عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، يتم تنظيم درجة حرارة الجسم، أي. يتم تنفيذ عملية التنظيم الحراري بثلاث طرق بالتسلسل التالي. التنظيم الحراري الجسدي - انقباض الأوعية الدموية في الجلد والأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي، ووقف التعرق. إذا لم تتم استعادة التوازن من خلال التنظيم الحراري الفيزيائي، فسيتم تنشيط المكون الكيميائي للتنظيم الحراري بسبب "التوليد الحراري غير القابل للتقلص" (تنظيم الغدد الصماء، على وجه الخصوص، عن طريق زيادة إطلاق النورإبينفرين، والذي يسمى "هرمون التوليد الحراري غير القابل للتقلص") . مع مزيد من التبريد، يتم إجراء زيادة في توليد الحرارة بسبب أشكال محددة من النشاط الانقباضي للعضلات المخططة والملساء - هزات العضلات الباردة، ونغمة العضلات الحرارية والتفاعل الحركي البواب. تحدث هذه المرحلة من "التوليد الحراري المرتعش" مع أعلى استهلاك للطاقة وإنتاج الحرارة.
لذلك، دعونا نسلط الضوء على الأنواع الرئيسية للتنظيم الحراري لجسم الإنسان:
- التنظيم الحراري الجسدي
- التنظيم الحراري الكيميائي أو الغدد الصماء (التوليد الحراري غير القابل للتقلص) ؛
- يرتجف توليد الحرارة.
في الأشخاص الأصحاء، مع الكمال الكافي لآليات تنظيم توازن درجة الحرارة، يتم تعويض التبريد المطول عن طريق إدراج التوليد الحراري الكيميائي مع زيادة في إنفاق الطاقة، ولكن دون "انتهاكات" لعملية التنظيم.
يعد نظام تنظيم توازن درجة الحرارة متعدد المكونات للغاية، بما في ذلك المستقبلات الحرارية للجلد والأعضاء الداخلية، وإجراء المسارات (كجزء من الجهاز الفقري المهادي)، والمركز التنظيمي - منطقة ما تحت المهاد، والقشرة الدماغية، التي لها تأثير منشط، وأكثر وضوحًا كلما زاد تواتر النبضات الواردة. الأعضاء المستجيبة هي الجهاز العصبي اللاإرادي، وأعضاء الغدد الصماء، والجهاز القلبي الوعائي. ومن أجل التنظيم السليم، فإن تركيز المواد الكيميائية في الجسم والعديد من العوامل الأخرى مهمة أيضًا.
انتهاك التنظيم الحراري لجسم الإنسان
يمكن التعبير عن النقص في عمليات التنظيم (أمراض التنظيم الحراري) في حقيقة أنه في المرحلة الأولى من عملية التنظيم (عدم التطابق وإعادة التنظيم) - يتم استبدال التضييق الأولي للأوعية الدموية بانخفاض حاد في لهجتها. من جانب التجويف الأنفي يتم التعبير عن ذلك بظهور نوبات العطس أو صعوبة التنفس عن طريق الأنف. وفي الوقت نفسه، لوحظ زيادة في نفاذية الأوعية الدموية للأغشية المخاطية للمحارة الأنفية. قد يتطلب التنظيم الحراري الفيزيائي غير الكافي تنشيط المكون الكيميائي عند درجات حرارة أعلى من الأفراد الأصحاء. المرضى الذين يعانون من هذا النوع من عدم التنظيم يتجمدون ويرتعشون عند انخفاض طفيف جدًا في درجة الحرارة المحيطة. يحدث انهيار التنظيم مع الظواهر المميزة للاستجابة غير الكافية للغشاء المخاطي للأنف عندما يكون المريض باردًا. النوع التالي من خلل التنظيم - عدم كفاية التنظيم الحراري الجسدي - لا يتم تعويضه بالمكون الكيميائي والارتعاش البارد. ونتيجة لذلك، يحدث انهيار في التنظيم دون الشعور بالبرد الواضح ودون ارتعاش، أي أن هؤلاء المرضى لا يرتجفون ولا يتجمدون، لكنهم مع ذلك يصابون بنزلة برد.
يتم تفسير آلية تفاقم العمليات الالتهابية المزمنة في أعضاء الأنف والأذن والحنجرة عند انتهاك آليات تنظيم توازن درجة الحرارة من خلال تكوين الركود الوريدي في الغشاء المخاطي للأنف والبلعوم، وزيادة نفاذية الأوعية الدموية، مما يخلق ظروفًا مواتية. لتطوير البكتيريا الموجودة باستمرار في بؤرة الالتهاب المزمن.
يحتوي كل نوع من الكائنات الحية الحرارية على مناطق من الجسم يتم من خلالها حدوث التبادل الأولي للحرارة مع البيئة، وهو ما يسمى بالمبادلات الحرارية. في البشر، هذه المبادلات الحرارية هي اليدين والقدمين. وبالتالي، من 7 إلى 80٪ من الحرارة من عملية التمثيل الغذائي الرئيسي يمكن إزالتها عن طريق اليدين، على الرغم من أن الأيدي تشكل 6٪ فقط من كتلة جسم الإنسان. إذا لزم الأمر، يمكن زيادة الدورة الدموية في الأصابع 600 مرة. وبطبيعة الحال، تؤثر الحالة الوظيفية لتنظيم الأوعية الدموية في منطقة المبادلات الحرارية أيضًا على حالة الأغشية المخاطية للتجويف الأنفي. أظهرت الأبحاث التي أجريت في مختبر M. E. Marshak (1965) أنه عندما يتم غمر القدمين في الماء البارد، تنخفض درجة حرارة الغشاء المخاطي للأنف بشكل متزامن مع درجة حرارة جلد القدمين (رد فعل مناسب). ومع ذلك، في عدد من الأشخاص، في مرحلة معينة من عمل التحفيز البارد، على الرغم من انخفاض درجة حرارة القدمين، تحدث زيادة حادة في درجة حرارة الغشاء المخاطي للأنف، والتي تكون مصحوبة بنوبات من العطس وغزارة الأنف. التفريغ (رد فعل غير كاف). بالإضافة إلى مناطق المبادلات الحرارية، فإن منطقة الوجه نفسها (منطقة خاصة حساسة للحرارة عند الإنسان) ومنطقة الرقبة لها أهمية كبيرة. تستخدم هذه المناطق على نطاق واسع في تطوير الأساليب المنهجية لتصلب الأشخاص المصابين بأمراض الأنف والأذن والحنجرة.
بناءً على قدرتها على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم، تنقسم الحيوانات إلى متفاعلة الحرارة، ومتجانسة الحرارة، ومغايرة الحرارة.
بويكيلوثرميكالكائنات الحية (من الكلمة اليونانية poikilos - قابلة للتغيير) غير قادرة على الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند مستوى ثابت، لأنها تنتج القليل من الحرارة ولديها آليات غير كاملة للحفاظ عليها.
الحرارة المنزليةالكائنات الحية (من المثلية اليونانية - مماثلة، متطابقة)، والتي تشمل البشر، تنتج الكثير من الحرارة وتتميز بالثبات النسبي لدرجة حرارة الجسم، وتتغير قليلاً خلال النهار.
متباين الحرارةتتميز الكائنات الحية (من المغايرين اليونانيين - أخرى) بحقيقة أن التقلبات في درجة حرارة أجسامها تتجاوز الحدود المميزة للحيوانات ذات الحرارة المنزلية. يعد هذا نموذجيًا للمراحل المبكرة من تكوين الجنين، والسبات لبعض الحيوانات ذات الحرارة المنزلية، وكذلك للثدييات والطيور ذات أحجام الجسم الصغيرة جدًا.
يحدد عامل درجة الحرارة معدل العمليات الأنزيمية والامتصاص والإثارة وتقلص العضلات.
ومن المعروف أن درجة الحرارة تختلف في الأجزاء السطحية والعميقة من جسم الإنسان. تُسمى المناطق الداخلية من الجسم، والتي تشكل حوالي 50% من كتلته، بـ "النواة". وهذا يشمل الدماغ والقلب والكبد والأعضاء الداخلية الأخرى. وتختلف درجة حرارة "اللب" قليلاً، حيث تصل قيمتها إلى حوالي 36.7-37 درجة مئوية. في الوقت نفسه، في أجزاء مختلفة من "الأساسية" يمكن أن تكون مؤشرات درجة الحرارة مختلفة.
للأغراض السريرية، يتم تقييم درجة الحرارة الأساسية في مناطق معينة يسهل الوصول إليها من الجسم، وتكون درجة حرارتها تقريبًا نفس درجة حرارة الأعضاء الداخلية. هذه المناطق التي يمكن الوصول إليها هي المستقيم وتجويف الفم والإبط. من المعروف أن درجة حرارة الفم (تحت اللسان) عادة ما تكون أقل بمقدار 0.2-0.5 درجة مئوية من درجة حرارة المستقيم، وتكون درجة الحرارة الإبطية (في منطقة الحفرة الإبطية) أقل بمقدار 0.5-0.8 درجة مئوية. عندما تضغط بيدك بقوة على الصدر، فإن حدود الطبقة الداخلية من "اللب" تكاد تصل إلى الإبط، ولكن يجب مرور حوالي 10 دقائق لتحقيق ذلك. درجة الحرارة الإبطية للشخص السليم هي 36.0-36.9 درجة مئوية.
تختلف درجة حرارة الطبقة السطحية من الجسم التي يبلغ سمكها 2.5 سم، والتي تسمى "قشرة" الجسم، باختلاف مناطق الجسم عند درجات الحرارة المحيطة المختلفة. في درجة حرارة محيطة مريحة، متوسط درجة حرارة الجلد للشخص العاري هو 33-34 درجة مئوية. في الوقت نفسه، تكون درجة حرارة جلد القدم أقل بكثير من درجة حرارة المناطق القريبة من الأطراف السفلية، وإلى حد أكبر، الجذع والرأس. يمكن أن تكون درجة حرارة الجلد في منطقة القدم في ظروف مريحة 24-28 درجة مئوية، ومع التغيرات في درجة الحرارة الخارجية - 13-53 درجة مئوية، والتي يتم تحديدها بواسطة عاملين - درجة الحرارة الخارجية وإمدادات الدم إلى الجلد من القدم.
تتراوح درجة حرارة جسم معظم الثدييات بين 36-39 درجة مئوية، على الرغم من الاختلافات الكبيرة في حجم الجسم بين الحيوانات المختلفة. يتم تحديد شدة التمثيل الغذائي (إنتاج الحرارة) من خلال كتلة الجسم وكمية نقل الحرارة من سطح الجسم. وفقًا لهذا، يجب أن يكون إنتاج الحرارة لكل 1 كجم من الكتلة أعلى في الحيوانات ذات أحجام الجسم الصغيرة وبنسبة أكبر من مساحة السطح إلى وزن الجسم مقارنة بالحيوانات الكبيرة.
يتم تحديد درجة حرارة الجسم من خلال العلاقة بين عمليتين - إنتاج الحرارة ونقل الحرارة. عندما لا تتوافق مع بعضها البعض ويكون هناك تهديد بالتغيرات في درجة حرارة الجسم، فإن العمليات التنظيمية كجزء من نظام التنظيم الحراري الوظيفي تغير بشكل تكيفي إنتاج الحرارة (التنظيم الحراري الكيميائي) ونقل الحرارة (التنظيم الحراري المادي). وهذا يضمن الاستقرار النسبي لدرجة الحرارة الثابتة للبيئة الداخلية للجسم، والتي أطلق عليها سي. برنارد أساس "الحياة الحرة المستقلة". في الواقع، يمكن أن تظل درجة حرارة جسم الشخص العاري مستقرة لعدة دقائق مع تغيرات في درجة الحرارة المحيطة تتراوح بين 21-53 درجة مئوية.
يشير التنظيم الحراري الكيميائي إلى التغيرات في شدة التفاعلات الأيضية الطاردة للحرارة التي يتم خلالها توليد الحرارة. عندما يتعرض جسم الإنسان للبرد، يمكن أن يزيد إنتاج الحرارة 3-5 مرات.
هناك إنتاج حرارة مقلص وغير مقلص.
يرتبط إنتاج الحرارة الانقباضية بالتقلصات الطوعية وغير الطوعية للعضلات الهيكلية.
يمكن أن تؤدي الانكماشات التعسفية إلى زيادة متعددة في توليد الحرارة، بينما يزداد فقدان الحرارة أيضًا بسبب زيادة نقل الحرارة عن طريق الحمل الحراري.
