为什么我们可以感知身体对温度感知力减弱的变化?


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因为太阳距离地球很远,而且地球接收到的光线很少,所以我们感知不到。这是因为太阳的照射以及辐射都是有一定传播方向和方式的,地球距离太阳的距离过于远,而且在太阳光照射的过程中,经过大气层之后热度会逐渐减少,到最后只形成了光源,所以感受不到热。}
2014-11-21补充:为什么达到一定温度后离子通道就会打开?关于这个问题,在“这些温度感受器是如何响应不同温度的呢?”这一节已经解释过。但由于前面问到温度的实质,部分人倾向于从微观的角度来理解。但是如果直接想象分子的热运动如何打开离子通道终究是空想,从微观的角度理解宏观的问题总得有一个桥梁。我认为能量作为这样一个桥梁比较合适。首先,从物理化学的角度很容易理解温度高了蛋白质的能量也更高。而由有序的氨基酸组成的蛋白质发挥任何功能都离不开其结构。蛋白质本身可以有无数种空间结构,当其能量升高时很容易从原始结构转换为另一种结构,这样其性状也会发生改变。从下面一张图可以很好的理解这个问题。因此,温度升高→能量增加→结构(或构象)变化→蛋白质性状改变离子通道打开实质就是蛋白质构象的转换。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------我们的皮肤对温度的感知能力来自于分布在表皮下的温度感受器。不仅仅是皮肤,粘膜和内脏也分布有温度感受器,所以我们的口腔、食道等都能感知温度。人体不同区域温度感受器的分布不同,所以不同部位对温度的感受也有差异。温度感受器是个很奇妙的东西。它除了感受温度外,还和痛觉有关,所以温度过高会让我们感觉“痛”(比如烫);也和味觉有关,所以我们对不同的食物有着不同的温度偏好(比如热咖啡、冰啤酒)。既然我们通过这些广泛分布的温度感受器来感知温度,那么这些温度感受器是什么?从生物学的角度来看,这些温度感受器是一类特殊的离子通道(一种蛋白质)——瞬时受体电位通道(TRP channel)。比如下图所展示的是TRPV1的结构,当温度超过43℃的时候,这个离子通道会打开,引起一系列反应,最终通过神经电流传递到神经中枢,我们也就感知了这个温度。图-1 TRPV1结构这个离子通道可能许多人都听说过,它和痛觉有关,还和我们对辣的的感知关系密切。目前人们对温度感受器的研究并不完善,已经鉴定出来的出来的和温度感受相关的离子通道主要有六个,它们的分布和对温度的反应有所差异,也有部分重合:可以看出不同的温度感受器响应的温度范围包含了冷、凉爽、温暖、热等四种主要感受。下面一个最重要的问题就是,这些温度感受器是如何响应不同温度的呢?关于这些感受温度的离子通道如何被冷或热激活目前还是一个无法很好地回答的问题,不同的离子通道受温度调控的方式也有所不同。关于TRPV1和TRPM8的研究提供了TRP离子通道被温度激活的一个假说。TRPV1和TRPM8是电压门控的离子通道,也就是膜内外的达到一定的电势差的时候,离子通道会打开,而温度则会影响影响这两个离子通道的电压门控激活曲线。比如在42℃下,激活TRPV1的电压更接近正常生理条件下膜内外的电势差,从而打开的频率更高;而在较低温度下,TRPV1需要较高的电压才能将其激活,从而TRPV1打开的频率就很低。因而温度可以通过调控==影响TRP离子通道电压门控的激活阈值来调控TRP离子通道。下面是在不同温度下,TRPV1达到最大打开频率的二分之一所需要的电压:图-2 不同温度下的V1/2而人的神经纤维的静息电位一般为-70~-90mv,可以看出在40~45℃时,TRPV1的V1/2正好在该范围内。到这里,还有一个问题是虽然这些温度感受器能够受到不同温度的激活,但我们是如何区分在同一感受范围内的温度差异的?实际上虽然TRP离子通道受到某一温度的激活,但是在低于这些温度时,这些离子通道也有一定程度的激活,并且在不同温度下,这些离子通道被激活的频率也有所不同。TRPV1的激活温度时≥42℃,下图展示的是在不同温度下,TRPV1的电压激活曲线,也就是不同电压下,TRPV1打开的频率。图-3 TRPV1在不同温度下的激活曲线由于正常生理条件下静息电位在-70~-90mv,所以我们只需要看-100mV附近TRPV1打开的频率。可以看出在35℃的时候TRPV1也有明显的激活,但是42℃TRPV1的打开频率更高。这些负责温度感受的离子通道在不同的温度下会有不同程度的激活,从而产生不同的动作电位,最终传递到神经中枢。对于这些各种不同的电信号的组合,我们的大脑可以很容易的分辨出来,我们也就能够区分不同的温度了。但是有一点值得注意的是,我们对温度的感受是有一定精确度的,我们并没有能力区分十分细微的温度差异,我们也无法凭感觉判断自己所处的具体温度。参考文献:Dhaka A, Viswanath V, Patapoutian A (2006) TRP
ion channels and temperature sensation. Annual Review of Neuroscience 29:
135–161Voets,
T.; Droogmans, G.; Wissenbach, U.; Janssens, A.; Flockerzi, V.; Nilius, B. The
principle of
temperature-dependent gating in cold- and heat-sensitive TRP channels. Nature
2004, 430, 748–754Wetsel WC)Sensing hot and cold with TRP channels. North
American Hyperthermia Group 201127(4):388–398}
今年的冬季可谓是非常寒冷了,一整个冬天都不间断地有冷空气席卷全国,甚至有霸王级的寒潮出没,气温更是反复降温。每次降温我们人体会明显感觉到冷,但是每次当我们吹风或者受冻觉得寒冷的时候,有没有想过我们人类为什么会感受到冷。相信大家都知道,人是一种恒温动物,人在正常情况下的体温是在36~37℃,而且我们需要在合适的温度环境下才能很好地生存,是一种既怕冷又怕热的动物。也知道其实我们更多是通过皮肤来感受温度,是因为皮肤分布了很多温度感受器,这些感受器会将皮肤及外界的温度变化传递给体温调节中枢。因为我们需要维持自身恒定的体温,当外界温度低于人体温度时,一方面会降低新陈代谢另一方面也是减少散热来维持体温。而当外界温度高于人体温度时,我们又会加快自身的散热,如出汗等方式来防止体温升温过高。于是很多人就以为其实我们之所以能感受到冷,是因为皮肤传递了不同于人体自身的温度变化的信号,应该是人体的感知系统在作用,不过一直都没有准确的答案。就在2019年8月,《细胞》杂志刊登了一项最新研究才揭露了这个秘密。这项新研究是由美国Shawn Xu教授团队与华中科技大学的刘剑峰教授团队完成的。主要的研究对象是一种叫线虫的生物,它的结构简单,并且基因组信息也早被人类所知,经常被用来研究感知系统。通过研究,科研团队发现其实以前都找错了方向,一直都以为是与感觉相关的基因有关系,所以只是在这类基因中试图找出答案,可惜却一直没什么收获。当后来科学家决定转变一下思路,去研究基因的突变,来看缺少哪一种基因会对寒冷没有反应,在更广泛的范围中去寻找感知冷的基因。万万没想到正是这一个思路的转变,研究了数千个随机的突变后,发现到了感知寒冷的关键,就是glr-3基因,缺少这个基因的线虫对寒冷没有反应。科研团队在对此进行了更深的分析后发现,glr-3 基因编码了谷氨酸盐蛋白受体(GLR-3)。这个受体在很多生物中都是存在的,也就是说明,很有可能人类中的这个受体也是负责“感知寒冷”的。之后科学家通过研究斑马鱼、小鼠和人类等脊椎动物,在这些动物的基因组里找到了glr-3基因的远房亲戚,同时将它引入无法感知寒冷的线虫里,这些线虫就又能感知寒冷了,这一个实验更是进一步验证了他们的想法。这个受体以前一直都被认为只是在大脑中传递化学信号而已,如果不是这个研究,估计没人会想到这个受体会有感知寒冷的功能。不过我想,人类之所以能感受寒冷,不会只是一个受体就完了的,人类的基因系统都非常的复杂,需要各种系统互相协作才能正常的生活生存,我相信目前对此的研究应该也就是刚开始,未来还会有更多的新发现,让我们更加了解自己。}

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