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19.12: Thermorezeption
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19.12: Thermorezeption

Die periphere Thermorezeption ist die Wahrnehmung der äußeren Temperatur. Eine Änderung der Temperatur (auf der Oberfläche der Haut und anderer Gewebe) wird durch eine Familie von temperaturempfindlichen Ionenkanälen erkannt, die als Transient Receptor Potential- oder TRP-Kanäle bezeichnet werden. Diese Rezeptoren befinden sich an freien Nervenenden. Diejenigen, die Kälte erkennen, sind näher an der Hautoberfläche als die Nervenenden, die Wärme erkennen. Diese thermosensitiven TRP-Kanäle sind zwar temperaturspezifisch, weisen jedoch eine relativ unspezifische Kationenpermeabilität auf.

Kälte-Rezeptoren

Es gibt mindestens drei Arten von Rezeptoren, die durch Kälte aktiviert werden. Davon sind TRPM8 und TRPA1 besonders empfindlich. TRPM8 hat einen temperaturempfindlichen Bereich von etwa 10-26 oC (50-79 oF) und ist weitgehend mit der Wahrnehmung von nicht schmerzhafter oder harmloser Kälte verbunden. Menthol, eine Verbindung, die in Blättern der Minze gefunden wird, kann diesen Rezeptor ebenfalls aktivieren. Das erklärt, warum dieser Geschmack oft als kühl empfunden wird. Wenn die Temperaturen so niedrig sind, dass sie als schmerzhaft (d.h. schädliche Kälte) empfunden werden, werden die TRPA1-Rezeptoren aktiviert. TRPA1-Rezeptoren reagieren auf jede Temperatur unter 17 oC (~63 oF).

Wärmerezeptoren

Es gibt mindestens sieben Rezeptoren, die auf Wärme reagieren. Von diesen reagieren fünf auf Temperaturen im harmlosen Wärmebereich: TRPM2 (23-38 oC, oder ~73-100oF), TRPC5 (26-38 oC, oder ~79-100oF, TRPV4 (27-34 oC, oder ~81-93 oF), TRPV3 (33-40 oC, oder ~91-104 oF), und TRPM3 (> 40 oC, oder 104 oF). Schmerzhafte (d.h. schädliche) Wärme wird von TRPV1-Rezeptoren erkannt, die auf Temperaturen größer als 42 oC (~108 oF) reagieren. Der TRPV1-Rezeptor wurde zuerst entdeckt, da er durch Capsaicin, eine Verbindung, die in Chilischoten vorkommt, aktiviert wird. Wie Menthol und Kälte führt Capsaicin zu einer Wahrnehmung von Wärme, ohne die Temperatur zu verändern. TRPV2-Rezeptoren reagieren auf sehr heiße und schmerzhafte Temperaturen (d.h. auf extreme, schädliche Hitze), die größer als 52 oC (~126 oF) sind.

Signalübermittelung und Signalwege

Die Temperaturinformationen werden in den Nervenenden in elektrische Impulse umgewandelt. Die Temperaturinformationen in den Nerven wird bei harmlosen Warm -und Kaltinformationen getrennt übertragen bis sie das Gehirn erreichen. Kältesignale werden von speziellen myelinierten AΔ-Fasern übertragen, die Signale schnell weiterleiten sowie von langsameren, nicht-myelinierten C-Fasern. Wärmesignale werden von ihren eigenen, nicht-myelinierten C-Fasern übertragen. Wie Berührungsinformationen werden Informationen über die Temperatur von der linken Seite des Körpers in der rechten Gehirnhälfte verarbeitet. Das Signal wird im Rückenmark entschlüsselt, bevor es an den Hypothalamus weitergeleitet wird. Dort werden die Informationen genutzt, um Körperfunktionen, wie z.B. Zittern oder Schwitzen, zu regulieren oder einzustellen. Unschädliche warme und kalte Signale werden schließlich an verschiedene kortikale Bereiche weitergeleitet. Sie gelangen hauptsächlich zum orbitofrontalen Kortex.

Schmerzhafte Temperatur-Informationen werden separat verarbeitet, wobei C- und AΔ-Fasern verwendet werden, die nicht temperaturspezifisch sind und somit heiße und kalte Signale übertragen können. Wie harmlose Temperatursignale werden sie im Rückenmark entschlüsselt und zum Hypothalamus gesendet. Vom Hypothalamus werden die Informationen an den anterioren cingulären Kortex weitergeleitet, der die Wahrnehmung von schmerzhafter Kälte oder Hitze erzeugt.

Studien deuten darauf hin, dass Individuen zuerst ein Gefühl von Kälte und Wärme bei etwa 31 oC und 34 oC bewusst wahrnehmen. Der Bereich zwischen 31 o und 34 o ist der Oberflächentemperatur der Haut ähnlich und daher möglicherweise nicht wahrnehmbar. Schmerzen durch Kälte und Wärme werden bei Temperaturen von jeweils lt;12 oC und gt;45 oC wahrgenommen.


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