الإحساس الحراري

📅 آخر تحديث: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣٠ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 2 صور
الموسوعة الحرة

في علم وظائف الأعضاء ، يُعرف الإحساس الحراري بأنه الإحساس بدرجة الحرارة وإدراكها ، أو بتعبير أدق ، الفروقات الحرارية المستنتجة من تدفق الحرارة . ويتناول هذا العلم سلسلة من الأحداث والعمليات اللازمة للكائن الحي لاستقبال محفز حراري ، وتحويله إلى إشارة جزيئية، والتعرف على هذه الإشارة وتحديد خصائصها لتحفيز استجابة مناسبة. قد تكون المحفزات الحرارية ضارة (تشكل خطرًا على الكائن الحي) أو غير ضارة (لا تشكل خطرًا). [ 1 ] كما يمكن تنشيط البروتينات الحساسة للحرارة في المستقبلات الحرارية بواسطة المنثول أو الكابسيسين، ولذلك تُثير هذه الجزيئات إحساسًا بالبرودة والحرق، على التوالي.

قد يمتص المستقبل الحراري الحرارة عن طريق التوصيل أو الحمل الحراري أو الإشعاع . ومع ذلك، فإن نوع انتقال الحرارة عادةً لا يؤثر على وظيفة المستقبل الحراري. يُعتقد أن قنوات مستقبلات الجهد العابر (قنوات TRP) [ أ ] تلعب دورًا في العديد من الكائنات الحية في الإحساس بالحرارة والبرودة والألم. تمتلك الفقاريات نوعين على الأقل من المستقبلات الحرارية: تلك التي تستشعر الحرارة وتلك التي تستشعر البرودة. [ 4 ]

انتقال الحرارة

يعتمد الإحساس بالحرارة على انتقال الحرارة من البيئة المحيطة إلى مستقبلات الحرارة. قد يكون هذا الانتقال بالتوصيل أو الحمل أو الإشعاع ، لكن هذه الطريقة لا تؤثر على مستقبلات الحرارة، فهي ببساطة تستشعر درجة حرارتها الخاصة، لا درجة حرارة البيئة. وتنتج درجة حرارة مستقبلات الحرارة عن توازن الطاقة بين تدفق الحرارة من البيئة وتبديدها إلى باقي أجزاء الجسم (أو العكس في حالة استشعار البرد). على سبيل المثال، قد يبدو المعدن ذو درجة الحرارة المنخفضة والتوصيل الحراري العالي أكثر دفئًا من السيراميك ذي درجة الحرارة العالية والتوصيل الحراري المنخفض، لأن لمس المعدن يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مستقبلات الحرارة نفسها.

مستقبلات حرارية

المستقبل الحراري هو مستقبل حسي غير متخصص ، أو بتعبير أدق، هو الجزء المستقبل من العصبون الحسي ، الذي يكشف التغيرات المطلقة والنسبية في درجة الحرارة. في الثدييات، تُعصّب مستقبلات الحرارة أنسجة مختلفة، بما في ذلك الجلد ( كمستقبلات جلدية )، والقرنية ، والمثانة البولية . في المستقبلات الدافئة، يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى زيادة معدل إطلاق جهد الفعل، بينما يؤدي انخفاضها إلى انخفاضه. أما في المستقبلات الباردة، فيزداد معدل إطلاق جهد الفعل أثناء التبريد وينخفض ​​أثناء ارتفاع درجة الحرارة.

الأساس الجزيئي

القنوات المعروضة: TRPA1 ، TRPM8 ، TRPV4 ، TRPV3 ، TRPV1 ، TRPM3 ، ANO1 ، TRPV2

حظي هذا المجال البحثي باهتمام كبير مؤخرًا مع تحديد واستنساخ عائلة بروتينات مستقبلات الجهد العابر (TRP). تُعدّ قنوات أيونية عديدة مسؤولة عن الإحساس الحراري، وتنشط عند درجات حرارة مختلفة، وبالتالي فهي مسؤولة عن أنواع مختلفة من المحفزات الحرارية. تُعتبر قناة TRPV1 القناة الرئيسية المرتبطة باستشعار الحرارة المؤلمة، بالإضافة إلى الكشف عن الكابسيسين . يتم التوسط في الإحساس بالدفء غير المؤلم عن طريق تنشيط قناة TRPM2 . ويتم التوسط في الإحساس بالبرودة غير المؤلمة عن طريق تنشيط قناة TRPM8 . [ 1 ] تُعتبر قناة TRPA1 حساسة أحيانًا للمنثول ، ويُعتقد أنها مرتبطة بالإحساس بالبرودة المؤلمة، ولكن الآلية غير واضحة. [ 1 ]

مُنحت جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2021 إلى ديفيد جوليوس ( أستاذ في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو ، الولايات المتحدة) وأرديم باتابوتيان (أستاذ علم الأعصاب في معهد سكريبس للأبحاث في لا جولا ، كاليفورنيا، الولايات المتحدة) "لاكتشافهما مستقبلات درجة الحرارة واللمس". [ 2 ] [ 3 ]

عند البشر

في البشر، تنتقل إشارات الإحساس بالحرارة من المستقبلات الحرارية [ أ ] إلى الحبل الشوكي عبر محاور حزمة ليسور التي تتشابك مع الخلايا العصبية من الدرجة الثانية في المادة الرمادية للقرن الظهري . ثم تتقاطع محاور هذه الخلايا العصبية من الدرجة الثانية ، لتنضم إلى الحزمة الشوكية المهادية أثناء صعودها إلى الخلايا العصبية في النواة البطنية الخلفية الجانبية للمهاد . أظهرت دراسة أجريت عام 2017 أن المعلومات الحسية الحرارية تنتقل إلى النواة الجانبية المجاورة للذراع بدلاً من المهاد، وهذا ما يحفز السلوك التنظيمي الحراري. [ 5 ] [ 6 ] تستطيع المستقبلات الحرارية في البشر رصد تغيرات طفيفة في درجة الحرارة تصل إلى 0.38 درجة مئوية، لكن حساسيتها تتناقص مع ارتفاع أو انخفاض درجات الحرارة المحيطة عن 24 درجة مئوية. حتى أصغر التغيرات ترتبط بتغيرات في السلوك الاجتماعي، مثل الحاجة إلى مساحة أكبر بين الأشخاص. [ 7 ] [ 8 ]

الرؤية الحرارية

مواقع أعضاء الحفرة (المشار إليها بالسهم الأحمر) على ثعبان البايثون، بالنسبة إلى فتحة أنفه (السهم الأسود).

الرؤية الحرارية هي القدرة على استشعار الحرارة عبر الإشعاع. وتشير الرؤية تحديدًا إلى القدرة ليس فقط على استشعار الحرارة، بل أيضًا على تكوين صورة بناءً على هذه المعلومات. ومع ذلك، ونظرًا لقلة المعرفة أو عدم اليقين بشأن كيفية تفسير الكائن الحي لإشارات مستقبلاته الحرارية، فإن أي كائن حي يمتلك أعضاءً تطورت خصيصًا لاستشعار الحرارة الإشعاعي يُصنف عمومًا ضمن فئة الكائنات ذات الرؤية الحرارية.

في الثعابين

تستطيع أفاعي الكروتالين (الأفاعي الحفرية) وأفاعي البويداي (البوا) رؤية الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الأجسام الساخنة بكفاءة عالية. [ 9 ] يحتوي وجه الأفعى على زوج من الحفر، أو الجُحر، مُبطّنة بمجسات حرارية. تكشف هذه المجسات الأشعة تحت الحمراء بشكل غير مباشر من خلال تأثيرها الحراري على الجلد داخل الحفرة. وبذلك، تستطيع تحديد الجزء الأكثر سخونة في الحفرة، ومن ثمّ تحديد اتجاه مصدر الحرارة، والذي قد يكون حيوانًا من ذوات الدم الحار. ومن خلال دمج المعلومات من كلا الحفرتين، تستطيع الأفعى أيضًا تقدير بُعد الجسم.

في الخفافيش مصاصة الدماء

يمتلك الخفاش مصاص الدماء الشائع مستشعرات متخصصة للأشعة تحت الحمراء في ورقة أنفه. [ 10 ] [ 11 ] يُعدّ الخفاش مصاص الدماء الثدييات الوحيدة التي تتغذى حصريًا على الدم. تُمكّن حاسة الأشعة تحت الحمراء هذا الخفاش من تحديد موقع الحيوانات ذوات الدم الحار ( الماشية ، الخيول ، الثدييات البرية) ضمن نطاق يتراوح بين 10 و15  سم تقريبًا. ويُحتمل أن يُستخدم هذا الإدراك بالأشعة تحت الحمراء في الكشف عن مناطق تدفق الدم الأقصى في الفريسة المستهدفة.

وفي الثدييات الأخرى

تستطيع الكلاب، مثل الخفافيش مصاصة الدماء، اكتشاف الإشعاع الحراري الضعيف بواسطة أنوفها . [ 12 ]

في 14 فبراير 2013، طور الباحثون غرسة عصبية تمنح الفئران القدرة على استشعار الأشعة تحت الحمراء ، مما يوفر للكائنات الحية لأول مرة قدرات جديدة، بدلاً من مجرد استبدال القدرات الموجودة أو تعزيزها. [ 13 ]

في اللافقاريات

من بين الحيوانات الأخرى التي تمتلك أجهزة استشعار حرارية متخصصة، خنافس البحث عن حرائق الغابات ( Melanophila acuminata )، التي تضع بيضها في الأشجار الصنوبرية التي قضت عليها حرائق الغابات حديثًا. كما تستخدم الفراشات ذات الصبغة الداكنة، مثل Pachliopta aristolochiae و Troides rhadamantus، أجهزة استشعار حرارية متخصصة لتجنب التلف أثناء التشمّس. وقد تمتلك حشرات Triatoma infestans الماصة للدماء أيضًا عضوًا متخصصًا لاستشعار الحرارة.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. 1 2 تلعب مستقبلات TRPV1 وTRPM8 أدوارًا رئيسية في إدراك الحرارة والبرودة. [ 2 ] [ 3 ]

مراجع

  1. توميناغا م، كاشيو م ( 2024 ). "الإحساس الحراري وقنوات TRP". علم الأحياء الحراري . التقدم في الطب التجريبي وعلم الأحياء. المجلد 1461. الصفحات 3-13 . doi : 10.1007 /978-981-97-4584-5_1 . ISBN   978-981-97-4583-8PMID 39289270​​ 
  2. 1 2 "بيان صحفي: جائزة نوبل في الطب أو علم وظائف الأعضاء لعام 2021: ديفيد جوليوس وأرديم باتابوتيان" . جمعية نوبل في معهد كارولينسكا . 4 أكتوبر 2021.
  3. 1 2 "جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب" (ملف PDF) . مؤسسة نوبل . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2021 .
  4. ↑ جونسون، جي آي (2008). "6.16 الأنظمة الحسية الجسدية المتخصصة، 6.16.2 الأنظمة الحسية الحرارية". في: كاس، جي إتش، وغاردنر، إي بي (محرران). الحواس: مرجع شامل . المجلد 6: الإحساس الجسدي. إلسيفير. الصفحات 332-335 .  
  5. ↑ ناكامورا ك (2018). "[السلوك التنظيمي الحراري وآلية الدائرة المركزية الخاصة به - ما هو المسار الحسي الحراري الذي يحركه؟]". الكالسيوم السريري . 28 (1): 65-72 . PMID 29279428 . 
  6. ↑ ياهيرو تي، كاتاكا إن، ناكامورا واي، ناكامورا كيه (يوليو 2017). "النواة الجانبية المجاورة للذراع، وليس المهاد، هي التي تتوسط المسارات الحسية الحرارية للتنظيم الحراري السلوكي" . التقارير العلمية . 7 (1) 5031. Bibcode : 2017NatSR...7.5031Y . doi : 10.1038/s41598-017-05327-8 . PMC 5503995. PMID 28694517 .  
  7. ↑ باتيستيل ل (2026-07-08). "على الطيار الآلي: الدقة الخفية لكيفية شعور أجسامنا بدرجة الحرارة" . مدونات العلوم من يوراك ريسيرش . doi : 10.57708/BPAHAF1XHRYWSAG4VY8LS_W .
  8. ↑ "APA PsycNet" . psycnet.apa.org . مؤرشف من الأصل بتاريخ 29-06-2026 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-07-2026 .
  9. ↑ نيومان إي. أ.، وهارتلاين ب. هـ. (مارس 1982). "الرؤية بالأشعة تحت الحمراء للثعابين". مجلة ساينتفك أمريكان . 246 (3): 116-127 . Bibcode : 1982SciAm.246c.116N . doi : 10.1038/scientificamerican0382-116 . JSTOR 24966551 . 
  10. ^ كورتن إل، شميدت يو، شيفر ك (يونيو 1984). "المستقبلات الدافئة والباردة في أنف الخفاش مصاص الدماء Desmodus rotundus". يموت Naturwissenschaften . 71 (6): 327– 328. بيب كود : 1984NW .....71..327K . دوى : 10.1007/BF00396621 . بميد 6472483 . 
  11. ↑ Gracheva EO، Cordero-Morales JF، González-Carcacía JA، Ingolia NT، Manno C، Aranguren CI، وآخرون . (أغسطس 2011). "الربط الخاص بالعقدة من TRPV1 يكمن وراء الإحساس بالأشعة تحت الحمراء في الخفافيش مصاصة الدماء" . طبيعة . 476 (7358): 88-91 . دوى : 10.1038 / طبيعة 10245 . بمك 3535012 . بميد 21814281 .   
  12. ↑ بالينت أ، أنديكس أ، غاتشي م، غابور أ، تشيبيرت ك، لوس سي إم، وآخرون . (فبراير 2020). "الكلاب قادرة على استشعار الإشعاع الحراري الضعيف" . التقارير العلمية . 10 (1) 3736. Bibcode : 2020NatSR..10.3736B . doi : 10.1038/s41598-020-60439- y . PMC 7048925. PMID 32111902 .   
  13. ↑ "زرعة تمنح الفئران حاسة سادسة للأشعة تحت الحمراء" . مجلة وايرد البريطانية . ١٤ فبراير ٢٠١٣. مؤرشف من الأصل في ١٧ فبراير ٢٠١٣. تم الاطلاع عليه في ١٤ فبراير ٢٠١٣ .

للمزيد من القراءة