19.12: 열감각

말초 열감각(peripheral thermosensation)은 외부 온도에 대한 인식입니다. 온도 변화(피부 및 기타 조직의 표면)는 일시적 수용체 전위 수용체(Transient Receptor Potential receptor, 줄여서 TRP receptor; TRP 수용체)라는 온도 민감 이온 채널(temperature-sensitive ion channel)군에 의해 감지됩니다. 이 수용체는 자유 신경 끝에 있습니다. 낮은 온도를 감지하는 수용체는 온기를 감지하는 신경 끝이 보다 피부 표면에 더 가깝습니다. 이러한 열TRP 채널(thermoTRP channel)은 온도에 선택적(temperature selective)이기는 하지만 상대적으로 비선택적인 양이온 투과성(non-selective cation permeability)을 가집니다.

냉 수용체

추위에 의해 활성화되는 수용체에는 적어도 세 가지 종류가 있는데, 그 중 TRPM8과 TRPA1은 특히 민감합니다. TRPM8은 온도에 민감한 범위가 약 10-26^oC (50-79^oF)이며, 비통증 또는 무해한 냉기의 인식과 크게 관련이 있습니다. 민트 잎에서 발견되는 화합물인 멘톨(menthol)은 또한 이 수용체를 활성화할 수 있는데, 이것은 왜 이 맛이 종종 차갑게 인식되는지 설명합니다. 통증이 느껴질 정도로 온도가 낮으면(즉, 유해한 추위), TRPA1 수용체가 활성화합니다. TRPA1 수용체는 17^oC (~63 ^oF) 미만의 온도에 반응합니다.

온 수용체

열에 반응하는 수용체는 적어도 7개가 있습니다. 이 중 5개는 다음과 같이 무해한 온기 범위의 온도에 반응합니다: TRPM2 (23-38 ^oC, 또는 ~73-100^oF), TRPC5 (26-38 ^oC, 또는 ~79-100^oF, TRPV4 (27-34 ^oC, 또는 ~81-93 ^oF), TRPV3 (33-40 ^oC, 또는 ~91-104 ^oF), and TRPM3 (> 40 ^oC, 또는 104 ^oF). 고통스러운(즉, 유해한) 열은 42^oC (~108 ^oF) 이상의 온도에 반응하는 TRPV1 수용체에 의해 감지됩니다. TRPV1 수용체는 고추에서 발견되는 화합물인 캡사이신에 잘 반응하기 때문에 처음 발견되었습니다. 멘톨이나 추위와 마찬가지로 캡사이신은 온도를 변화시키지 않고 열에 대한 인식을 제공합니다. TRPV2 수용체는 52^oC (~126 ^oF) 이상의 매우 뜨겁고 고통스러운 온도(즉, 극도의 유해한 열)에 반응합니다.

신호전달과 신호 경로

온도 정보는 신경 끝단의 전기 신호로 변환됩니다. 신경이 온도 정보를 전달할 때, 무해한 온기와 무해한 냉기 정보는 뇌에 도달할 때까지 분리되어 보관됩니다. 냉기 신호는 냉기 신호 전용 수초화(myelination; 미엘린화)된 Aδ 섬유(Aδ fiber)에 의해 빠르게 전파되고, 또 다른 냉기 신호 전용 수초화되지 않은 C-섬유(C-fiber)에 의해 느리게 전파됩니다. 온기 신호는 온기 신호 전용 수초화되지 않은 C-섬유에 의해 전달됩니다. 촉각 정보처럼 몸의 왼쪽에서 온 온도 정보는 오른쪽 반구에서 처리됩니다. 그 신호는 시상하부(hypothalamus)로 전달되기 전에 척수에서 X자로 교차(decussate)합니다. 그리고 시상하부에서 온도 정보는 떨거나 땀 흘리는 것과 같은 신체 기능을 조절하거나 조정하는 데 사용됩니다. 무해한 온기와 냉기 신호는 마침내 몇 개의 겉질 영역, 특히 안와전두피질(orbitofrontal cortex)로 전달됩니다.

고통스러운 온도 정보는 무해한 온도 정보와 다른 경로를 사용합니다. 고통스러운 온도 정보는 온도에 특정되지 않고 온기와 냉기 신호 모두 전달할 수 있는 C 섬유와 Aδ 섬유를 사용합니다. 이 섬유는 무해한 온도 신호처럼 척수에서 교차하고 시상하부로 보내집니다. 그리고 그 정보는 시상하부에서 고통스러운 추위나 뜨거운 것에 대한 인식을 생성하는 전대상피질(anterior cingulate cortex)로 보내집니다.

연구에 따르면, 사람은 약 31^oC와 34^oC에서 냉기와 온기를 먼저 감지한다고 합니다. 31^oC와 34^oC 사이의 범위는 피부의 표면 온도와 비슷하며 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 냉기와 온기로 인한 통증은 각각 약 >12^oC와 >45^oC의 온도에서 인식됩니다.