато се променя. Поради това температурата на кожата на голите части на тялото е много по-ниска от тази на облечените.

Влажният въздух, наситен с водна пара, се характеризира с висока топлопроводимост. Следователно престоят на човек в среда с висока влажност при ниска температура е придружен от увеличаване на телесните топлинни загуби. Мокрото облекло също губи своите изолационни свойства.

4. Конвекция:

Конвекция- това е метод за пренос на топлина на тялото, осъществяван чрез пренос на топлина от движещи се частици въздух (вода). Разсейването на топлината чрез конвекция изисква въздушен поток около повърхността на тялото с температура, по-ниска от тази на кожата. В същото време слоят въздух в контакт с кожата се нагрява, намалява плътността й, издига се и се заменя с по-студен и по-плътен въздух. При условия, когато температурата на въздуха е 20°C и относителната влажност 40-60%, тялото на възрастен човек разсейва около 25-30% топлина в околната среда чрез топлопроводимост и конвекция (основна конвекция). С увеличаване на скоростта на движение на въздушните потоци (вятър, вентилация) интензивността на топлопредаване (принудителна конвекция) също се увеличава значително.

Същността на процеса на конвекция се крие в следното- тялото ни загрява въздуха близо до кожата; загрятият въздух става по-лек от студения въздух и се издига нагоре и се заменя със студен въздух, който отново се нагрява, става по-лек и се измества от следващата порция студен въздух. Ако нагрятият въздух не се улавя с помощта на дрехи, тогава този процес ще бъде безкраен. Всъщност не дрехите ни затоплят, а въздухът, който задържа.

Когато духа вятър, ситуацията се влошава. Вятърът носи огромни порции незагрят въздух. Дори когато облечем топъл пуловер, вятърът не прави нищо, за да изхвърли топлия въздух от него. Същото се случва, когато се движим. Тялото ни се „разбива“ във въздуха и то се движи около нас, действайки като вятър. Това също умножава топлинните загуби.

Какво е решението? Носете ветроустойчив слой: ветровка и ветроустойчиви панталони. Не забравяйте да предпазите врата и главата си. Поради активното кръвообращение на мозъка, шията и главата са най-нагрятите части на тялото, така че загубата на топлина от тях е много голяма. Също така в студено време трябва да се избягват ветровитите места както по време на шофиране, така и при избор на място за спане.

Химическа терморегулация:

Химическа терморегулациягенерирането на топлина се осъществява поради промяна в нивото на метаболизма (окислителни процеси), причинена от мускулни микровибрации (осцилации), което води до промяна в образуването на топлина в тялото.

Източникът на топлина в тялото са екзотермичните реакции на окисление на протеини, мазнини, въглехидрати, както и хидролизата на АТФ (аденозин трифосфатът е нуклеотид, който играе изключително важна роля в метаболизма на енергията и веществата в организма; първо от всички, това съединение е известно като универсален източник на енергия за всички биохимични процеси, протичащи в живите системи). При разграждането на хранителните вещества част от освободената енергия се натрупва в АТФ, част се разсейва под формата на топлина (първичната топлина е 65-70% от енергията). Когато се използват високоенергийни връзки на АТФ молекули, част от енергията отива за извършване на полезна работа, а част се разсейва (вторична топлина). По този начин два топлинни потока - първичен и вторичен - са производство на топлина.

Химическата терморегулация е от съществено значение за поддържане на постоянна телесна температура както при нормални условия, така и при промяна на температурата на околната среда. При хората се забелязва увеличаване на генерирането на топлина поради увеличаване на интензивността на метаболизма, по-специално, когато температурата на околната среда стане по-ниска от оптималната температура или зоната на комфорт. За човек в обикновено светло облекло тази зона е в диапазона 18-20°C, а за гол човек е 28°C.