أحد أنواع إنتاج الحرارة اللاإرادية هو الارتعاش - وهو نوع محدد من تقلص العضلات الذي يحدث عند الشخص مع انخفاض كبير في درجة حرارة البيئة الخارجية للجسم ويزيد من تكوين الحرارة عدة مرات. على النقيض من توليد الحرارة أثناء تقلصات العضلات الإرادية، فإن توليد الحرارة أثناء الارتعاش هو وسيلة اقتصادية لإنتاج الحرارة، حيث أن نوعًا خاصًا من النشاط الانقباضي للوحدات الحركية عالية العتبة أثناء الارتعاش يضمن تحويل كل طاقة تقلص العضلات تقريبًا إلى طاقة حرارية. طاقة.
نوع آخر من إنتاج الحرارة اللاإرادي هو تقلصات منشط التنظيم الحراري (نغمة التنظيم الحراري) التي تتطور في عضلات الظهر والرقبة وبعض المناطق الأخرى. في هذه الحالة، يزيد إنتاج الحرارة بحوالي 40-50٪. تبدأ الانقباضات المنشطة للتنظيم الحراري للعضلات الهيكلية عندما تنخفض درجة الحرارة الخارجية بنحو 2 درجة مئوية مقارنة بمستوى الراحة. مثل هذه الانقباضات لها طابع الكزاز المسنن، وهي قريبة من نمط الانقباضات المفردة. تعد نغمة التنظيم الحراري وسيلة أكثر دقة لزيادة إنتاج الحرارة من الوسيلة السابقة.
التوليد الحراري غير القابل للتقلص هو أيضًا آلية للتنظيم الحراري الكيميائي، ويتم التعبير عنها بشكل كبير في الكائن الحي الذي يتكيف مع البرد. يمكن أن تصل حصة هذه الآلية في ضمان زيادة إنتاج الحرارة في البرد إلى 50-70٪. هذه الظاهرة تتطور في الأنسجة المختلفة. تعتبر الأنسجة الدهنية البنية ركيزة محددة لإنتاج الحرارة، وبعد إزالتها تقل مقاومة الجسم للبرد بشكل كبير. كتلة الأنسجة الدهنية البنية، والتي تمثل عادة 1-2٪ من وزن الجسم، يمكن أن تزيد إلى 5٪ من وزن الجسم عند التكيف مع البرد. مستوى استقلاب الطاقة في نسيج معين، معبرًا عنه لكل وحدة كتلة، أعلى بثلاث مرات من مستوى العضلات العاملة؛
معدل أكسدة الأحماض الدهنية في الأنسجة الدهنية البنية أعلى 20 مرة من الأنسجة الدهنية البيضاء.
الدور التنظيمي الحراري للأنسجة الدهنية البنية غير واضح تمامًا. يُعتقد أنه مصدر غني للأحماض الدهنية الحرة - وهي ركيزة من التفاعلات المؤكسدة التي تزداد سرعتها عند تعرضها للبرد. وفي الأنسجة الدهنية البنية نفسها، عند تعرضها للبرد، يزداد تدفق الدم ومعدل الأيض، وترتفع درجة الحرارة، على الرغم من انخفاض درجة حرارة الجلد فوق هذا النسيج. هذا هو المكان الذي نشأت فيه الفرضية الشائعة حاليًا حول الدور الحراري للأنسجة الدهنية البنية: عندما تتعرض للبرد، فإنها تدفئ الأوعية الكبيرة القريبة التي توجه الدم إلى الدماغ. في البالغين، يتم تحديد هذا النسيج في الرقبة، في المنطقة بين الكتفين، في المنصف بالقرب من الشريان الأورطي، والأوردة الكبيرة والسلسلة الودية. في فصل الشتاء، عند الأشخاص الذين يعملون في الهواء الطلق، تكون الأنسجة الدهنية البنية متضخمة وأكثر نشاطًا مما كانت عليه في الصيف.
يتم نقل الحرارة من خلال تدفقات الحرارة الداخلية والخارجية. يتم توفير أكثر من نصف التدفق الداخلي من مصادر الحرارة إلى سطح الجسم عن طريق الحمل الحراري عن طريق الدم، ويتم نقل بقية الحرارة من خلال الأنسجة الأخرى. وفي هذه الحالة، تعتمد الموصلية الحرارية للأنسجة على سمكها وكمية الأنسجة الدهنية، وكذلك على مستوى تدفق الدم في هذه الطبقة.
يرجع دور تدفق الدم إلى حقيقة أنه يمكن أن يختلف بشكل كبير بسبب التغيرات في تجويف الأوعية الدموية، ولا سيما حالة مفاغرة الشرايين الوريدية.
يلعب إمداد الدم إلى المناطق السطحية من الجسم دورًا مهمًا للغاية في التنظيم الحراري، مما يوفر تدفقًا خارجيًا للحرارة. إن "لعب" الأوعية الدموية في جلد الأصابع يمكن أن يغير تدفق الدم فيه 100 مرة. مع توسع الأوعية الدموية الكامل، يمكن أن يزيد فقدان الحرارة 8 مرات مقارنة بمستوى انقباض الأوعية الدموية الكامل.
بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد التوصيل الحراري للأنسجة من خلال طبيعة استخدام نظام الأوعية الدموية المعاكس، الموجود، على سبيل المثال، في الأطراف. وهكذا، في الظروف الباردة، يتدفق الدم الوريدي بشكل رئيسي ليس من خلال الأوردة السطحية، كما يحدث في الظروف الدافئة، ولكن من خلال الأوردة العميقة. ونتيجة لذلك، يتم تسخين الدم الوريدي عن طريق الدم الموازي للشرايين القريبة ولا يتم تبريده بنفس الدرجة كما هو الحال مع تدفق الدم السطحي.
ومع ذلك، فإن الانخفاض الكبير في تدفق الدم في الطبقات السطحية من الجسم تحت تأثير البرد يمكن أن يؤدي إلى انقطاع تدفق الدم إلى هذه الأنسجة وحدوث قضمة الصقيع.
يتم توفير تدفق الحرارة الخارجية عن طريق التوصيل والحمل الحراري والإشعاع والتبخر.
1. إذا كان الجلد أكثر دفئا من الهواء المحيط، يحدث الحمل الحراري الطبيعي، أي. تحريك طبقة الهواء التي يسخنها الجلد إلى أعلى واستبدالها بهواء أكثر برودة. الحمل الحراري القسري، الذي يحدث أثناء حركات الجسم أو الهواء، يزيد بشكل كبير من شدة نقل الحرارة.
2. عندما يكون الشخص مغمورًا في ماء تكون درجة حرارته أقل من المحايدة (درجة حرارة الماء بالنسبة لمعظم الناس هي 31-36 درجة مئوية)، يمكن أن يزيد تدفق الحرارة الخارجي بمقدار 2-4 مرات بسبب تنفيذ،لأن الموصلية الحرارية للماء أعلى بـ 25 مرة من الموصلية الحرارية للهواء. ومع ذلك، فإن الآلية الرئيسية لنقل الحرارة من قبل جسم الإنسان في الماء هي الحمل الحراري. ونتيجة لهذا، فإن تأثير التبريد للمياه الجارية أكبر بنسبة 50-100 مرة من تأثير الهواء. إذا كانت درجة حرارة الماء قريبة من الصفر ("الماء المثلج")، فإن جسم الإنسان يبرد بمعدل 6 درجات مئوية في الساعة، ويمكن أن تحدث الوفاة خلال 1-3 ساعات.
السباحة في الماء تحت مستوى الراحة يزيد بشكل كبير من انتقال الحرارة عن طريق الحمل الحراري. زيادة محتوى الدهون في الجسم قد يحد من هذا التأثير.
3. يتم نقل الحرارة عن طريق الإشعاع بواسطة الأشعة تحت الحمراء بطول موجة 5-20 ميكرون. تنبعث هذه الأشعة من الجلد عندما يكون هناك أجسام ذات درجة حرارة أقل على مسافة ما منه. ويمكن أن يفقد الشخص العاري ما يصل إلى 60% من حرارته بهذه الطريقة.
4. حوالي 20٪ من انتقال الحرارة من جسم الإنسان في ظل ظروف درجة الحرارة المحيطة المريحة يحدث من خلال التبخر. وهذا المسار هو الوسيلة الوحيدة لنقل الحرارة إلى البيئة إذا كانت درجة حرارتها مساوية لدرجة حرارة الجسم. من خلال تبخر لتر واحد من الماء، يمكن للشخص أن يتخلى عن ثلث الحرارة المتولدة في ظروف الراحة خلال النهار. تعد زيادة معدل التعرق إحدى الآليات الرئيسية للتكيف مع المناخات الحارة.
هناك خياران لتبخر الماء من سطح الجسم: 1) تبخر العرق نتيجة إطلاقه، 2) تبخر الماء الذي يظهر على السطح من خلال الانتشار - فقدان الماء "غير المحسوس". تضمن الآلية الأخيرة فقدان الماء (ما يصل إلى 600 مل يوميًا) والحرارة، على سبيل المثال، من خلال الأغشية المخاطية للمسالك الهوائية. يتم تقديم مساهمة كبيرة في توفير آليات التكيف لتغيير نقل الحرارة من خلال المكون السلوكي لنظام التنظيم الحراري الوظيفي. في الظروف الباردة، يمكن أن يكون التنظيم السلوكي فعالاً للغاية، مما يحد بشكل كبير من اتصال الجسم بالبيئة الخارجية. الملابس البشرية تقلل فقدان الحرارة إلى النصف تقريبًا مقارنة بانبعاث الحرارة من الجسم العاري؛ الملابس "من النوع القطبي الشمالي" يمكن أن تقلل من فقدان الحرارة بمقدار 5-6 مرات.
تعتمد منطقة الراحة الحرارية للإنسان على طبيعة البيئة الخارجية، والتي يحددها نوعها ودرجة حرارتها ورطوبتها (إذا كانت هذه البيئة هو الهواء)، وسرعة الحركة، ووجود أشياء ذات درجة حرارة مختلفة مقارنة بدرجة حرارة الجسم. في ظل ظروف معينة، تتطور حالة من الراحة الحرارية، في حين أن نشاط آليات التنظيم الحراري هو الحد الأدنى. منطقة الراحة (المنطقة المحايدة حرارياً) مع رطوبة هواء تبلغ حوالي 50٪ ودرجات حرارة متساوية للهواء وجدران الغرفة لشخص يرتدي ملابس خفيفة في وضعية الجلوس تتوافق مع درجة حرارة تتراوح بين 25-26 درجة مئوية. بالنسبة لشخص عار، تتراوح درجة حرارة الراحة في هذه الظروف إلى 28 درجة مئوية.
تنظيم درجة حرارة الجسم.
المستقبلات الحرارية المحيطية، التي تتكون من النهايات الحرة للألياف الحسية الرقيقة من النوع A (دلتا) وC، تتمركز في الجلد والأعضاء الداخلية. هناك أيضا المركزية , المستقبلات الحرارية المترجمة في منطقة ما تحت المهاد.
تنقل المستقبلات الحرارية للجلد إشارات حول التغيرات في درجة الحرارة البيئية إلى مراكز التنظيم الحراري، كما تضمن تكوين أحاسيس درجة الحرارة. عدد المستقبلات الباردة في الجلد أكبر بعدة مرات من عدد المستقبلات الحرارية. تسود مستقبلات البرد أيضًا في الأعضاء والأنسجة الداخلية.
في العمود الفقري والدماغ المتوسط، وكذلك في منطقة ما تحت المهاد (الأهم من ذلك كله في المنطقة أمام البصرية الوسطى)، توجد المستقبلات الحرارية المركزية، والتي تسمى أيضًا أجهزة الاستشعار الحرارية. هذه هي الخلايا العصبية التي يمكن تحفيزها عندما يتم تبريدها مباشرة، وتسخينها بمقدار 0.1 درجة مئوية أو أكثر، ونتيجة لذلك، تغير شدة إنتاج الحرارة ونقل الحرارة من الجسم ككل. على سبيل المثال، عندما يتم تسخين المنطقة أمام البصرية في منطقة ما تحت المهاد، يزداد التعرق على الفور، وتتوسع الأوعية الجلدية، وينخفض إنتاج الحرارة. تسبق الزيادة في تفريغ الخلايا العصبية الحرارية زيادة في معدل التنفس، حيث يزداد أيضًا نقل الحرارة. ترتبط الهياكل الحساسة للحرارة في النخاع الأوسط والحبل الشوكي بدورها بمنطقة ما تحت المهاد الخلفي. وبالتالي، فإن الأجهزة المركزية لنظام التنظيم الحراري الوظيفي لديها عدد كبير من قنوات الإدخال.
