Back to chapter

19.12:

熱感覚

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Thermosensation

Languages

Share

末梢温感は 外気温の知覚で 肌から始まります 様々な深さに位置する 自由神経終末には 温度受容器 過性レセプター電位(TRP)科の 開閉型のイオンチャンネルが含まれます 受容体は特定の温度に 割り当てられています 例えば感熱群では 最初に見えてくる受容体のTRPV1は 摂氏42度より高い温度で 活性化されます 興味深いことに TRPV1には 唐辛子の活性成分の カプサイシンの結合部位もあります 特定の温度で 十分なTRPイオンチャネルが開くと 神経終末を脱分極し 温度を電気信号に変換します それで温度は 活動率によって符号化されます 温度が上昇すると 暖かさの検出繊維細胞では発火が増し 冷たさの検出繊維細胞では減少します 無害な温かさの情報と冷たさの情報は 信号をゆっくり伝達する 小さな無髄C線維を介して 別々に移動します 寒さの情報は 専用の高速有髄Aデルタ軸索でも 行うことができます 痛みを伴う温度情報は C軸とA軸の軸索により運ばれ 熱さと冷たさには分けられません すべての熱求心性神経は 脊椎で後根神経節に入ります ここでは情報が切り離され 視床下部に送られる前に 側を切り替えます そこから 無害な温度情報が 眼窩前頭皮質に送られます そして痛みを伴う温度情報は 前帯状皮質で処理されます

19.12:

熱感覚

末梢の温度感覚は、外部の温度を認識することです。皮膚やその他の組織の表面の温度変化は、TRP(Transient Receptor Potential)受容体と呼ばれる温度感受性の高いイオンチャネルによって検出されます。これらの受容体は、自由な神経終末に存在します。冷たい温度を感知する神経終末は、暖かい温度を感知する神経終末よりも皮膚の表面に近いです。これらのサーモTRPチャネルは、温度選択性がある一方で、比較的非選択的なカチオン透過性を持っています。

冷感受容体

寒さで活性化される受容体は少なくとも3種類ありますが、その中でもTRPM8とTRPA1は特に敏感です。TRPM8は約10-26oC(50-79oF)の温度感受性を持ち、痛みを伴わない、あるいは無害な寒さの知覚に大きく関係しています。ミントの葉に含まれる成分であるメントールもこの受容体を活性化することができ、ミントの香りが冷たいと感じられる理由の一つとなっています。TRPA1受容体は、痛みを感じるほどの低温(不快な寒さ)になると活性化されます。TRPA1受容体は、17 oC (~63 oF)よりも低い温度に応答します。

ホットレセプター

熱に反応する受容体は少なくとも7つあります。そのうち、5つは次のように無害な暖かさの範囲の温度に反応します。TRPM2(23-38 oC, or ~73-100oF)、TRPC5(26-38 oC, or ~79-100oF), TRPV4(27-34 oC, or ~81-93 oF)、TRPV3(33-40 oC, or ~91-104 oF)、TRPM3(> 40 oC、または104 oF)) 。痛みを伴う熱は、42oC以上の温度に反応するTRPV1受容体によって検出されます。TRPV1受容体は、唐辛子に含まれる化合物であるカプサイシンによく反応することから発見されました。カプサイシンは、メントールや風邪のように、温度を変えずに熱さを感じさせます。TRPV2受容体は、52 oC (~126 oF) 以上の非常に熱くて痛い温度 (すなわち、極度の不快な熱) に反応します。

伝達経路とシグナル伝達経路

温度情報は神経終末で電気信号に変換されます。神経が温度情報を伝えるとき、無害な暖かい情報と冷たい情報は、脳に到達するまで分離されています。冷たい信号は、素早く信号を永続させる専用の有髄のAδ線維と、ゆっくりとした無髄のC線維によって運ばれます。温かい信号は、無髄のC線維によって運ばれます。触覚情報と同様に、左半身からの温度情報は右脳半球で処理されます。信号は脊髄で分岐した後、視床下部に伝達されます。視床下部では、その情報をもとに、震えや発汗などの身体機能の調節が行われます。無害な温冷信号は、最終的にいくつかの皮質領域(特に眼窩前頭皮質)に伝達されます。

痛みを伴う温度情報は、温度に依存しないC線維とA線維を使って別の経路をたどります。無害な温度信号と同様に、これらの情報は脊髄で分岐し、視床下部に送られます。視床下部から前帯状皮質に情報が送られ、痛みを伴う寒さや暑さを知覚するようになります。

研究によると、個人が初めて意識的に冷たさや暖かさを感じるのは、それぞれ31oCと34oCくらいだと言われています。31oと34oの間は、皮膚の表面温度に近いため、気づかないこともあります。冷たさや熱さによる痛みは、それぞれ約<12oCと>45oCの温度で感じられます。

Suggested Reading

Palkar, Radhika, Erika K. Lippoldt, and David D. McKemy. “The Molecular and Cellular Basis of Thermosensation in Mammals.” Current Opinion in Neurobiology 34 (October 2015): 14–19. [Source]

Mischkowski, Dominik, Esther E. Palacios-Barrios, Lauren Banker, Troy C. Dildine, and Lauren Y. Atlas. “Pain or Nociception? Subjective Experience Mediates the Effects of Acute Noxious Heat on Autonomic Responses.” PAIN 159, no. 4 (April 2018): 699. [Source]