Оптималната температура по време на престой във вода е по-висока, отколкото във въздуха. Това се дължи на факта, че водата, която има висок топлинен капацитет и топлопроводимост, охлажда тялото 14 пъти повече от въздуха, следователно в хладна вана метаболизмът се увеличава значително повече, отколкото при излагане на въздух при същата температура.

Най-интензивното генериране на топлина в тялото се случва в мускулите. Дори ако човек лежи неподвижен, но с напрегнати мускули, интензивността на окислителните процеси и в същото време генерирането на топлина се увеличава с 10%. Малката физическа активност води до увеличаване на генерирането на топлина с 50-80%, а тежката мускулна работа - с 400-500%.

Черният дроб и бъбреците също играят важна роля в химическата терморегулация. Кръвната температура на чернодробната вена е по-висока от кръвната температура на чернодробната артерия, което показва интензивно генериране на топлина в този орган. Когато тялото се охлади, производството на топлина в черния дроб се увеличава.

Ако е необходимо да се увеличи производството на топлина, освен възможността за получаване на топлина отвън, тялото използва механизми, които увеличават производството на топлинна енергия. Тези механизми включват контрактилниИ термогенеза без треперене.

1. Контрактилна термогенеза.

Този тип терморегулация работи, когато ни е студено и трябва да повишим телесната си температура. Този метод е включен в мускулна контракция. С мускулната контракция се увеличава хидролизата на АТФ, следователно се увеличава потокът от вторична топлина, която отива за затопляне на тялото.

Произволната активност на мускулния апарат възниква главно под влиянието на мозъчната кора. В същото време е възможно увеличаване на производството на топлина с 3-5 пъти в сравнение със стойността на основния обмен.

Обикновено, когато температурата на средата и кръвната температура се понижат, първата реакция е повишаване на терморегулаторния тонус(косата по тялото „настръхва“, появяват се „настръхване“). От гледна точка на механиката на свиване, този тон е микровибрация и ви позволява да увеличите производството на топлина с 25-40% от първоначалното ниво. Обикновено в създаването на тонуса участват мускулите на шията, главата, багажника и крайниците.

При по-значителна хипотермия терморегулаторният тонус се превръща в специален вид мускулна контракция - мускулна студена тръпка, при което мускулите не извършват полезна работа и тяхното съкращаване е насочено единствено към генериране на топлина Студеното треперене е неволна ритмична дейност на повърхностно разположени мускули, в резултат на което се засилват значително метаболитните процеси на тялото, консумацията на кислорода и въглехидратите от мускулната тъкан се увеличава, което води до увеличаване на производството на топлина. Треперенето често започва с мускулите на шията, лицето. Това се дължи на факта, че на първо място трябва да се повиши температурата на кръвта, която тече към мозъка. Смята се, че производството на топлина по време на студено треперене е 2-3 пъти по-високо, отколкото при доброволна мускулна активност.

Описаният механизъм работи на рефлексно ниво, без участието на нашето съзнание. Но можете да повишите телесната температура с помощта на съзнателна двигателна активност. При извършване на физическа активност с различна мощност производството на топлина се увеличава 5-15 пъти в сравнение с нивото на почивка. През първите 15-30 минути продължителна работа температурата на сърцевината се повишава доста бързо до относително стационарно ниво, а след това остава на това ниво или продължава да се повишава бавно.

2. Термогенеза без треперене:

Този тип терморегулация може да доведе както до повишаване, така и до понижаване на телесната температура. Осъществява се чрез ускоряване или забавяне на катаболитните метаболитни процеси (окисляване на мастни киселини). А това от своя страна ще доведе до намаляване или увеличаване на производството на топлина. Благодарение на този тип термогенеза нивото на производство на топлина в човек може да се увеличи 3 пъти в сравнение с нивото на основния метаболизъм.

Д. Контрол на терморегулацията.

Хипоталамус.