مركز التنظيم الحراري. يتم لعب الدور الرائد في التنظيم الحراري من خلال هياكل منطقة ما تحت المهاد، والتي تم إثباتها من خلال عملية قطع الدماغ. وبالتالي، في القطة، لا يؤدي النقل المنقاري إلى منطقة ما تحت المهاد إلى تغييرات كبيرة في التنظيم الحراري، ولكن بعد تعطيل اتصالات منطقة ما تحت المهاد مع الدماغ المتوسط، تفقد الحيوانات عمليا القدرة على تغيير إنتاج الحرارة ونقل الحرارة أثناء تحفيز درجة الحرارة.
من المفترض أن هناك ثلاثة أنواع من الخلايا العصبية التنظيمية الحرارية في منطقة ما تحت المهاد:
1) الخلايا العصبية الواردة التي تتلقى إشارات من المستقبلات الحرارية الطرفية والمركزية؛
2) المقحمة، أو interneurons.
3) الخلايا العصبية الصادرة، التي تتحكم محاورها في نشاط مؤثرات نظام التنظيم الحراري.
من المستقبلات الحرارية الطرفية، تدخل المعلومات إلى منطقة ما تحت المهاد الأمامي - المنطقة أمام البصرية الوسطى. هنا، تتم مقارنة الإشارات الواردة من المحيط مع نشاط أجهزة الاستشعار الحرارية المركزية، مما يعكس حالة درجة حرارة الدماغ.
وبناء على تكامل المعلومات من هذين المصدرين، يوفر منطقة ما تحت المهاد الخلفي إنتاج الإشارات التي تتحكم في عمليات إنتاج الحرارة ونقل الحرارة. يوجد هنا الخلايا العصبية التي يعتمد نشاطها على التحفيز الحراري المحلي لكل من المنطقة أمام البصرية في منطقة ما تحت المهاد والخلايا العصبية في الحبل الشوكي العنقي الصدري.
وتشارك أيضًا هياكل الدماغ العليا، وخاصة القشرة المخية الحديثة، في التنظيم الحراري. لقد تم إثبات دور آلية المنعكس المشروط في تنظيم التفاعلات الخضرية والسلوكية المتقدمة التي تهدف إلى الحفاظ على القيمة المثلى لثبات درجة حرارة الجسم مسبقًا. قد يلعب الطبع، وهو شكل مبكر من أشكال الذاكرة، دورًا مهمًا في تطوير المقاومة الفردية للبرد.
مسارات فعالة للتنظيم الحراري. يعد نظام التنظيم الحراري مثالًا كلاسيكيًا للنظام الوظيفي، لأنه لا يحتوي على مكون تنفيذي (مستجيب) خاص به معبر عنه بوضوح. يتم تنظيم إنتاج الحرارة عن طريق الجهاز العصبي الجسدي، الذي يؤدي إلى تفاعلات تنظيمية حرارية مقلصة، والجهاز العصبي الودي، الذي ينشط إنتاج الحرارة غير القابلة للتقلص. مع الحصار الدوائي لمستقبلات بيتا الأدرينالية، يتم استبعاد مشاركة آلية إنتاج الحرارة غير المرتعشة. يحفز النوربينفرين، الذي تفرزه النهايات العصبية الودية، إطلاق الأحماض الدهنية الحرة من الأنسجة الدهنية البنية وإدراجها لاحقًا في التفاعلات الأيضية. يؤدي إطلاق الكاتيكولامينات من الغدد الكظرية إلى نفس التأثيرات. ونتيجة لذلك، يزداد عدم التطابق بين عمليتي الأكسدة والفسفرة، ويزداد إطلاق الحرارة الأولية.
تعد مشاركة الآليات الخلطية للتنظيم الحراري ذات أهمية خاصة عند التكيف مع التغيرات المتكررة في درجة حرارة البيئة. إن دور الغدة الدرقية في التكيف مع البرد لدى البشر ليس مفهوما بدقة. في الحيوانات، يحدث زيادة في إفراز هرمون الغدة الدرقية تحت تأثير البرد لعدة أسابيع، بينما تزداد كتلة الغدة بنسبة 20-40٪. تؤدي زيادة إفراز هرمون الغدة الدرقية إلى تنشيط عملية التمثيل الغذائي الخلوي. نادرا ما يواجه الشخص مثل هذا التبريد. ومع ذلك، فقد أظهرت بعض الدراسات أن الجنود الذين يخدمون في مناطق القطب الشمالي لفترة طويلة، وكذلك الإسكيمو، يعانون من زيادة في معدل الأيض الأساسي. ولعل التأثير المنشط للبرد على الغدة الدرقية هو أحد أسباب زيادة الإصابة بتضخم الغدة الدرقية السام لدى سكان المناطق الباردة.
يرتبط تنظيم نقل الحرارة بنشاط الخلايا العصبية الودية النورأدرينالية، والتي يمكن أن يؤدي إثارةها إلى انخفاض في تجويف الأوعية الدموية في الجلد، والخلايا العصبية الودية الكولينية التي تثير الغدد العرقية. يمكن تسهيل تمدد الأوعية الدموية الجلدية في الظروف الحارة عن طريق إطلاق البراديكينين من الغدد العرقية. هناك أدلة على مشاركة الأقارب في تكوين توسع الأوعية الدموية الباردة.
مع الإجهاد العقلي الكبير، قد يكون تضيق الأوعية الدموية في جلد اليدين والقدمين مصحوبًا بإفراز العرق في هذه المناطق. يمكن تسمية هذه الظاهرة المتناقضة من وجهة نظر التنظيم الحراري بالتعرق العاطفي؛ إنه غير قابل للتكيف وينتج عن التنشيط المفرط للجهاز العصبي الودي.
عندما ينحرف متوسط درجة حرارة الجسم المتكاملة بمقدار صغير، فإن نقل الحرارة فقط بسبب تفاعلات الأوعية الدموية للقشرة يتغير. إذا استمرت الانحرافات في درجات الحرارة، تتطور ردود الفعل التكيفية السلوكية، وفي درجات الحرارة الخارجية المرتفعة، يزداد التعرق أيضًا. عند درجة حرارة خارجية منخفضة، يظهر رد فعل عضلي آخر: أولا، تزداد النغمة، وعندما تنخفض درجة الحرارة الداخلية، يظهر الارتعاش.
المعلمة المنظمة في النظام هي درجة حرارة البيئة الداخلية للجسم. بالنسبة لبعض الحالات المستقرة للنظام الوظيفي، تكون درجة الحرارة المنظمة هي درجة الحرارة الإجمالية لـ "قلب" الجسم، حيث لا يتم تنشيط آليات إطلاق الحرارة الزائدة ولا الآليات التي تحمي الجسم من البرد
مع الميل إلى خفض درجة حرارة "قلب" الجسم (درجة حرارة الدم المنتشر)، يتم تنشيط المستقبلات الحرارية تحت المهاد الباردة. بالإضافة إلى الخلايا العصبية الحساسة للحرارة تحت المهاد (أجهزة الاستشعار الحرارية الباردة)، يحدث تنشيط المستقبلات الحرارية للأوعية الدموية والأعضاء. يؤدي نبضهم إلى تنشيط إضافي للجهاز العصبي لمركز التنظيم الحراري الكيميائي تحت المهاد. ونتيجة لزيادة نشاط هذا المركز يتم تعزيز عمل أجهزة التنظيم الحراري الكيميائية الطرفية – أجهزة إنتاج الحرارة في الجسم. يتناقص النشاط الفيزيولوجي العصبي لمركز التنظيم الحراري الجسدي، وكذلك أجهزة نقل الحرارة المحيطية، في هذه الحالة. وبالتالي، يتم حظر الاتجاه الناشئ لخفض درجة حرارة البيئة الداخلية للجسم.
عندما ترتفع درجة الحرارة الداخلية للجسميتم تنفيذ عمليات الخطة المعاكسة - يتم تنشيط المستقبلات الحرارية الحرارية تحت المهاد والمستقبلات الحرارية للأوعية الدموية والأعضاء الداخلية. في الوقت نفسه، يتم تنشيط الآليات المركزية والمحيطية للتنظيم الحراري الجسدي. تشتد عملية "تفريغ" الحرارة، ويتم تثبيط إنتاج الحرارة في الجسم.
يتم تشغيل آليات التنظيم الحراري المماثلة عن طريق تأثيرات درجة الحرارة على المستقبلات الحرارية للبشرة،الاستجابة للتغيرات في درجة حرارة البيئة الخارجية للجسم. عندما تتعرض المستقبلات الحرارية للجلد إلى درجة حرارة منخفضة بسبب نبضات واردة، فإن المركز الذي يتحكم في إنتاج الحرارة، مركز التنظيم الحراري الكيميائي، يكون متحمسًا. وهذا يؤدي إلى تنشيط الآليات الطرفية لإنتاج الحرارة في الجسم، ويتم تثبيط آليات "إعادة ضبط" الحرارة. عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة، يتم تحفيز المستقبلات الحرارية، ويزداد عمل جهاز "إعادة ضبط" الحرارة، ويتم تثبيط إنتاج الحرارة في الجسم. يسمح وجود المستقبلات الحرارية للجلد للنظام الوظيفي بتنظيم عملية تثبيت الثابت المنظم على المستوى الأمثل بمهارة أكبر.
ارتفاع الحرارة- ارتفاع درجة حرارة الجسم الأساسية عن 37 درجة مئوية. ويحدث ذلك نتيجة التعرض لفترات طويلة لدرجات الحرارة المحيطة المرتفعة، وعدم نقل الحرارة بشكل كافٍ نسبيًا من الجسم وإنتاج الحرارة الزائدة.
على الرغم من أن الشخص يمكنه تحمل درجة حرارة الجسم البالغة 43 درجة مئوية لفترات قصيرة من الزمن، فإن الحد الأقصى للبقاء على قيد الحياة لفترة أطول من الزمن هو 42 درجة مئوية. ومع ذلك، عند درجة حرارة 40-41 درجة مئوية، يتطور تلف شديد في الدماغ - تورم أنسجة المخ، موت الخلايا العصبية.
انخفاض حرارة الجسم- انخفاض درجة حرارة الجسم الأساسية إلى 35 درجة مئوية أو أكثر. يمكن أن يكون نتيجة لتعرض الجسم لفترة طويلة لبيئة ذات درجة حرارة منخفضة. في المرحلة الأولية لتبريد الجسم، يتم تنشيط عمليات التنظيم الحراري بشكل كبير، ولكن إذا استمرت، تبدأ درجة حرارة الجسم في الانخفاض؛ وعندما تصل درجة الحرارة إلى 31 درجة مئوية يحدث فقدان للوعي، وعند درجة حرارة 24-28 درجة مئوية يحدث الموت عادة.
ج: لا يمكن أن تحدث حياة الإنسان إلا في نطاق ضيق من درجات الحرارة.
درجة الحرارة لها تأثير كبير على سير العمليات الحيوية في جسم الإنسان وعلى نشاطه الفسيولوجي. تقتصر العمليات الحيوية على نطاق ضيق من درجات الحرارة الداخلية التي يمكن أن تحدث ضمنها التفاعلات الأنزيمية الأساسية. بالنسبة للبشر، فإن انخفاض درجة حرارة الجسم أقل من 25 درجة مئوية وارتفاعها فوق 43 درجة مئوية عادة ما يكون مميتًا. الخلايا العصبية حساسة بشكل خاص للتغيرات في درجات الحرارة.
حرارةيسبب التعرق الشديد، مما يؤدي إلى جفاف الجسم، وفقدان الأملاح المعدنية والفيتامينات القابلة للذوبان في الماء. نتيجة هذه العمليات هي سماكة الدم، وتعطيل استقلاب الملح، وإفراز المعدة، وتطور نقص الفيتامينات. نسبة فقدان الوزن المقبولة بسبب التبخر هي 2-3%. مع فقدان الوزن بنسبة 6٪ بسبب التبخر، يضعف النشاط العقلي، ومع فقدان الوزن بنسبة 15-20٪، يحدث الموت. يسبب التأثير المنهجي لارتفاع درجة الحرارة تغيرات في نظام القلب والأوعية الدموية: زيادة معدل ضربات القلب، والتغيرات في ضغط الدم، وإضعاف القدرة الوظيفية للقلب. التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة عالية يؤدي إلى تراكم الحرارة في الجسم، في حين يمكن أن ترتفع درجة حرارة الجسم إلى 38-41 درجة مئوية وقد تحدث ضربة الشمس مع فقدان الوعي.
