19.12
Thermosensatie
Perifere thermosensatie is de perceptie van de externe temperatuur. Een verandering in temperatuur (op het oppervlak van de huid en andere weefsels) w…
- [Verteller] De perifere thermosensatie, de waarneming van de externe temperatuur, begint bij de huid. De vrije zenuwuiteinden die zich op verschillende diepten bevinden, bevatten thermoreceptoren, afgesloten ionenkanalen van het kortstondige receptorpotentiaal, of TRP-familie. Receptoren zijn gewijd aan specifieke temperaturen.
Bijvoorbeeld, in de warmtegevoelige groep wordt de eerste receptor die ontdekt is, TRPV1, geactiveerd bij temperaturen hoger dan 42 graden Celsius. Interessant genoeg, heeft TRPV1 ook een bindingsplaats voor capsaïcine, de actieve component van chilipepers. Wanneer een specifieke temperatuur ervoor zorgt dat er voldoende TRP-ionenkanalen openen, depolariseert het de zenuwuiteinden en zet het de temperatuur om in elektrische signalen.
De temperatuur wordt dus bepaald door de mate van activiteit. Naarmate de temperatuur stijgt, neemt het afvuren toe in warmtedetecterende vezels en neemt het af in kou-detecterende vezels. Onschadelijke warme en koude informatie reizen apart via kleine, niet-gemyeliniseerde C-vezels die de signalen langzaam geleiden.
Kou kan ook vervoerd worden door toegewijde snelle, gemyeliniseerde A-delta-axonen. Pijnlijke temperatuurinformatie wordt overgebracht door C en A delta-axonen, die niet in warm en koud worden gescheiden. Alle thermo afferenten betreden de achterwortelganglia bij de wervelkolom.
Hier wordt de informatie gekruist, dat wil zeggen dat ze van kant verandert, voordat ze naar de hypothalamus wordt gestuurd. Van daaruit wordt onschadelijke temperatuurinformatie naar de orbitofrontale cortex gestuurd en wordt pijnlijke temperatuurinformatie verwerkt in de anterieure cingulate cortex.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What are TRP receptors and where are they located in the skin?
TRP (Transient Receptor Potential) receptors are temperature-sensitive ion channels located on free nerve endings in the skin at varying depths. Cold-detecting receptors sit closer to the skin surface than warm-detecting ones. These gated ion channels transduce temperature changes into electrical signals that the nervous system interprets as thermal sensations, functioning as part of the sensory system and perception.
Q2: How do cold receptors like TRPM8 and TRPA1 differ in their temperature sensitivity?
TRPM8 receptors respond to innocuous cold between 10-26°C and are activated by menthol, explaining mint's cool sensation. TRPA1 receptors activate at noxious cold below 17°C, producing painful cold sensations. Both receptor types allow the nervous system to distinguish between comfortable coolness and dangerous freezing temperatures.
Q3: Why does capsaicin from chili peppers create a burning sensation?
Capsaicin binds to TRPV1 receptors, which normally activate at temperatures above 42°C. By binding to these heat-sensitive receptors, capsaicin triggers the same neural response as actual heat, creating a burning sensation without changing the food's temperature. This explains why spicy foods feel hot despite being room temperature.
Q4: How does temperature information travel from the skin to the brain?
Innocuous warm and cold signals travel separately via unmyelinated C-fibers and myelinated A-delta fibers, which conduct at different speeds. All temperature signals enter the dorsal root ganglion at the spine, where they decussate (switch sides) before reaching the hypothalamus. From there, innocuous signals reach the orbitofrontal cortex, while painful temperature information reaches the anterior cingulate cortex.
Q5: What is the temperature range where humans first consciously detect warmth and cold?
Humans first consciously detect coldness around 31°C and warmth around 34°C. This narrow range between 31-34°C is similar to normal skin surface temperature and may feel neutral. Pain from cold emerges below 12°C, while pain from heat begins above 45°C, creating distinct perceptual thresholds.
Q6: How do warm-detecting receptors like TRPV3 and TRPM2 respond to different temperatures?
Multiple warm receptors detect innocuous heat at overlapping but distinct ranges: TRPM2 activates at 23-38°C, TRPV4 at 27-34°C, and TRPV3 at 33-40°C. This receptor diversity allows fine discrimination of comfortable warmth. TRPV1 and TRPV2 detect painful heat above 42°C and 52°C respectively, protecting against tissue damage.
Q7: How does temperature depolarize nerve endings and create electrical signals?
When temperature activates TRP ion channels, they open and allow cations to flow into nerve endings, depolarizing the membrane. This depolarization converts thermal energy into electrical signals. Temperature is coded by the firing rate: as temperature increases, warm-detecting fibers fire faster while cold-detecting fibers fire slower, allowing the brain to interpret temperature intensity.