Играе основна роля в терморегулацията хипоталамус. Той съдържа основните центрове на терморегулация, които координират многобройни и сложни процеси, които осигуряват запазване на телесната температура на постоянно ниво.

Хипоталамус- това е малка област в диенцефалона, която включва голям брой групи клетки (над 30 ядра), които регулират невроендокринната дейност на мозъка и хомеостазата (способността да се поддържа постоянството на вътрешното състояние) на тялото. Хипоталамусът е свързан чрез невронни пътища с почти всички части на централната нервна система, включително кората, хипокампуса, амигдалата, малкия мозък, мозъчния ствол и гръбначния мозък. Заедно с хипофизната жлеза хипоталамусът образува хипоталамо-хипофизната система, в която хипоталамусът контролира освобождаването на хипофизните хормони и е централната връзка между нервната и ендокринната системи. Той отделя хормони и невропептиди и регулира функции като глад и жажда, телесна терморегулация, сексуално поведение, сън и будност (циркадни ритми). Последните проучвания показват, че хипоталамусът играе важна роля в регулирането на висши функции, като памет и емоционално състояние, и по този начин участва във формирането на различни аспекти на поведението.

Разрушаването на центровете на хипоталамуса или нарушаването на нервните връзки води до загуба на способността за регулиране на телесната температура.

Предният хипоталамус съдържа неврони, които контролират преноса на топлина.(осигуряват физическа терморегулация - вазоконстрикция, изпотяване).При унищожаване на невроните на предния хипоталамус тялото не понася високи температури, но физиологичната активност се запазва при студени условия.

Невроните на задния хипоталамус контролират процесите на производство на топлина(осигуряват химична терморегулация - повишено топлоотдаване, мускулни тремори) При тяхното увреждане се нарушава способността за повишаване на енергийния метаболизъм, така че тялото не понася добре студа.

Термочувствителните нервни клетки на преоптичната област на хипоталамуса директно "измерват" температурата на артериалната кръв, протичаща през мозъка, и са силно чувствителни към температурните промени (те са в състояние да разграничат разликата в кръвната температура от 0,011°C). Съотношението на студо- и топлочувствителните неврони в хипоталамуса е 1:6, така че централните терморецептори се активират предимно при повишаване на температурата на "ядрото" на човешкото тяло.

Въз основа на анализа и интегрирането на информация за стойността на температурата на кръвта и периферните тъкани, средната (интегрална) стойност на телесната температура непрекъснато се определя в преоптичната област на хипоталамуса. Тези данни се предават чрез интеркаларни неврони към група неврони в предния хипоталамус, които задават определено ниво на телесна температура в тялото – „точката на настройка“ на терморегулацията. Въз основа на анализа и сравнението на стойностите на средната телесна температура и зададената стойност на температурата, която трябва да се регулира, механизмите на „зададената точка“ чрез ефекторните неврони на задния хипоталамус въздействат върху процесите на топлопреминаване или производство на топлина, за да се приведе действителната и зададената температура в съответствие.

По този начин, благодарение на функцията на центъра за терморегулация, се установява баланс между производство на топлина и топлопредаване, което прави възможно поддържането на телесната температура в оптималните граници за живота на тялото.

Ендокринна система.

Хипоталамусът контролира процесите на производство на топлина и пренос на топлина, като изпраща нервни импулси към ендокринните жлези, главно щитовидната и надбъбречните жлези.

Участие щитовидната жлезав терморегулацията се дължи на факта, че влиянието на ниската температура води до повишено освобождаване на нейните хормони (тироксин, трийодтиронин), които ускоряват метаболизма и следователно генерирането на топлина.

Роля надбъбречни жлезисвързани с освобождаването им в кръвта на катехоламини (адреналин, норепинефрин, допамин), които, засилвайки или намалявайки оксидативните процеси в тъканите (например мускулите), увеличават или намаляват производството на топлина и свиват или увеличават кожните съдове, променяйки нивото на топлина прехвърляне.