درجات الحرارة المنخفضةقد يسبب تبريد وانخفاض حرارة الجسم. عند التبريد، يقلل الجسم بشكل انعكاسي من انتقال الحرارة ويزيد من إنتاج الحرارة. يحدث انخفاض في نقل الحرارة بسبب تشنج (انقباض) الأوعية الدموية وزيادة المقاومة الحرارية لأنسجة الجسم. التعرض لفترات طويلة لدرجات حرارة منخفضة يؤدي إلى تشنج الأوعية الدموية المستمر وتعطيل تغذية الأنسجة. وتتحقق الزيادة في إنتاج الحرارة أثناء التبريد من خلال جهود عمليات التمثيل الغذائي التأكسدي في الجسم (انخفاض درجة حرارة الجسم بمقدار 1 درجة مئوية يرافقه زيادة في عمليات التمثيل الغذائي بمقدار 10 درجات مئوية). ويصاحب التعرض لدرجات حرارة منخفضة زيادة في ضغط الدم وحجم الشهيق وانخفاض في معدل التنفس. تبريد الجسم يغير عملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات. ويصاحب التبريد الكبير انخفاض في درجة حرارة الجسم وتثبيط وظائف أعضاء وأجهزة الجسم.
ب.القشرة الأساسية والخارجية للجسم.
من وجهة نظر التنظيم الحراري، يمكن تصور جسم الإنسان على أنه يتكون من مكونين - خارجي صدَفَةوالداخلية حبات.
جوهر- هذا هو الجزء من الجسم الذي له درجة حرارة ثابتة (الأعضاء الداخلية)، و صدَفَة- جزء من الجسم يوجد فيه تدرج في درجة الحرارة (وهي أنسجة الطبقة السطحية من الجسم بسمك 2.5 سم). من خلال القشرة، هناك تبادل حراري بين القلب والبيئة، أي أن التغيرات في التوصيل الحراري للقذيفة تحدد ثبات درجة حرارة القلب. تتغير الموصلية الحرارية بسبب التغيرات في إمدادات الدم وملء أنسجة الغشاء بالدم.
تختلف درجة حرارة الأجزاء المختلفة من القلب. على سبيل المثال، في الكبد: 37.8-38.0 درجة مئوية، في الدماغ: 36.9-37.8 درجة مئوية. بشكل عام، درجة الحرارة الأساسية لجسم الإنسان هي 37.0 درجة مئوية.ويتحقق ذلك من خلال عمليات التنظيم الحراري الداخلي، والنتيجة هي توازن مستقر بين كمية الحرارة المنتجة في الجسم لكل وحدة زمنية ( انتاج الحرارة) وكمية الحرارة التي يبددها الجسم خلال نفس الوقت إلى البيئة ( انتقال الحرارة).
تتراوح درجة حرارة جلد الإنسان في مناطقه المختلفة من 24.4 درجة مئوية إلى 34.4 درجة مئوية. أدنى درجة حرارة لوحظت على أصابع القدم، والأعلى في الإبط. على أساس قياس درجة الحرارة في الإبط، عادة ما يحكم المرء على درجة حرارة الجسم في وقت معين.
وفقًا لمتوسط البيانات، فإن متوسط درجة حرارة جلد الشخص العاري في ظل ظروف درجة حرارة الهواء المريحة هو 33-34 درجة مئوية. هناك تقلبات يومية في درجة حرارة الجسم. يمكن أن تصل سعة التذبذبات إلى 1 درجة مئوية. تكون درجة حرارة الجسم عند الحد الأدنى في ساعات ما قبل الفجر (3-4 ساعات) والحد الأقصى في النهار (16-18 ساعة).
وظاهرة عدم التماثل في درجات الحرارة معروفة أيضًا. ويلاحظ في حوالي 54% من الحالات، وتكون درجة الحرارة في الإبط الأيسر أعلى قليلاً منها في اليمين. من الممكن أيضًا عدم التماثل في مناطق أخرى من الجلد، وتشير شدة عدم التماثل التي تزيد عن 0.5 درجة مئوية إلى علم الأمراض.
ب. نقل الحرارة. توازن توليد الحرارة وانتقالها في جسم الإنسان.
تترافق عمليات حياة الإنسان مع توليد مستمر للحرارة في جسمه وإطلاق الحرارة المتولدة في البيئة. يسمى تبادل الطاقة الحرارية بين الجسم والبيئة ب التبادل الحراري.ينتج إنتاج الحرارة وانتقالها عن نشاط الجهاز العصبي المركزي الذي ينظم عملية التمثيل الغذائي والدورة الدموية والتعرق ونشاط العضلات الهيكلية.
جسم الإنسان عبارة عن نظام ذاتي التنظيم مع مصدر حرارة داخلي، حيث يكون إنتاج الحرارة (كمية الحرارة المتولدة) في الظروف العادية مساويًا لكمية الحرارة المنبعثة إلى البيئة الخارجية (انتقال الحرارة). يسمى ثبات درجة حرارة الجسم متحاور. فهو يضمن استقلال العمليات الأيضية في الأنسجة والأعضاء عن التقلبات في درجة الحرارة المحيطة.
درجة الحرارة الداخلية لجسم الإنسان ثابتة (36.5-37 درجة مئوية) بسبب تنظيم شدة إنتاج الحرارة وانتقالها تبعاً لدرجة الحرارة الخارجية. ويمكن أن تختلف درجة حرارة جلد الإنسان عند تعرضه للظروف الخارجية على نطاق واسع نسبيًا.
في ساعة واحدة، يولد جسم الإنسان كمية من الحرارة تكفي لغلي لتر واحد من الماء المثلج. ولو كان الجسم حالة عازلة للحرارة، ففي خلال ساعة ترتفع درجة حرارة الجسم بحوالي 1.5 درجة مئوية، وبعد 40 ساعة تصل إلى درجة غليان الماء. أثناء العمل البدني الثقيل، يزيد توليد الحرارة عدة مرات. ومع ذلك فإن درجة حرارة أجسامنا لا تتغير. لماذا؟ الأمر كله يتعلق بموازنة عمليات تكوين وإطلاق الحرارة في الجسم.
العامل الرئيسي الذي يحدد مستوى التوازن الحراري هو درجة الحرارة المحيطة.عندما ينحرف عن المنطقة المريحة، يتم إنشاء مستوى جديد من توازن الحرارة في الجسم، مما يضمن توازن الحرارة في الظروف البيئية الجديدة. يتم ضمان ثبات درجة حرارة الجسم من خلال الآلية التنظيم الحراري، بما في ذلك عملية توليد الحرارة وعملية إطلاق الحرارة، والتي ينظمها مسار الغدد الصم العصبية.
د. مفهوم التنظيم الحراري للجسم.
التنظيم الحراري- هذه مجموعة من العمليات الفسيولوجية التي تهدف إلى الحفاظ على الثبات النسبي لدرجة حرارة الجسم الأساسية في ظروف درجات الحرارة البيئية المتغيرة من خلال تنظيم إنتاج الحرارة ونقل الحرارة. يهدف التنظيم الحراري إلى منع حدوث اضطرابات في التوازن الحراري للجسم أو استعادته إذا حدثت مثل هذه الاضطرابات بالفعل، ويتم تنفيذها من خلال المسار العصبي الهرموني.
من المقبول عمومًا أن التنظيم الحراري هو سمة مميزة فقط للحيوانات التي تتمتع بالحرارة الحرارية (بما في ذلك الثدييات (بما في ذلك البشر) والطيور) التي يتمتع جسمها بالقدرة على الحفاظ على درجة حرارة المناطق الداخلية من الجسم عند مستوى ثابت نسبيًا ومرتفع إلى حد ما (حوالي 37-38 درجة مئوية في الثدييات و40-42 درجة مئوية في الطيور) بغض النظر عن التغيرات في درجة الحرارة المحيطة.
يمكن تمثيل آلية التنظيم الحراري كنظام تحكم ذاتي إلكتروني مع ردود الفعل. تؤثر تقلبات درجات الحرارة في الهواء المحيط على تكوينات مستقبلات خاصة ( المستقبلات الحرارية)، حساسة للتغيرات في درجات الحرارة. تنقل المستقبلات الحرارية معلومات حول الحالة الحرارية للعضو إلى مراكز التنظيم الحراري، بدورها، تعمل مراكز التنظيم الحراري، من خلال الألياف العصبية والهرمونات وغيرها من المواد النشطة بيولوجيًا، على تغيير مستوى نقل الحرارة وإنتاج الحرارة أو أجزاء من الجسم (التنظيم الحراري المحلي) )، أو الجسم ككل. عندما يتم إيقاف تشغيل مراكز التنظيم الحراري بواسطة مواد كيميائية خاصة، يفقد الجسم القدرة على الحفاظ على درجة حرارة ثابتة. تم استخدام هذه الميزة في الطب في السنوات الأخيرة للتبريد الاصطناعي للجسم أثناء عمليات القلب المعقدة.
المستقبلات الحرارية للجلد.
تشير التقديرات إلى أن لدى الإنسان ما يقرب من 150 ألف مستقبل للبرد و16 ألف مستقبل للحرارة تستجيب للتغيرات في درجة حرارة الأعضاء الداخلية. توجد المستقبلات الحرارية في الجلد والأعضاء الداخلية والجهاز التنفسي والعضلات الهيكلية والجهاز العصبي المركزي.
المستقبلات الحرارية للجلد قابلة للتكيف بسرعة ولا تتفاعل مع درجة الحرارة نفسها بقدر ما تتفاعل مع تغيراتها. الحد الأقصى لعدد المستقبلات يقع في الرأس والرقبة، والحد الأدنى في الأطراف.
مستقبلات البرد أقل حساسية وعتبة حساسيتها 0.012 درجة مئوية (عند تبريدها). عتبة حساسية المستقبلات الحرارية أعلى وتبلغ 0.007 درجة مئوية. ربما يكون هذا بسبب الخطر الأكبر على الجسم بسبب ارتفاع درجة حرارة الجسم.
د. أنواع التنظيم الحراري.
يمكن تقسيم التنظيم الحراري إلى نوعين رئيسيين:
1. التنظيم الحراري المادي:
التبخر (التعرق)؛
الإشعاع (الإشعاع)؛
الحمل الحراري.
2. التنظيم الحراري الكيميائي.
التوليد الحراري مقلص.
التوليد الحراري غير الانقباضي.
التنظيم الحراري الجسدي(عملية إزالة الحرارة من الجسم) - تضمن الحفاظ على ثبات درجة حرارة الجسم عن طريق تغيير إطلاق الجسم للحرارة من خلال التوصيل والحمل الحراري عبر الجلد والإشعاع (الإشعاع) وتبخر الماء. يتم تنظيم إطلاق الحرارة المتولدة باستمرار في الجسم من خلال التغيرات في التوصيل الحراري للجلد وطبقة الدهون تحت الجلد والبشرة. يتم تنظيم نقل الحرارة إلى حد كبير من خلال ديناميكيات الدورة الدموية في الأنسجة الموصلة للحرارة والعازلة للحرارة. مع زيادة درجة الحرارة المحيطة، يبدأ التبخر في السيطرة على انتقال الحرارة.
يعتبر التوصيل والحمل الحراري والإشعاع مسارات سلبية لنقل الحرارة بناءً على قوانين الفيزياء. فهي فعالة فقط إذا تم الحفاظ على التدرج الإيجابي في درجة الحرارة. كلما كان الفرق في درجة الحرارة بين الجسم والبيئة أصغر، كلما قلت الحرارة المنبعثة. عند نفس المؤشرات أو عند درجات الحرارة المحيطة المرتفعة، فإن الطرق المذكورة ليست غير فعالة فحسب، بل ترتفع درجة حرارة الجسم أيضًا. في ظل هذه الظروف، يتم تنشيط آلية واحدة فقط لإطلاق الحرارة في الجسم - التعرق.
عند درجات الحرارة المحيطة المنخفضة (15 درجة مئوية أو أقل)، يحدث حوالي 90% من انتقال الحرارة اليومي بسبب التوصيل الحراري والإشعاع الحراري. في ظل هذه الظروف، لا يحدث أي تعرق واضح. عند درجة حرارة الهواء 18-22 درجة مئوية، ينخفض انتقال الحرارة بسبب التوصيل الحراري والإشعاع الحراري، لكن فقدان الجسم للحرارة يزداد من خلال تبخر الرطوبة من سطح الجلد. عندما ترتفع درجة الحرارة المحيطة إلى 35 درجة مئوية، يصبح انتقال الحرارة عن طريق الإشعاع والحمل الحراري مستحيلاً، ويتم الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند مستوى ثابت فقط عن طريق تبخر الماء من سطح الجلد والحويصلات الهوائية في الرئتين. عندما تكون رطوبة الهواء مرتفعة، وعندما يكون تبخر الماء صعبًا، قد ترتفع درجة حرارة الجسم وقد تتطور ضربة الشمس.
في حالة الراحة، عند درجة حرارة هواء تبلغ حوالي 20 درجة مئوية وانتقال إجمالي للحرارة يبلغ 419 كيلوجول (100 كيلو كالوري) في الساعة، يتم فقد 66% من خلال الإشعاع، وتبخر الماء - 19%، والحمل الحراري - 15% من الإجمالي فقدان الحرارة من قبل الجسم.
التنظيم الحراري الكيميائي(العملية التي تضمن تكوين الحرارة في الجسم) - تتم من خلال عملية التمثيل الغذائي ومن خلال إنتاج الحرارة في الأنسجة مثل العضلات وكذلك الكبد والدهون البنية، أي عن طريق تغيير مستوى توليد الحرارة - عن طريق زيادة أو إضعاف شدة التمثيل الغذائي في خلايا الجسم. عندما تتأكسد المواد العضوية، يتم إطلاق الطاقة. يذهب جزء من الطاقة إلى تخليق ATP (الأدينوزين ثلاثي الفوسفات هو نيوكليوتيد يلعب دورًا مهمًا للغاية في تبادل الطاقة والمواد في الجسم). يمكن للجسم استخدام هذه الطاقة الكامنة في أنشطته الإضافية. جميع الأنسجة هي مصدر للحرارة في الجسم. يسخن الدم المتدفق عبر الأنسجة. تؤدي الزيادة في درجة الحرارة المحيطة إلى انخفاض منعكس في عملية التمثيل الغذائي، مما يؤدي إلى انخفاض توليد الحرارة في الجسم. عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة، تزداد شدة العمليات الأيضية بشكل انعكاسي ويزداد توليد الحرارة.
يحدث تنشيط التنظيم الحراري الكيميائي عندما يكون التنظيم الحراري الفيزيائي غير كافٍ للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم.
دعونا نفكر في هذه الأنواع من التنظيم الحراري.
التنظيم الحراري المادي:
تحت التنظيم الحراري الجسديفهم مجموعة العمليات الفسيولوجية التي تؤدي إلى تغيرات في مستوى انتقال الحرارة. هناك الطرق التالية التي يستخدمها الجسم لإطلاق الحرارة في البيئة:
التبخر (التعرق)؛
الإشعاع (الإشعاع)؛
التوصيل الحراري (التوصيل)؛
الحمل الحراري.
دعونا ننظر إليهم بمزيد من التفصيل:
1. التبخر (التعرق):
التبخر (التعرق)- هو إطلاق الطاقة الحرارية إلى البيئة بسبب تبخر العرق أو الرطوبة من سطح الجلد والأغشية المخاطية للجهاز التنفسي. في البشر، يتم إفراز العرق باستمرار عن طريق الغدد العرقية الموجودة في الجلد (فقدان الماء "الملموس" أو الغدي)، ويتم ترطيب الأغشية المخاطية في الجهاز التنفسي (فقدان الماء "غير المحسوس". وفي الوقت نفسه، فإن فقدان الجسم "الملموس" للماء له تأثير أكبر على إجمالي كمية الحرارة المنبعثة من التبخر من الفقد "غير المحسوس".
عند درجة حرارة محيطة تبلغ حوالي 20 درجة مئوية، يبلغ تبخر الرطوبة حوالي 36 جم/ساعة. نظرًا لأنه يتم إنفاق 0.58 كيلو كالوري من الطاقة الحرارية على تبخر 1 جرام من الماء لدى الشخص، فمن السهل حساب أنه من خلال التبخر، يطلق جسم الإنسان البالغ حوالي 20٪ من إجمالي الحرارة المتبددة في البيئة في ظل هذه الظروف. تؤدي زيادة درجة الحرارة الخارجية، وأداء الأعمال البدنية، والبقاء في ملابس عازلة للحرارة لفترة طويلة إلى زيادة التعرق ويمكن أن يزيد إلى 500-2000 جم / ساعة.
لا يتحمل الشخص درجات الحرارة المحيطة المنخفضة نسبيًا (32 درجة مئوية) في الهواء الرطب. يمكن لأي شخص البقاء في الهواء الجاف تمامًا دون ارتفاع درجة الحرارة بشكل ملحوظ لمدة 2-3 ساعات عند درجة حرارة 50-55 درجة مئوية. الملابس التي لا تتأثر بالهواء (المطاط، السميك، وما إلى ذلك)، والتي تمنع تبخر العرق، لا يتم تحملها أيضًا بشكل جيد: طبقة الهواء بين الملابس والجسم تتشبع بسرعة بالبخار ويتوقف المزيد من تبخر العرق.
إن عملية نقل الحرارة من خلال التبخر، على الرغم من أنها ليست سوى إحدى طرق التنظيم الحراري، إلا أنها تتمتع بميزة استثنائية واحدة - إذا تجاوزت درجة الحرارة الخارجية متوسط درجة حرارة الجلد، فلن يتمكن الجسم من نقل الحرارة إلى البيئة الخارجية عن طريق طرق أخرى للتنظيم الحراري ( الإشعاع والحمل الحراري والتوصيل) والتي سننظر إليها أدناه. في ظل هذه الظروف، يبدأ الجسم بامتصاص الحرارة من الخارج، والطريقة الوحيدة لتبديد الحرارة هي زيادة تبخر الرطوبة من سطح الجسم. يكون هذا التبخر ممكنًا طالما ظلت رطوبة الهواء المحيط أقل من 100٪. مع التعرق الشديد والرطوبة العالية وانخفاض سرعة الهواء، عندما تنخفض قطرات العرق، دون أن يكون لها وقت للتبخر، والاندماج والتدفق من سطح الجسم، يصبح نقل الحرارة عن طريق التبخر أقل فعالية.
عندما يتبخر العرق، يطلق جسمنا طاقته. في الواقع، بفضل طاقة جسمنا، تقوم الجزيئات السائلة (أي العرق) بكسر الروابط الجزيئية وتنتقل من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية. يتم إنفاق الطاقة على كسر الروابط، ونتيجة لذلك، تنخفض درجة حرارة الجسم. تعمل الثلاجة على نفس المبدأ. تمكن من الحفاظ على درجة حرارة داخل الغرفة أقل بكثير من درجة الحرارة المحيطة. يفعل ذلك بفضل الكهرباء المستهلكة. ونقوم بذلك باستخدام الطاقة التي يتم الحصول عليها من تحلل المنتجات الغذائية.
يمكن أن يساعد التحكم في اختيار الملابس في تقليل فقدان الحرارة الناتج عن التبخر. يجب اختيار الملابس بناءً على الظروف الجوية والنشاط الحالي. لا تتكاسل في خلع الملابس الزائدة مع زيادة الحمل. سوف تتعرق أقل. ولا تتكاسل في ارتدائه مرة أخرى عندما يتوقف الحمل. قم بإزالة واقي الماء والرياح إذا لم يكن هناك مطر أو رياح، وإلا فسوف تتبلل ملابسك من الداخل بسبب العرق. وعندما نلامس الملابس المبللة، فإننا أيضًا نفقد الحرارة من خلال التوصيل الحراري. يوصل الماء الحرارة 25 مرة أفضل من الهواء. وهذا يعني أننا في الملابس المبللة نفقد الحرارة أسرع 25 مرة. ولهذا السبب من المهم أن تبقي ملابسك جافة.
ينقسم التبخر إلى نوعين:
أ) عرق غير محسوس(بدون مشاركة الغدد العرقية) هو تبخر الماء من سطح الرئتين والأغشية المخاطية للجهاز التنفسي وتسرب الماء عبر ظهارة الجلد (يحدث التبخر من سطح الجلد حتى لو كان الجلد جافا) ).
يتبخر ما يصل إلى 400 مل من الماء عبر الجهاز التنفسي يوميًا، أي. يفقد الجسم ما يصل إلى 232 سعرة حرارية يوميًا. إذا لزم الأمر، يمكن زيادة هذه القيمة بسبب ضيق التنفس الحراري. في المتوسط، يتسرب حوالي 240 مل من الماء عبر البشرة يوميًا. وبالتالي، بهذه الطريقة يفقد الجسم ما يصل إلى 139 سعرة حرارية في اليوم. هذه القيمة، كقاعدة عامة، لا تعتمد على العمليات التنظيمية والعوامل البيئية المختلفة.
ب) العرق المحسوس(بالمشاركة النشطة للغدد العرقية) - هذا هو نقل الحرارة من خلال تبخر العرق. في المتوسط، يتم إطلاق 400-500 مل من العرق يوميًا عند درجة حرارة محيطة مريحة، وبالتالي يتم إطلاق ما يصل إلى 300 سعرة حرارية من الطاقة. إن تبخر لتر واحد من العرق لدى شخص يزن 75 كجم يمكن أن يخفض درجة حرارة الجسم بمقدار 10 درجات مئوية. ومع ذلك، إذا لزم الأمر، يمكن أن يزيد حجم التعرق إلى 12 لترا يوميا، أي. يمكنك أن تفقد ما يصل إلى 7000 سعرة حرارية يوميًا من خلال التعرق.
تعتمد كفاءة التبخر إلى حد كبير على البيئة: فكلما ارتفعت درجة الحرارة وانخفضت الرطوبة، زادت فعالية التعرق كآلية لنقل الحرارة. عند رطوبة 100%، يكون التبخر مستحيلاً. مع ارتفاع نسبة الرطوبة في الغلاف الجوي، يصعب تحمل درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بالرطوبة المنخفضة. في الهواء المشبع ببخار الماء (على سبيل المثال، في الحمام)، يتم إطلاق العرق بكميات كبيرة، لكنه لا يتبخر ويتدفق من الجلد. مثل هذا التعرق لا يساهم في نقل الحرارة: فقط جزء العرق الذي يتبخر من سطح الجلد هو المهم لنقل الحرارة (هذا الجزء من العرق يشكل تعرقًا فعالاً).
2. الإشعاع (الإشعاع):
الإشعاع (الإشعاع)- هذه طريقة لنقل الحرارة إلى البيئة عن طريق سطح جسم الإنسان على شكل موجات كهرومغناطيسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء (أ = 5-20 ميكرون). بسبب الإشعاع، جميع الأجسام التي تكون درجة حرارتها أعلى من الصفر المطلق تطلق طاقة. يمر الإشعاع الكهرومغناطيسي بحرية عبر الفراغ؛ ويمكن أيضًا اعتبار الهواء الجوي "شفافًا" بالنسبة له.
كما تعلم، فإن أي جسم يتم تسخينه فوق درجة الحرارة المحيطة يصدر حرارة. شعر الجميع بالجلوس حول النار. تبعث النار الحرارة وتسخن الأجسام المحيطة بها. وفي الوقت نفسه تفقد النار حرارتها.
يبدأ جسم الإنسان في إشعاع الحرارة بمجرد انخفاض درجة الحرارة المحيطة إلى ما دون درجة حرارة سطح الجلد. لمنع فقدان الحرارة عن طريق الإشعاع، تحتاج إلى حماية المناطق المكشوفة من الجسم. ويتم ذلك باستخدام الملابس. وهكذا نكوّن طبقة من الهواء في الملابس بين الجلد والبيئة. ستكون درجة حرارة هذه الطبقة مساوية لدرجة حرارة الجسم وسيقل فقدان الحرارة بالإشعاع. لماذا لا يتوقف فقدان الحرارة تماما؟ لأن الملابس الساخنة الآن سوف تشع الحرارة وتفقدها. وحتى لو ارتديت طبقة أخرى من الملابس، فلن تتوقف عن الإشعاع.
تتناسب كمية الحرارة التي يبددها الجسم إلى البيئة بواسطة الإشعاع مع مساحة سطح الإشعاع (مساحة سطح الجسم غير المغطاة بالملابس) والفرق في متوسط درجات حرارة الجلد والجلد. بيئة. عند درجة حرارة محيطة تبلغ 20 درجة مئوية ورطوبة هواء نسبية تتراوح بين 40-60%، يبدد جسم الإنسان البالغ حوالي 40-50% من إجمالي الحرارة المنبعثة من الإشعاع. إذا تجاوزت درجة الحرارة المحيطة متوسط درجة حرارة الجلد، فإن جسم الإنسان، الذي يمتص الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام المحيطة، يسخن.
يزداد انتقال الحرارة بالإشعاع مع انخفاض درجة الحرارة المحيطة ويتناقص مع زيادتها. في ظل ظروف درجة الحرارة المحيطة الثابتة، يزداد الإشعاع الصادر عن سطح الجسم مع زيادة درجة حرارة الجلد وينخفض مع انخفاضها. إذا تساوى متوسط درجات حرارة سطح الجلد والبيئة (يصبح الفرق في درجات الحرارة صفراً)، فإن انتقال الحرارة بالإشعاع يصبح مستحيلاً.
