Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

19.12: Thermosensorik
INHALTSVERZEICHNIS

Your institution must subscribe to JoVE's JoVE Core collection to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 
Start Free Trial

PROTOKOLLE

19.12: Thermosensorik

Die periphere Thermosensorik ist die Wahrnehmung der Außentemperatur. Eine Änderung der Temperatur (auf der Oberfläche der Haut und anderer Gewebe) wird durch eine Familie von temperaturempfindlichen Ionenkanälen, die als Transient Receptor Potential oder TRP-Rezeptoren bezeichnet werden, erkannt. Diese Rezeptoren befinden sich an freien Nervenenden. Diejenigen, die Kälte erkennen, sind näher an der Hautoberfläche als die Nervenenden, die Wärme erkennen. Diese ThermoTRP-Kanäle sind zwar temperaturselektiv, weisen jedoch eine relativ unselektive 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 Minzeblättern 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 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, weil er gut auf Capsaicin, eine Verbindung, die in Chilischoten vorkommt, reagiert. Wie Menthol und Kälte bietet Capsaicin die 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.

Transduktions-und Signalpfade

Die Temperaturinformationen werden in den Nervenendigungen in elektrische Signale umgewandelt. Wenn Nerven Temperaturinformationen tragen, werden die harmlosen Warm -und Kaltinformationen getrennt gehalten, bis sie das Gehirn erreichen. Kältesignale werden von speziellen myelinisierten AΔ Fasern übertragen. Das sind Fasern, welche die Signale schnell weiterleiten sowie langsamere, nicht myelinisierte C-Fasern. Wärmesignale werden von ihren eigenen, nicht myelinisierten C-Fasern übertragen. Wie Berührungsinformationen werden Informationen über die Temperatur auf 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 Informationen über die Temperatur nehmen einen separaten Weg. Dabei werden C und AΔ verwendet. Das sind Fasern, die nicht temperaturspezifisch sind und sowohl heiße als auch kalte Signale übertragen können. Wie harmlose Temperatursignale werden sie im Rückenmark entschlüsselt und zum Hypothalamus gesendet. Vom Hypothalamus werden die Informationen an den vorderen 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 um lt;12 oC und gt;45 oC wahrgenommen.


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter