TERMOREGULACE Schopnost organismu udržovat optimální tělesnou teplotu Teplota slupky: v axile 35,8 - 37 C (kolísá, závislá na okolí) Teplota jádra: v játrech 39 - 40 C (stabilní) Ovlivnění teploty - denní doba (nejnižší ve 4 h ráno, nejvyšší odpoledne) - aktivita organismu - hormony ( zvýšení teploty - progesteron, tyroxin, růstový hormon, testosteron, adrenalin a noradrenalin Výměna tepla mezi slupkou a jádrem podkožní vazivo a tuková vrstva - tepelný izolátor krev - vazokonstrikce cév v kůži v chladu, vazodilatace v horku řez kůží Pokožka (epidermis) Škára (corium, dermis) Podkožní vazivo (hypodermis) STAVBA KŮŽE Termoregulace HYPOTALAMUS CENTRÁLNÍ RECEPTORY (CNS) PERIFERNÍ RECEPTORY (kůže) Autonomní nervový systém (sympatikus) Somatomotorický systém Endokrinní systém Vazomotorický systém Hnědá tuková tkáň Potní žlázy Kosterní svalstvo Regulace metabolizmu regulace výdeje tepla netřesová termogeneze pocení třesová termogeneze volní účelové chování VÝDEJ TEPLA • prostřednictvím KŮŽE a SLIZNICE • transport jádro povrch těla krevní oběh - protiproudová výměna tepla mezi tepnami a žílami - žilní plexus a arteriovenózní anastomózy (1-100 ml/100g kůže/min ) Protiproud system Silbernagl venózní plexus Javorka kapiláry tepna žíla tepna žilní plexus •RADIACE (sálání) – vyzařování infračervených vln (5-20 um) •KONDUKCE (vedení) – odevzdání tepla přímým kontaktem s předmětem •KONVEKCE (proudění) – styk těla se vzduchem nebo vodou – vrstvička vzduchu se ohřeje a vymění za chladný •EVAPORACE (odpařování) – odevzdání tepla odpařováním tekutiny z povrchu tepla (pocení) Termoregulace REGULACE nuclei-of-hypothalamus.jpg Výsledek obrázku pro peripheral thermoreceptors PERIFERNÍ TERMOSENSORY http://www.sciencedirect.com/topics/page/Thermoreceptor Výsledek obrázku pro peripheral thermoreceptors http://www2.highlands.edu/academics/divisions/scipe/biology/faculty/harnden/2121/notes/pns.htm PERIFERNÍ TERMOSENSORY Výstřižek.JPG Výstřižek2.JPG Receptory na chlad – Aδ vlákna – lokalizovány v epidermis nebo těsně pod ní Receptory na teplo – C vlákna – hluboko v dermis Receptory reagují hlavně na změny, rychlá adaptace na stabilní teplotu AFERENTNÍ CESTY DRG – dorsal root ganglia POA – preoptic anterior area PBN – parabrachil nucleus VM vntromedial nucleus Andrej A. Romanovsky.Thermoregulation: some concepts have changed. Functional architecture of the thermoregulatory systém. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol 292: R37–R46, 2007. EFERENTNÍ CESTY Preoptická oblast Mediánní preoptická oblast Laterální parabrachiální jádro (mezi mostem a středním mozkem) Zadní míšní kořeny Střední preoptická oblast Dorsomediální a dorsální hypotalamická oblast Rostrální raphe pallidus Intermediolaterální jádro (sympatikus) TERMOREGULAČNÍ CHOVÁNÍ http://cdn.megapixel.cz/gallery/w1400h1400/6/62836.jpg vyhřívání na slunci (příjem tepla radiací) http://www.stoplusjednicka.cz/sites/default/files/clanky/2013/05/kroko2.jpg vyhřívání na skále (příjem tepla kondukcí) http://img2.duitang.com/uploads/item/201212/30/20121230233854_ZjKaa.thumb.600_0.jpeg Sdílení tělesného tepla: kleptotermie (příjem tepla kondukcí) http://www.motherearthnews.com/~/media/Images/MEN/Editorial/Blogs/Nature%20and%20Environment/Winter %20Bird%20Survival/Swallows%20w%20Credit.jpg?la=en TERMOREULAČNÍ CHOVÁNÍ http://g.denik.cz/s/ng/2012/03/IS40760255.jpg hibernace http://photos1.blogger.com/img/10/2873/1024/blog009_puffybird.jpg Naježení, načepýření – zvětšení izolační vrstvy Stání na jedné noze, zobák v peří, ocas pod tělem – minimalizace plochy pro ztrátu tepla https://virtuavet.files.wordpress.com/2012/08/rat-in-pain.jpg TERMOREGULAČNÍ CHOVÁNÍ http://www.nera-weather.estranky.cz/img/mid/15/cr---predpoved-pocasi-na-pondeli-20.08.2012.jpg http://bandogchico.wbs.cz/CIMG0159.JPG Rear view of a man in stone age costume walking in snow, Kierikki Stone Age Village, Finland : Stock Photo https://i.ytimg.com/vi/GS2mtgDyNjQ/maxresdefault.jpg PREOPTICKÝ HYPOTALAMUS 60% na teplo necitlivých neuronů Pod 10% citlivých na chlad 30% neuronů citlivých na teplo - centrálně integruje informace o teplotě - aktivita je určena vlastní teplotou neuronů a aferentními informacemi z kůže a vnitřních orgánů - pacemakry ? – neurony spontánně aktivní - ↑ aktivita → aktivace mechanismů pro ztráty tepla - ↓ aktivita→ aktivace mechnismů pro zachován tepla Struktura spojována s autonomním řízením PREOPTICKÝ HYPOTALAMUS Ochlazení kožních receptorů, přímé ochlazení – sympatická termogeneze aktivací hnědého tuku nebo třesovou termogenezí Inhibice střední preoptické oblasti, ale ne mediánní PO - ↑teplota tělesného jádra, aktivitu svalů (zimnice), srdeční frekvenci a metabolismus Léze střední preoptické oblasti – hypertermie díky aktivaci třesové termogeneze a mechanismů zachování tepla Mediánní preoptická oblast – příjem informací z kůže, v chladu tyto interneurony inhibují na teplo citlivé neurony ve střední preoptické oblasti – zničení povede k blokádě třesové termogeneze a aktivace hnědého tuku ELEKTRODERMÁLNÍ AKTIVITA (EDA) Vlastnost lidského těla, která způsobuje kolísání elektrických charakteristik kůže Výsledek obrázku pro electrodermal activity http://www.scielo.org.co/img/revistas/iei/v31n2/en_v31n2a16e2.jpg http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0120-56092011000200016&script=sci_arttext&tlng=en Dubua-Reymon.jpg HISTORIE Emil du Bois-Reymond – otec elektrofyziologie, poprvé popsal elektrickou aktivitu kůže (1849) Hermann and Luchsinger - vztah mezi elektrodermální aktivitou a potními žlázami (1878) Vigourox – první použití v psychologickém výzkumu (1879) Ivane Tarkhnishvili – pozoroval změny elektrodermální aktivity, vyvinul přístroj pro sledování v čase C. G. Jung – první využití pro stanovení emocionální senzitivity https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a7/Tarkhanov_by_Repin.jpg/220px-Tarkhanov_by _Repin.jpg jung.jpg HISTORIE Cévní teorie – Vigourox – vztah mezi změnami kožního odporu a se změnami krevního toku Sekreční teorie – Tarkhnishvili – vztah mezi změnami kožního odporu a aktivitou potních žláz; Darrow simultánním měřením potvrdil závislost změny vodivosti na sekreci potních žláz KOŽNÍ ADNEXA POTNÍ ŽLÁZY Ekkrinní žlázy (malé potní žlázy) - !cholinergní sympatikus •vyskytují se prakticky na celém povrchu těla •obsah sekretu - potu - NaCl, urea, aminokyseliny, vápník, kyselina mravenčí, máselná •produkuje se při zvýšené teplotě, námaze a emočních podnětech •nejvýraznější produkce: na obličeji, dlaních a ploskách nohou a v axile (cíl studia psychofyziologů) Apokrinní žlázy (velké potní žlázy) – adrenergní sympatikus •většinou vázané na vlasový folikul •sekret je bělavý, bohatý na bílkoviny, po rozkladu kožními bakteriemi dává charakteristický zápach •uloženy: v axile, v zevním zvukovodu, v nosu, na okraji víčka, v puboanální oblasti, v prsní bradavce •sekreční aktivita pomalá, ale nepřetržitá, reagují na psychické (sexuální) podněty REGULACE NERVOVÁ AKTIVACE anterior hypothalamus-preoptic area – elelktrická stimulace nebo horko – aktivace sympatiku - ! cholinergní část ! – aktivace potních žláz HORMONÁLNÍ AKTIVACE Cirkulující adrenalin a noradrenalin v krvi – simulace potních žláz (např. během zátěže) Slabá stimulace – pomalý průchod sekretu – většina vody, Na+ a Cl- se resorbuje – pot koncentrovaný (močovina, kys. mléčná) Silná stimulace – rychlý průchod – koncentrace látek blízká plazmě Výsledek obrázku pro rezistor Dlouhé části potních žláz se připodobňují rezistorům zapojených paralelně. Sloupec potu se v potních duktech zvyšuje v různém množství a v rozdílném počtu žláz – v závislosti na aktivaci sympatickými nervy. Když pot naplní dukty – ↑vodivost skrz relativně rezistentní korneum. Čím výše pot dostoupá, tím je nižší odpor v rezistorech. Změny v hladině potu v duktech mění hodnoty rezistorů – pozorovatelné změny EDA První dráha: Kontralaterální kortex a bazální ganglia Brodmanova area 6 – pyramidální trakt – ovlivnění informacemi z frontálního laloku Druhý vliv: Ipsilaterální vliv hypotalamu a limbického systému (excitace z amygdaly a inhibice z hippocampu) Třetí cesta: Retikulární formace mozkového kmene Zvířecí studie Aktivace částí mozku zahrnuté v hodnocení významu stimulu (ventromediální prefrontální kortex, pravá dolní parietální oblast, přední cingulum) – aktivace „skin conductance response“ (SCR) Emoční význam – k předchozím strukturám se přidává amygdala a orbitofrontální kortex Studie na lidech Výstřižek3.JPG EDA Ohmův zákon: R= U I Napětí mezi elektrodami Proud procházející kůži http://www.scielo.org.co/img/revistas/iei/v31n2/en_v31n2a16e1.jpg Elektrodermální aktivita (EDA) Tonická EDA Fázická SCR Skin conductance level (SCL) – tonická komponenta s frekvencí 0 – 0.05 Hz – všeobecná psychická aktivita skin conductance.JPG Skin Conductance Response (SCR) – fázická komponenta 0.05 – 1.5 Hz - odpověď na specifický stimulus http://3.bp.blogspot.com/-6mzDYTF626s/UZv-myvSseI/AAAAAAAASqk/Z6BKXFaQbqM/s1600/image001-754820.jpg http://api.ning.com/files/vMQ5RJcyKDDWXf*uGUo8SC4vz4du01lVC6ICukYth8gKnndwyVLYfIG7bdzAmj3YlBnkmFpdj yJ0khbxMIPW4I1DevxQXg8f/poly.jpg http://produceconsumerobot.com/biosensing/content/MakeArticleFig01_02.png