من الممكن تقليل انتقال حرارة الجسم عن طريق الإشعاع عن طريق تقليل مساحة سطح الإشعاع - تغيير في وضع الجسم. على سبيل المثال، عندما يشعر الكلب أو القطة بالبرد، فإنها تتجعد على شكل كرة، مما يقلل من سطح نقل الحرارة؛ عندما يكون الجو حارا، فإن الحيوانات، على العكس من ذلك، تتخذ موقفا يزيد فيه سطح نقل الحرارة قدر الإمكان. الشخص الذي "يلتف على شكل كرة" أثناء النوم في غرفة باردة لا يُحرم من هذه الطريقة للتنظيم الحراري الجسدي.
3. التوصيل الحراري (التوصيل):
التوصيل الحراري (التوصيل)- هذه طريقة لنقل الحرارة تحدث أثناء ملامسة جسم الإنسان للأجسام المادية الأخرى. وتتناسب كمية الحرارة المنبعثة من الجسم للبيئة بهذه الطريقة مع الفرق في متوسط درجات حرارة الأجسام الملامسة ومساحة الأسطح الملامسة وزمن التلامس الحراري والتوصيل الحراري للأجسام الملامسة. جسم.
يحدث فقدان الحرارة بالتوصيل عندما يكون هناك اتصال مباشر بجسم بارد. في هذه اللحظة، يطلق جسمنا حرارته. يعتمد معدل فقدان الحرارة بشكل كبير على التوصيل الحراري للجسم الذي نتواصل معه. على سبيل المثال، الموصلية الحرارية للحجر أعلى 10 مرات من الخشب. لذلك، عند الجلوس على الحجر، سنفقد الحرارة بشكل أسرع بكثير. ربما لاحظت أن الجلوس على صخرة أكثر برودة من الجلوس على جذع شجرة.
حل؟ اعزل جسمك عن الأجسام الباردة باستخدام موصلات حرارية رديئة. ببساطة، على سبيل المثال، إذا كنت مسافرًا في الجبال، فعند أخذ قسط من الراحة، اجلس على سجادة سياحية أو مجموعة من الملابس. في الليل، تأكد من وضع سجادة سفر مناسبة لظروف الطقس أسفل حقيبة النوم الخاصة بك. أو، في الحالات القصوى، طبقة سميكة من العشب الجاف أو إبر الصنوبر. تقوم الأرض بتوصيل (وبالتالي "تأخذ") الحرارة جيدًا وتبرد بقوة في الليل. في الشتاء، لا يجوز التعامل مع الأشياء المعدنية بأيديهم العارية. استخدم القفازات. في حالة الصقيع الشديد، يمكن أن تسبب الأجسام المعدنية قضمة صقيع محلية.
يتميز الهواء الجاف والأنسجة الدهنية بانخفاض الموصلية الحرارية وهي عوازل حرارية (موصلات حرارية رديئة). الملابس تقلل من انتقال الحرارة. يتم منع فقدان الحرارة عن طريق طبقة الهواء الساكن الموجودة بين الملابس والجلد. كلما كانت خلوية هيكلها المحتوي على الهواء أدق، زادت خصائص العزل الحراري للملابس. وهذا ما يفسر خصائص العزل الحراري الجيدة لملابس الصوف والفراء، مما يسمح لجسم الإنسان بتقليل تبديد الحرارة من خلال التوصيل الحراري. تصل درجة حرارة الهواء تحت الملابس إلى 30 درجة مئوية. وعلى العكس من ذلك، يفقد الجسم العاري الحرارة، لأن الهواء الموجود على سطحه يتغير باستمرار. ولذلك فإن درجة حرارة الجلد في الأجزاء العارية من الجسم أقل بكثير من درجة حرارة الأجزاء المكسوة.
يتميز الهواء الرطب المشبع ببخار الماء بالموصلية الحرارية العالية. ولذلك فإن بقاء الإنسان في بيئة ذات رطوبة عالية ودرجة حرارة منخفضة يكون مصحوباً بزيادة فقدان الحرارة من الجسم. تفقد الملابس المبللة أيضًا خصائصها العازلة.
4. الحمل الحراري:
الحمل الحراري- هذه طريقة لنقل الحرارة من الجسم، تتم عن طريق نقل الحرارة عن طريق تحريك جزيئات الهواء (الماء). لتبديد الحرارة عن طريق الحمل الحراري، يلزم تدفق هواء بدرجة حرارة أقل من درجة حرارة الجلد على سطح الجسم. في هذه الحالة، تسخن طبقة الهواء الملامسة للجلد، فتقل كثافتها، وترتفع ويحل محلها هواء أبرد وأكثر كثافة. في الظروف التي تكون فيها درجة حرارة الهواء 20 درجة مئوية والرطوبة النسبية 40-60%، يبدد جسم الشخص البالغ حوالي 25-30% من الحرارة إلى البيئة من خلال التوصيل الحراري والحمل الحراري (الحمل الحراري الأساسي). ومع زيادة سرعة تدفق الهواء (الرياح والتهوية)، تزداد أيضًا شدة نقل الحرارة (الحمل القسري) بشكل ملحوظ.
جوهر عملية الحمل الحراري هو على النحو التالي- يقوم جسمنا بتسخين الهواء القريب من الجلد؛ يصبح الهواء الساخن أخف من الهواء البارد فيرتفع، ويحل محله الهواء البارد، الذي يسخن مرة أخرى، ويصبح أخف ويحل محله الجزء التالي من الهواء البارد. إذا لم يتم التقاط الهواء الساخن بالملابس، فستكون هذه العملية لا نهاية لها. في الواقع، ليست ملابسنا هي التي تدفئنا، بل الهواء الذي تحبسه.
وعندما تهب الرياح، يصبح الوضع أسوأ. تحمل الرياح أجزاء كبيرة من الهواء غير الساخن. حتى عندما نرتدي سترة دافئة، فإن الريح لا تكلف شيئًا لطرد الهواء الدافئ منها. نفس الشيء يحدث عندما نتحرك. "يندفع" جسدنا في الهواء، فيتدفق من حولنا، متصرفًا مثل الريح. وهذا يزيد أيضًا من فقدان الحرارة.
ما الحل؟ ارتدي طبقة مقاومة للرياح: سترة واقية وسروال مقاوم للرياح. لا تنس أن تحمي رقبتك ورأسك. بسبب الدورة الدموية النشطة في الدماغ، فإن الرقبة والرأس هي المناطق الأكثر سخونة في الجسم، وبالتالي فإن فقدان الحرارة منها كبير جدًا. أيضًا، في الطقس البارد، تحتاج إلى تجنب الأماكن المعرضة للتيارات الهوائية أثناء القيادة وعند اختيار مكان لقضاء الليل.
التنظيم الحراري الكيميائي:
التنظيم الحراري الكيميائييتم توليد الحرارة بسبب التغيرات في مستوى التمثيل الغذائي (العمليات المؤكسدة) الناجمة عن الاهتزازات الدقيقة للعضلات (التذبذبات)، مما يؤدي إلى تغير في تكوين الحرارة في الجسم.
مصدر الحرارة في الجسم هو التفاعلات الطاردة للحرارة لأكسدة البروتينات والدهون والكربوهيدرات، وكذلك التحلل المائي لـ ATP (الأدينوزين ثلاثي الفوسفات هو نيوكليوتيد يلعب دورًا مهمًا للغاية في استقلاب الطاقة والمواد في الجسم؛ بادئ ذي بدء، يُعرف هذا المركب بأنه مصدر عالمي للطاقة لجميع العمليات الكيميائية الحيوية التي تحدث في الأنظمة الحية). عندما يتم تكسير العناصر الغذائية، يتراكم جزء من الطاقة المنطلقة في ATP، ويتبدد الجزء الآخر على شكل حرارة (الحرارة الأولية - 65-70٪ من الطاقة). عند استخدام روابط عالية الطاقة لجزيئات ATP، يتم استخدام جزء من الطاقة لأداء عمل مفيد، ويتم تبديد الجزء الآخر (الحرارة الثانوية). وبالتالي، فإن التدفقين الحراريين - الأولي والثانوي - هما إنتاج الحرارة.
يعد التنظيم الحراري الكيميائي مهمًا للحفاظ على درجة حرارة ثابتة للجسم سواء في الظروف العادية أو عندما تتغير درجة الحرارة المحيطة. لوحظ زيادة في توليد الحرارة لدى البشر بسبب زيادة معدل التمثيل الغذائي، على وجه الخصوص، عندما تصبح درجة الحرارة المحيطة أقل من درجة الحرارة المثالية، أو منطقة الراحة. بالنسبة لشخص يرتدي ملابس عادية خفيفة، تكون هذه المنطقة ضمن 18-20 درجة مئوية، وبالنسبة لشخص عارٍ فهي 28 درجة مئوية.
درجة الحرارة المثالية أثناء وجودك في الماء أعلى منها في الهواء. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الماء، الذي يتمتع بقدرة حرارية عالية وموصلية حرارية، يبرد الجسم 14 مرة أكثر من الهواء، لذلك في الحمام البارد، يزداد التمثيل الغذائي بشكل ملحوظ أكثر من تعرضه للهواء في نفس درجة الحرارة.
يحدث توليد الحرارة الأكثر كثافة في الجسم في العضلات. حتى لو كان الشخص يكمن بلا حراك، ولكن مع عضلات متوترة، فإن شدة عمليات الأكسدة، وفي الوقت نفسه، تزيد توليد الحرارة بنسبة 10٪. يؤدي النشاط البدني الصغير إلى زيادة توليد الحرارة بنسبة 50-80٪، والعمل العضلي الثقيل - بنسبة 400-500٪.
يلعب الكبد والكلى أيضًا دورًا مهمًا في التنظيم الحراري الكيميائي. درجة حرارة الدم في الوريد الكبدي أعلى من درجة حرارة الدم في الشريان الكبدي، مما يدل على توليد حرارة شديدة في هذا العضو. عندما يبرد الجسم، يزداد إنتاج الحرارة في الكبد.
إذا كان من الضروري زيادة إنتاج الحرارة، بالإضافة إلى إمكانية تلقي الحرارة من الخارج، يستخدم الجسم آليات تزيد من إنتاج الطاقة الحرارية. وتشمل هذه الآليات منقبضو التوليد الحراري غير الانقباضي.
1. التوليد الحراري المتقلص.
يعمل هذا النوع من التنظيم الحراري إذا كنا نشعر بالبرد ونحتاج إلى رفع درجة حرارة الجسم. تتكون هذه الطريقة من تقلص العضلات. عندما تنقبض العضلات، يزداد التحلل المائي للـ ATP، وبالتالي يزداد تدفق الحرارة الثانوية المستخدمة لتدفئة الجسم.
يحدث النشاط الإرادي للجهاز العضلي بشكل رئيسي تحت تأثير القشرة الدماغية. في هذه الحالة، من الممكن زيادة إنتاج الحرارة بنسبة 3-5 مرات مقارنة بقيمة التمثيل الغذائي الأساسي.
عادة، عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة ودرجة حرارة الدم، يكون رد الفعل الأول هو زيادة في لهجة التنظيم الحراري(شعر الجسم "يقف على نهايته" وتظهر "قشعريرة"). من وجهة نظر آليات الانكماش، هذه النغمة عبارة عن اهتزازات دقيقة وتسمح لك بزيادة إنتاج الحرارة بنسبة 25-40٪ من المستوى الأولي. عادة ما تشارك عضلات الرقبة والرأس والجذع والأطراف في خلق النغمة.
مع انخفاض حرارة الجسم بشكل أكبر، تتحول نغمة التنظيم الحراري إلى نوع خاص من تقلصات العضلات - ارتعاشات العضلات الباردة، حيث لا تقوم العضلات بعمل مفيد ويهدف تقلصها فقط إلى توليد الحرارة، والارتعاش البارد هو نشاط إيقاعي لا إرادي للعضلات الموجودة بشكل سطحي، ونتيجة لذلك يتم تعزيز عمليات التمثيل الغذائي في الجسم بشكل كبير، واستهلاك الجسم. يزداد الأكسجين والكربوهيدرات عن طريق الأنسجة العضلية، مما يستلزم زيادة توليد الحرارة. غالبًا ما يبدأ الارتعاش في عضلات الرقبة والوجه. ويفسر ذلك حقيقة أن درجة حرارة الدم التي تتدفق إلى الدماغ يجب أن ترتفع أولاً. يُعتقد أن إنتاج الحرارة أثناء الارتعاش البارد أعلى بمقدار 2-3 مرات منه أثناء النشاط العضلي الطوعي.
