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19.12: 열 감지
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Thermosensation
 
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19.12: Thermosensation

19.12: 열 감지

Peripheral thermosensation is the perception of external temperature. A change in temperature (on the surface of the skin and other tissues) is detected by a family of temperature-sensitive ion channels called Transient Receptor Potential, or TRP, receptors. These receptors are located on free nerve endings. Those detecting cold temperatures are closer to the surface of the skin than the nerve endings detecting warmth. These thermoTRP channels, while temperature selective, have relatively non-selective cation permeability.

Cold Receptors

There are at least three types of receptors that are activated by cold, of which TRPM8 and TRPA1 are particularly sensitive. TRPM8 has a temperature sensitive range of about 10-26 oC (50-79 oF), and is largely associated with the perception of non-painful, or innocuous, cold. Menthol, a compound found in mint leaves, can also activate this receptor, which helps explain why this flavor is often perceived as cool. When temperatures are low enough to feel painful (i.e., noxious cold), TRPA1 receptors are activated. TRPA1 receptors respond to any temperature lower than 17 oC (~63 oF).

Hot Receptors

There are at least seven receptors that respond to heat. Of these, five respond to temperatures in the innocuous warmth range: 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), and TRPM3 (> 40 oC, or 104 oF). Painful (i.e., noxious) heat is detected by TRPV1 receptors, which respond to temperatures greater than 42 oC (~108 oF). The TRPV1 receptor was first discovered because it responds well to capsaicin, a compound found in chili peppers. Like menthol and cold, capsaicin provides the perception of heat without changing the temperature. TRPV2 receptors respond to very hot and painful temperatures (i.e., extreme noxious heat), those greater than 52 oC (~126 oF).

Transduction and Signaling Paths

Temperature information is transduced into electrical signals in the nerve endings. When nerves carry temperature information, the innocuous warm and cold information is kept separate until it reaches the brain. Cold signals are carried by dedicated myelinated Aδ fibers that perpetuate signals quickly, as well as slower, unmyelinated C-fibers. Warmth signals are carried by their own unmyelinated C-fibers. Like touch information, temperature information from the left side of the body is processed in the right brain hemisphere. The signal decussates in the spinal cord before being relayed to the hypothalamus. There, the information is used to regulate or adjust bodily functions, like shivering or sweating. Innocuous warm and cold signals are finally relayed to several cortical areas—notably the orbitofrontal cortex.

Painful temperature information takes a separate path, using C and Aδ fibers that are not temperature specific and can carry both hot and cold signals. Like innocuous temperature signals, they decussate in the spinal cord and are sent to the hypothalamus. From the hypothalamus, the information is sent to the anterior cingulate cortex, which generates the perception of painful cold or hot.

Studies suggest that individuals first consciously detect a feeling of coldness and warmness at about 31 oC and 34 oC, respectively. The range between 31o and 34o is similar to the surface temperature of the skin and may not be noticeable. Pain from coldness and heat is perceived at temperatures of about <12 oC and >45 oC, respectively.

주변 열감각은 외부 온도의 지각입니다. 온도의 변화 (피부와 다른 조직의 표면에) 일시적인 수용체 잠재력, 또는 TRP, 수용체라는 온도 에 민감한 이온 채널의 가족에 의해 감지됩니다. 이 수용체는 무료 신경 엔딩에 있습니다. 차가운 온도를 검출하는 사람들은 온기를 감지하는 신경 엔딩보다 피부 표면에 더 가깝습니다. 이러한 열온TRP 채널은 온도 선택적이지만 상대적으로 비선택적 양이온 투과성을 가합니다.

콜드 수용체

TRPM8과 TRPA1이 특히 민감한 감기에 의해 활성화되는 수용체의 적어도 3가지 유형이 있습니다. TRPM8은 약 10-26 oC (50-79 oF)의 온도 민감 범위를 가지며, 주로 고통스럽지 않거나 무해한 추위에 대한 인식과 관련이 있습니다. 민트 잎에서 발견되는 화합물인 멘톨(Menthol)은 이 수용체를 활성화할 수 있으며, 이는 이 맛이 종종 시원하다고 인식되는 이유를 설명하는 데 도움이 됩니다. 온도가 충분히 낮으면 고통스럽지 만 (즉, 유해한 감기), TRPA1 수용체가 활성화됩니다. TRPA1 수용체는 17 o C (~63 oF)보다 낮은 온도에반응합니다.

뜨거운 수용체

열에 반응 하는 적어도 7 개의 수용 체가 있다. 이 중, 5개의 무해한 온기 범위의 온도에 반응: TRPM2 (23-38 oC, 또는 ~73-100oF), TRPC5 (26-38 oC, 또는 ~ 79-100oF, TRPV4 (27-34 oC, 또는 ~81-93 oF), TRPV3 (33-40 oC, 또는 ~91-104 o F), 및 TRPM3 (91-104 oF), 및 TRPM3 (> 40 o)또는 F4 o 고통스러운 (즉, 유해) 열은 42 oC (~108 oF)보다 큰 온도에 반응하는 TRPV1 수용체에 의해 검출됩니다. TRPV1 수용체는 고추 고추에서 발견되는 화합물인 캡사이신에 잘 반응하기 때문에 처음 발견되었습니다. 멘톨과 추위처럼 캡사이신은 온도를 변경하지 않고 열에 대한 인식을 제공합니다. TRPV2 수용체는 매우 뜨겁고 고통스러운 온도 (즉, 극단적 인 유해 열)에반응하며 52 o C (~126 oF)를 초과합니다.

트랜스유도 및 신호 경로

온도 정보는 신경 종말의 전기 신호로 변환됩니다. 신경이 온도 정보를 전달할 때, 무해한 따뜻하고 차가운 정보는 뇌에 도달할 때까지 별도로 유지됩니다. 콜드 신호는 신호를 빠르게 영속시키는 전용 골수화 Aδ 섬유뿐만 아니라 느리고 미켈라인 C 섬유에 의해 운반됩니다. 따뜻함 신호는 자신의 미근한 C 섬유에 의해 수행됩니다. 터치 정보와 마찬가지로, 신체의 왼쪽에서 온도 정보는 오른쪽 뇌 반구에서 처리됩니다. 신호는 시상 하부에 전달되기 전에 척수에 있는 감소합니다. 거기에서, 정보는 체기능을 조절하거나 조정하는 데 사용됩니다, 떨거나 땀을 흘리는 것과 같은. 무해한 따뜻하고 차가운 신호는 마침내 여러 피질 영역, 특히 궤도 피질에 전달됩니다.

고통스러운 온도 정보는 온도가 특정하지 않고 뜨겁고 차가운 신호를 모두 운반 할 수있는 C 및 Aδ 섬유를 사용하여 별도의 경로를 취합니다. 무해한 온도 신호처럼 척수에서 감소시키고 시상 하부로 보내집니다. 시상 하부에서, 정보는 고통스러운 감기 또는 뜨거운 인식을 생성하는 전방 cingulate 피질로 전송됩니다.

연구 결과는 개별이 대략 31 oC 및 34 oC에서 감기와 온온의 감각을 처음으로 의식적으로 검출한다는 것을 건의합니다, 각각. 31o와 34o 사이의 범위는 피부의 표면 온도와 유사하며 눈에 띄지 않을 수 있습니다. 추위와 열로 인한 통증은 각각 약 & 12 oC 및 >45 o C의 온도에서인식됩니다.


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