تعمل الآلية الموصوفة على مستوى رد الفعل، دون مشاركة وعينا. ولكن يمكنك أيضًا رفع درجة حرارة جسمك باستخدام النشاط الحركي الواعي. عند أداء نشاط بدني متفاوت الشدة، يزداد إنتاج الحرارة بمقدار 5-15 مرة مقارنة بمستوى الراحة. خلال أول 15-30 دقيقة من التشغيل المطول، ترتفع درجة الحرارة الأساسية بسرعة كبيرة إلى مستوى ثابت نسبيًا، ثم تظل عند هذا المستوى أو تستمر في الارتفاع ببطء.
2. التوليد الحراري غير القابل للتقلص:
هذا النوع من التنظيم الحراري يمكن أن يؤدي إلى زيادة وانخفاض في درجة حرارة الجسم. ويتم ذلك عن طريق تسريع أو إبطاء عمليات التمثيل الغذائي التقويضي (أكسدة الأحماض الدهنية). وهذا بدوره سيؤدي إلى انخفاض أو زيادة في إنتاج الحرارة. بسبب هذا النوع من التوليد الحراري، يمكن أن يزيد مستوى إنتاج الحرارة لدى الشخص 3 مرات مقارنة بمستوى التمثيل الغذائي الأساسي.
يتم تنظيم عمليات التوليد الحراري غير الانقباضي عن طريق تنشيط الجهاز العصبي الودي وإنتاج هرمونات الغدة الدرقية ونخاع الغدة الكظرية.
E. التحكم في التنظيم الحراري.
تحت المهاد.
يتكون نظام التنظيم الحراري من عدد من العناصر ذات الوظائف المترابطة. تأتي المعلومات حول درجة الحرارة من المستقبلات الحرارية وتنتقل إلى الدماغ عبر الجهاز العصبي.
يلعب دورا رئيسيا في التنظيم الحراري تحت المهاد. يحتوي على المراكز الرئيسية للتنظيم الحراري، والتي تنسق العمليات العديدة والمعقدة التي تضمن الحفاظ على درجة حرارة الجسم عند مستوى ثابت.
تحت المهاد- هذه منطقة صغيرة في الدماغ البيني تضم عددًا كبيرًا من مجموعات الخلايا (أكثر من 30 نواة) التي تنظم نشاط الغدد الصم العصبية في الدماغ والتوازن (القدرة على الحفاظ على ثبات حالتها الداخلية) في الجسم. يرتبط منطقة ما تحت المهاد عن طريق مسارات عصبية بجميع أجزاء الجهاز العصبي المركزي تقريبًا، بما في ذلك القشرة، والحصين، واللوزة الدماغية، والمخيخ، وجذع الدماغ، والحبل الشوكي. جنبا إلى جنب مع الغدة النخامية، يشكل ما تحت المهاد نظام الغدة النخامية، حيث يتحكم ما تحت المهاد في إطلاق هرمونات الغدة النخامية وهو الرابط المركزي بين الجهاز العصبي والغدد الصماء. يفرز الهرمونات والببتيدات العصبية، وينظم وظائف مثل الجوع والعطش، وتنظيم حرارة الجسم، والسلوك الجنسي، والنوم واليقظة (إيقاعات الساعة البيولوجية). تظهر الدراسات الحديثة أن منطقة ما تحت المهاد تلعب أيضًا دورًا مهمًا في تنظيم الوظائف العليا، مثل الذاكرة والحالة العاطفية، وبالتالي تشارك في تكوين جوانب السلوك المختلفة.
يؤدي تدمير مراكز ما تحت المهاد أو تعطيل الوصلات العصبية إلى فقدان القدرة على تنظيم درجة حرارة الجسم.
يحتوي منطقة ما تحت المهاد الأمامي على خلايا عصبية تتحكم في عمليات نقل الحرارة.(إنها توفر التنظيم الحراري الجسدي - تضيق الأوعية والتعرق). عندما يتم تدمير الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد الأمامي، لا يتحمل الجسم درجات الحرارة المرتفعة، ولكن النشاط الفسيولوجي يبقى في الظروف الباردة.
تتحكم الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد الخلفي في عمليات توليد الحرارة(إنها توفر التنظيم الحراري الكيميائي - زيادة توليد الحرارة، وهزات العضلات) في حالة تلفها، تنتهك القدرة على زيادة تبادل الطاقة، وبالتالي فإن الجسم لا يتحمل البرد بشكل جيد.
الخلايا العصبية الحساسة للحرارة في المنطقة أمام البصرية في منطقة ما تحت المهاد "تقيس" مباشرة درجة حرارة الدم الشرياني المتدفق عبر الدماغ وتكون حساسة للغاية للتغيرات في درجات الحرارة (قادرة على تمييز الفرق في درجة حرارة الدم بمقدار 0.011 درجة مئوية). تبلغ نسبة الخلايا العصبية الحساسة للبرد والحرارة في منطقة ما تحت المهاد 1: 6، لذلك يتم تنشيط المستقبلات الحرارية المركزية بشكل تفضيلي عندما ترتفع درجة حرارة "قلب" الجسم البشري.
بناءً على تحليل وتكامل المعلومات حول درجة حرارة الدم والأنسجة المحيطية، يتم تحديد القيمة المتوسطة (المتكاملة) لدرجة حرارة الجسم بشكل مستمر في المنطقة أمام البصرية في منطقة ما تحت المهاد. يتم نقل هذه البيانات من خلال الخلايا العصبية المقحمة إلى مجموعة من الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد الأمامي، والتي تحدد مستوى معينًا من درجة حرارة الجسم في الجسم - "نقطة التحديد" للتنظيم الحراري. بناءً على تحليل ومقارنات متوسط درجة حرارة الجسم ودرجة حرارة النقطة المحددة التي سيتم تنظيمها، فإن آليات "نقطة التحديد" من خلال الخلايا العصبية المستجيبة في منطقة ما تحت المهاد الخلفي، تؤثر على عمليات نقل الحرارة أو إنتاج الحرارة لتحقيق الحرارة الفعلية ضبط درجة الحرارة في المراسلات.
وبالتالي، وبسبب وظيفة مركز التنظيم الحراري، يتم إنشاء توازن بين إنتاج الحرارة ونقل الحرارة، مما يسمح بالحفاظ على درجة حرارة الجسم ضمن الحدود المثلى لوظائف الجسم الحيوية.
نظام الغدد الصماء.
يتحكم منطقة ما تحت المهاد في عمليات إنتاج الحرارة ونقلها، وإرسال نبضات عصبية إلى الغدد الصماء، وخاصة الغدة الدرقية والغدد الكظرية.
مشاركة الغدة الدرقيةفي التنظيم الحراري يرجع ذلك إلى حقيقة أن تأثير درجة الحرارة المنخفضة يؤدي إلى زيادة إفراز هرموناتها (ثيروكسين، ثلاثي يودوثيرونين)، مما يسرع عملية التمثيل الغذائي، وبالتالي تكوين الحرارة.
دور الغدد الكظريةيرتبط بإطلاق الكاتيكولامينات في الدم (الأدرينالين، النورإبينفرين، الدوبامين)، والتي، عن طريق زيادة أو تقليل عمليات الأكسدة في الأنسجة (على سبيل المثال، العضلات)، تزيد أو تقلل من إنتاج الحرارة وتضييق أو توسيع الأوعية الجلدية، مما يؤدي إلى تغيير المستوى. من نقل الحرارة.
يمكن لجسم الإنسان أن يظل قابلاً للحياة في نطاق صغير جدًا من درجات الحرارة الداخلية - من +25 إلى +43 درجة. وتسمى القدرة على الحفاظ عليها ضمن حدود محددة حتى مع حدوث تغييرات كبيرة في الظروف الخارجية بالتنظيم الحراري. يتراوح المعيار الفسيولوجي من 36.2 إلى 37 درجة، ويعتبر الانحرافات عنه انتهاكًا. لمعرفة أسباب هذه الأمراض، من الضروري معرفة كيفية تنظيم الحرارة في الجسم، ما هي العوامل التي تؤثر على التقلبات في درجات الحرارة الداخلية، ومعرفة طرق تصحيحها.
كيف يتم التنظيم الحراري في جسم الإنسان؟
- التنظيم الحراري الكيميائي– عملية إنتاج الحرارة .يتم إنتاجه من قبل جميع أعضاء الجسم، وخاصة عند مرور الدم من خلالها. يتم إنتاج معظم الطاقة في الكبد والعضلات المخططة.
- التنظيم الحراري الجسدي– عملية انتقال الحرارة .ويتم ذلك باستخدام التبادل الحراري المباشر فيما يتعلق بالهواء أو الأجسام الباردة، والأشعة تحت الحمراء، وكذلك تبخر العرق من سطح الجلد والتنفس.
كيف يتم الحفاظ على التنظيم الحراري في جسم الإنسان؟
يحدث التحكم في درجة الحرارة الداخلية بسبب حساسية المستقبلات الحرارية الخاصة. يقع معظمها في الجلد والجهاز التنفسي العلوي والأغشية المخاطية للتجويف الفموي.
عندما تنحرف الظروف الخارجية عن القاعدة، تنتج المستقبلات الحرارية نبضات عصبية تدخل الحبل الشوكي، ثم المهاد البصري، وتحت المهاد، والغدة النخامية وتصل إلى قشرة الدماغ. ونتيجة لذلك، يظهر إحساس جسدي بالبرد أو الحرارة، ويقوم مركز التنظيم الحراري بتحفيز عمليات إنتاج الحرارة أو إطلاقها.
ومن الجدير بالذكر أن بعض الهرمونات تشارك أيضًا في الآلية الموصوفة، وخاصة تكوين الطاقة. يعمل هرمون الغدة الدرقية على تكثيف عملية التمثيل الغذائي، مما يزيد من إنتاج الحرارة. يعمل بالمثل من خلال تعزيز عمليات الأكسدة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يساعد على انقباض الأوعية الدموية في الجلد، مما يمنع فقدان الحرارة.
أسباب ضعف التنظيم الحراري للجسم
تحدث تغييرات طفيفة في نسبة إنتاج الطاقة الحرارية ونقلها إلى البيئة الخارجية أثناء النشاط البدني. في هذه الحالة، هذا ليس علم الأمراض، حيث يتم استعادة عمليات التنظيم الحراري بسرعة أثناء الراحة، أثناء الراحة.
معظم الاضطرابات التي يتم النظر فيها هي أمراض جهازية مصحوبة بعمليات التهابية. ومع ذلك، في مثل هذه الحالات، من غير الصحيح استدعاء حتى زيادة قوية في درجة حرارة الجسم مرضية، لأن الحرارة والحمى تحدث في الجسم لقمع تكاثر الخلايا المسببة للأمراض (الفيروسات أو البكتيريا). في الواقع، هذه الآلية هي رد فعل وقائي طبيعي لجهاز المناعة.
تصاحب الانتهاكات الحقيقية للتنظيم الحراري تلف الأعضاء المسؤولة عن تنفيذه، وهي منطقة ما تحت المهاد والغدة النخامية والحبل الشوكي والدماغ. يحدث هذا أثناء الميكانيكية 
الإصابات والنزيف وتشكيل الورم. أمراض الغدد الصماء والقلب والأوعية الدموية، والاضطرابات الهرمونية، والجسدية أو ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن تزيد من تعزيز علم الأمراض.
علاج اضطرابات التنظيم الحراري الطبيعي في جسم الإنسان
لا يمكن استعادة الأداء الصحيح لآليات إنتاج الحرارة وإطلاقها إلا بعد تحديد أسباب تغيراتها. لإجراء التشخيص، تحتاج إلى زيارة طبيب أعصاب، والخضوع لسلسلة من الاختبارات المعملية وإجراء الدراسات المفيدة الموصوفة.
التبادل الحراري
لا يمكن للحرارة أن تنتقل إلا من منطقة ذات درجة حرارة أعلى إلى منطقة ذات درجة حرارة أقل. ولذلك فإن تدفق الطاقة الحرارية من الكائن الحي إلى البيئة لا يتوقف ما دامت درجة حرارة الجسم أعلى من درجة حرارة البيئة.
يتم تحديد درجة حرارة الجسم بنسبة معدل إنتاج الحرارة الأيضية للهياكل الخلوية ومعدل تبديد الطاقة الحرارية المتولدة في البيئة. وبالتالي فإن التبادل الحراري بين الكائن الحي والبيئة شرط أساسي لوجود الكائنات ذات الدم الحار. انتهاك العلاقة بين هذه العمليات يؤدي إلى تغير في درجة حرارة الجسم.
يمكن أن تحدث الحياة ضمن نطاق ضيق من درجات الحرارة.
إن إمكانية حدوث العمليات الحيوية محدودة بنطاق درجة حرارة ضيق للبيئة الداخلية التي يمكن أن تحدث فيها التفاعلات الأنزيمية الرئيسية. بالنسبة للبشر، فإن انخفاض درجة حرارة الجسم أقل من 25 درجة مئوية وارتفاعها فوق 43 درجة مئوية عادة ما يكون مميتًا. الخلايا العصبية حساسة بشكل خاص للتغيرات في درجات الحرارة.
النواة والقشرة الخارجية للجسم
من وجهة نظر التنظيم الحراري، يمكن تصور جسم الإنسان على أنه يتكون من مكونين: الغلاف الخارجي واللب الداخلي. النواة هي جزء الجسم الذي له درجة حرارة ثابتة، والقشرة هي جزء الجسم الذي له تدرج في درجة الحرارة. من خلال القشرة يتم تبادل الحرارة بين القلب والبيئة.
التنظيم الحراري
التنظيم الحراري عبارة عن مجموعة من العمليات الفسيولوجية التي تهدف إلى الحفاظ على الثبات النسبي لدرجة الحرارة الأساسية في ظروف درجات الحرارة البيئية المتغيرة من خلال تنظيم إنتاج الحرارة ونقل الحرارة. يهدف التنظيم الحراري إلى منع حدوث اضطرابات في التوازن الحراري للجسم أو استعادته إذا حدثت مثل هذه الاضطرابات بالفعل، ويتم تنفيذها من خلال المسار العصبي الهرموني.
أنواع التنظيم الحراري
يمكن تقسيم التنظيم الحراري إلى نوعين رئيسيين:
التنظيم الحراري الكيميائي والفيزيائي. وهي بدورها تنقسم أيضًا إلى عدة أنواع:
- التنظيم الحراري الكيميائي
التوليد الحراري التعاقدي
- التوليد الحراري غير الانقباضي - التنظيم الحراري الجسدي
إشعاع
- التوصيل الحراري (التوصيل)
-الحمل الحراري
-تبخر
دعونا نفكر في هذه الأنواع من التنظيم الحراري بمزيد من التفصيل.
التنظيم الحراري الكيميائي
تنظيم حجم إنتاج الحرارةيتم التنظيم الحراري الكيميائي لتوليد الحرارة عن طريق تغيير مستوى التمثيل الغذائي، مما يؤدي إلى تغيير في تكوين الحرارة في الجسم. مصدر الحرارة في الجسم هو التفاعلات الطاردة للحرارة لأكسدة البروتينات والدهون والكربوهيدرات، وكذلك التحلل المائي ATP.
عندما يتم تكسير العناصر الغذائية، يتراكم جزء من الطاقة المنطلقة في ATP، ويتبدد الجزء الآخر على شكل حرارة (الحرارة الأولية - 65-70٪ من الطاقة). عند استخدام روابط عالية الطاقة من جزيئات ATP، يتم استخدام جزء من الطاقة لأداء عمل مفيد، ويتم تبديد الجزء الآخر (الحرارة الثانوية). وبالتالي، فإن التدفقين الحراريين - الأولي والثانوي - هما إنتاج الحرارة.
إذا كان من الضروري زيادة إنتاج الحرارة، بالإضافة إلى إمكانية تلقي الحرارة من الخارج، يستخدم الجسم آليات تزيد من إنتاج الطاقة الحرارية.
وتشمل هذه الآليات التوليد الحراري الانقباضي وغير الانقباضي.
التوليد الحراري التعاقدييعمل هذا النوع من التنظيم الحراري إذا كنا نشعر بالبرد ونحتاج إلى رفع درجة حرارة الجسم. تتكون هذه الطريقة من تقلص العضلات.
عندما تنقبض العضلات، يزداد التحلل المائي للـATP، وبالتالي يزداد تدفق الحرارة الثانوية المستخدمة لتدفئة الجسم.
يحدث النشاط الإرادي للجهاز العضلي بشكل رئيسي تحت تأثير القشرة الدماغية. في هذه الحالة، من الممكن زيادة إنتاج الحرارة بنسبة 3-5 مرات مقارنة بقيمة التمثيل الغذائي الأساسي.
عادة، عندما تنخفض درجة الحرارة المحيطة ودرجة حرارة الدم، فإن رد الفعل الأول هو زيادة في لهجة التنظيم الحراري (شعر الجسم "يقف على نهايته" وتظهر "قشعريرة"). من وجهة نظر آليات الانكماش، هذه النغمة عبارة عن اهتزازات دقيقة وتسمح لك بزيادة إنتاج الحرارة بنسبة 25-40٪ من المستوى الأولي. عادة ما تشارك عضلات الرأس والرقبة في خلق النغمة.
مع انخفاض حرارة الجسم بشكل أكبر، تتحول نغمة التنظيم الحراري إلى ارتعاشات العضلات الباردة. الرعشة الباردة هي نشاط إيقاعي لا إرادي للعضلات السطحية، ونتيجة لذلك يزداد إنتاج الحرارة. يُعتقد أن إنتاج الحرارة أثناء الارتعاش البارد أعلى بمقدار 2.5 مرة منه أثناء النشاط العضلي الإرادي.
تعمل الآلية الموصوفة على مستوى رد الفعل، دون مشاركة وعينا. ولكن يمكنك أيضًا رفع درجة حرارة جسمك بمساعدة النشاط البدني الواعي.
عند القيام بنشاط بدني متفاوت الشدة، يزداد إنتاج الحرارة بمقدار 5-15 مرة مقارنة بمستويات الراحة. خلال أول 15-30 دقيقة من التشغيل المطول، ترتفع درجة الحرارة الأساسية بسرعة كبيرة إلى مستوى ثابت نسبيًا، ثم تظل عند هذا المستوى أو تستمر في الارتفاع ببطء.
التوليد الحراري غير الانقباضي
هذا النوع من التنظيم الحراري يمكن أن يؤدي إلى زيادة وانخفاض في درجة حرارة الجسم.
ويتم ذلك عن طريق تسريع أو إبطاء عمليات التمثيل الغذائي التقويضي. وهذا بدوره سيؤدي إلى انخفاض أو زيادة في إنتاج الحرارة. بسبب هذا النوع من التوليد الحراري، يمكن أن يزيد إنتاج الحرارة 3 مرات.
يتم تنظيم عمليات التوليد الحراري غير الانقباضي عن طريق تنشيط الجهاز العصبي الودي وإنتاج هرمونات الغدة الدرقية ونخاع الغدة الكظرية.
التنظيم الحراري الجسدي
يُفهم التنظيم الحراري الفيزيائي على أنه مجموعة من العمليات الفسيولوجية التي تؤدي إلى تغيرات في مستوى نقل الحرارة. هناك عدة آليات لإطلاق الحرارة في البيئة.
- إشعاع – نقل الحرارة على شكل موجات كهرومغناطيسية في نطاق الأشعة تحت الحمراء. بسبب الإشعاع، جميع الأجسام التي تكون درجة حرارتها أعلى من الصفر المطلق تطلق طاقة. يمر الإشعاع الكهرومغناطيسي بحرية عبر الفراغ؛ ويمكن أيضًا اعتبار الهواء الجوي "شفافًا" بالنسبة له. تتناسب كمية الحرارة التي يبددها الجسم إلى البيئة بواسطة الإشعاع مع مساحة سطح الإشعاع (مساحة سطح الجسم غير المغطاة بالملابس) والتدرج الحراري. عند درجة حرارة محيطة تبلغ 20 درجة مئوية ورطوبة هواء نسبية تتراوح بين 40-60%، يبدد جسم الإنسان البالغ حوالي 40-50% من إجمالي الحرارة الصادرة عن الإشعاع.
- التوصيل الحراري (التوصيل) - طريقة لنقل الحرارة أثناء الاتصال المباشر للجسم بأشياء مادية أخرى. وتتناسب كمية الحرارة المنبعثة في البيئة بهذه الطريقة مع الفرق في متوسط درجات حرارة الأجسام المتلامسة ومساحة الأسطح المتلامسة وزمن التلامس الحراري والتوصيل الحراري.
- الحمل الحراري - يتم نقل الحرارة عن طريق نقل الحرارة عن طريق تحريك جزيئات الهواء (الماء). يسخن الهواء الملامس للجلد ويرتفع، ويحل محله جزء "بارد" من الهواء، وما إلى ذلك. في ظل ظروف الراحة الحرارية، يفقد الجسم ما يصل إلى 15٪ من إجمالي الحرارة المنبعثة بهذه الطريقة.
- تبخر– انطلاق الطاقة الحرارية إلى البيئة بسبب تبخر العرق أو الرطوبة من سطح الجلد والأغشية المخاطية للجهاز التنفسي. بسبب التبخر، يطلق الجسم حوالي 20% من إجمالي الحرارة المتبددة عند درجة حرارة مريحة. ينقسم التبخر إلى نوعين.
عرق غير محسوس– تبخر الماء من الأغشية المخاطية للجهاز التنفسي (من خلال التنفس)وتسرب الماء من خلال ظهارة الجلد ( التبخر من سطح الجلد.إنه يعمل حتى لو كان الجلد جافًا.).
يتبخر ما يصل إلى 400 مل من الماء عبر الجهاز التنفسي يوميًا، أي. يفقد الجسم ما يصل إلى 232 سعرة حرارية يوميًا. إذا لزم الأمر، يمكن زيادة هذه القيمة بسبب ضيق التنفس الحراري.
في المتوسط، يتسرب حوالي 240 مل من الماء عبر البشرة يوميًا. وبالتالي، بهذه الطريقة يفقد الجسم ما يصل إلى 139 سعرة حرارية في اليوم. هذه القيمة، كقاعدة عامة، لا تعتمد على العمليات التنظيمية والعوامل البيئية المختلفة.
العرق المتصور– نقل الحرارة من خلال تبخر العرق. في المتوسط، يتم إطلاق 400-500 مل من العرق يوميًا عند درجة حرارة محيطة مريحة، وبالتالي يتم إطلاق ما يصل إلى 300 سعرة حرارية من الطاقة. ومع ذلك، إذا لزم الأمر، يمكن أن يزيد حجم التعرق إلى 12 ميكرولتر في اليوم، أي. عن طريق التعرق يمكنك أن تفقد ما يصل إلى 7000 سعرة حرارية في اليوم.
تعتمد كفاءة التبخر إلى حد كبير على البيئة: فكلما ارتفعت درجة الحرارة وانخفضت الرطوبة، زادت فعالية التعرق كآلية لنقل الحرارة. عند رطوبة 100%، يكون التبخر مستحيلاً.
التحكم في التنظيم الحراري
تحت المهاد
يتكون نظام التنظيم الحراري من عدد من العناصر ذات الوظائف المترابطة. تأتي المعلومات حول درجة الحرارة من المستقبلات الحرارية وتنتقل إلى الدماغ عبر الجهاز العصبي.
يلعب ما تحت المهاد دورًا رئيسيًا في التنظيم الحراري. ويؤدي تدمير مراكزها أو خلل في التوصيلات العصبية إلى فقدان القدرة على تنظيم درجة حرارة الجسم. يحتوي منطقة ما تحت المهاد الأمامي على خلايا عصبية تتحكم في عمليات نقل الحرارة. عندما يتم تدمير الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد الأمامي، فإن الجسم لا يتحمل درجات الحرارة المرتفعة بشكل جيد، ولكن يتم الحفاظ على النشاط الفسيولوجي في الظروف الباردة. تتحكم الخلايا العصبية في منطقة ما تحت المهاد الخلفي في عمليات إنتاج الحرارة. عند تلفها، تنتهك القدرة على تعزيز تبادل الطاقة، وبالتالي فإن الجسم لا يتحمل البرد بشكل جيد.
نظام الغدد الصماء
يتحكم منطقة ما تحت المهاد في عمليات إنتاج الحرارة ونقلها، وإرسال نبضات عصبية إلى الغدد الصماء، وخاصة الغدة الدرقية والغدد الكظرية.
ترجع مشاركة الغدة الدرقية في التنظيم الحراري إلى حقيقة أن تأثير درجات الحرارة المنخفضة يؤدي إلى زيادة إفراز هرموناتها، مما يؤدي إلى تسريع عملية التمثيل الغذائي، وبالتالي تكوين الحرارة.
يرتبط دور الغدد الكظرية بإفرازها للكاتيكولامينات في الدم، والتي، عن طريق زيادة أو تقليل عمليات الأكسدة في الأنسجة (على سبيل المثال، العضلات)، تزيد أو تقلل من إنتاج الحرارة وتضيق أو توسع الأوعية الجلدية، مما يغير مستوى انتقال الحرارة.
