Методи за осъществяване на терморегулация на човешкото тяло. Как се осъществява терморегулацията в тялото? Терморегулация на човешкото тяло физически свойства на топлинна обработка

Основните параметри, които осигуряват процеса на топлообмен между човек и околната среда, както е показано по-горе, са показателите за микроклимат. При естествени условия на земната повърхност (морско ниво) те варират значително. Така температурата на околната среда варира от -88 до + 60 °С; подвижност на въздуха -- от 0 до 60 m/s; относителна влажност - от 10 до 100% и атмосферно налягане - от 680 до 810 mm Hg. Изкуство.

Заедно с промяната на параметрите на микроклимата се променя и топлинното благосъстояние на човек. Условията, които нарушават топлинния баланс, предизвикват реакции в тялото, които допринасят за неговото възстановяване. Процесите на регулиране на отделянето на топлина за поддържане на постоянна температура на човешкото тяло се наричат ​​терморегулация. Позволява ви да поддържате телесната си температура постоянна. Терморегулацията се осъществява основно по три начина: биохимичен; чрез промяна на интензивността на кръвообращението и интензивността на изпотяване.

Терморегулацията чрез биохимични средства, наречена химична терморегулация, се състои в промяна на производството на топлина в тялото чрез регулиране на скоростта на окислителните реакции. Промяната в интензивността на кръвообращението и изпотяването променя отделянето на топлина в околната среда и затова се нарича физическа терморегулация.

Терморегулацията на тялото се извършва едновременно с всички средства. Така че, с понижаване на температурата на въздуха, увеличаването на топлопредаването поради увеличаване на температурната разлика се предотвратява от такива процеси като намаляване на влажността на кожата и следователно намаляване на преноса на топлина чрез изпаряване, намаляване на температурата на кожата поради намаляване на интензивността на кръвния транспорт от вътрешните органи и в същото време намаляване на температурната разлика. Експериментално е установено, че оптималният метаболизъм в организма и съответно максималното изпълнение на дейността се осъществява, ако компонентите на процеса на топлообмен са в следните граници:

Въпрос към? тридесет %; Q p? 50 %; Q tm? 20 %.

Такъв баланс характеризира липсата на напрежение в системата за терморегулация.

Параметрите на микроклимата оказват пряко влияние върху топлинното благосъстояние на човек и неговата работоспособност. Установено е, че при температура на въздуха над 25 ° C работоспособността на човек започва да намалява. Максималната температура на вдишания въздух, при която човек може да диша няколко минути без специални предпазни средства, е около 116 ° C.

Толерантността на човек към температурата, както и усещането му за топлина, до голяма степен зависят от влажността и скоростта на околния въздух. Колкото по-висока е относителната влажност, толкова по-малко пот се изпарява за единица време и толкова по-бързо се прегрява тялото. Високата влажност при t * gt има особено неблагоприятно въздействие върху топлинното благосъстояние на човек; 30 ° C, тъй като в този случай почти цялата отделена топлина се отделя в околната среда по време на изпаряването на потта. При повишаване на влажността потта не се изпарява, а тече на капки от повърхността на кожата. Получава се т. нар. проливен поток от пот, който изтощава тялото и не осигурява необходимия топлообмен. Заедно с потта тялото губи значително количество минерални соли, микроелементи и водоразтворими витамини (C, B 1 , B 2). При неблагоприятни условия загубата на течност може да достигне 8 ... 10 литра на смяна, а с това и до 40 g трапезна сол (общо около 140 g NaCl в тялото). Загубите на над 30 g NaCl са изключително опасни за човешкия организъм, тъй като водят до нарушена стомашна секреция, мускулни спазми и конвулсии. Компенсацията на загубата на вода в човешкото тяло при високи температури се дължи на разграждането на въглехидрати, мазнини и протеини.

За възстановяване на водно-солевия баланс на работниците в горещи магазини се инсталират точки за попълване на осолена (около 0,5% NaCl) газирана питейна вода в размер на 4 ... 5 литра на човек на смяна. В редица фабрики за тези цели се използва протеиново-витаминна напитка. В горещ климат се препоръчва да се пие охладена питейна вода или чай.

Продължителното излагане на висока температура, особено в комбинация с висока влажност, може да доведе до значително натрупване на топлина в тялото и развитие на прегряване на тялото над допустимото - хипертермия - състояние, при което телесната температура се повишава до 38 . .. 39°C. При хипертермия и в резултат на топлинен удар се наблюдават главоболие, световъртеж, обща слабост, изкривяване на цветоусещането, сухота в устата, гадене, повръщане, обилно изпотяване, пулс и дишане. В този случай се наблюдава бледност, цианоза, зениците се разширяват, понякога има конвулсии, загуба на съзнание.

В горещите цехове на промишлените предприятия повечето технологични процеси протичат при температури, значително по-високи от температурата на околния въздух. Нагретите повърхности излъчват потоци лъчиста енергия в пространството, което може да доведе до негативни последици. Инфрачервените лъчи имат предимно термичен ефект върху човешкото тяло, докато има нарушение на дейността на сърдечно-съдовата и нервната система. Лъчите могат да причинят изгаряния на кожата и очите. Най-честото и тежко увреждане на очите, дължащо се на излагане на инфрачервени лъчи, е катарактата на окото.

Производствените процеси, извършвани при ниски температури, висока подвижност на въздуха и влажност, могат да причинят охлаждане и дори хипотермия на тялото - хипотермия. В началния период на излагане на умерен студ се наблюдава намаляване на честотата на дишане, увеличаване на обема на вдишване. При продължително излагане на студ дишането става неравномерно, честотата и обемът на вдъхновението се увеличават. Появата на мускулно треперене, при което не се извършва външна работа и цялата енергия се превръща в топлина, може да забави намаляването на температурата на вътрешните органи за известно време. Резултатът от действието на ниските температури са простудни наранявания.

Човешката терморегулация е набор от изключително важни механизми, които поддържат стабилността на температурния режим на тялото при различни условия на околната среда. Но защо човек се нуждае толкова много от постоянна телесна температура и какво ще се случи, ако тя започне да се колебае? Как протичат процесите на терморегулация и какво да правим, ако естественият механизъм се провали? За всичко това - по-долу.

Човекът, както повечето бозайници, е хомойотермно същество. Хомеотермията е способността на тялото да си осигурява постоянно температурно ниво, главно чрез физиологични и биохимични реакции.

Терморегулацията на човешкото тяло е еволюционно формиран набор от механизми, които работят поради хуморална (чрез течна среда) и нервна регулация, метаболизъм (метаболизъм) и енергиен метаболизъм. Различните механизми имат различни начини и условия на работа, така че тяхното активиране зависи от времето на деня, пола на човека, броя на преживените години и дори положението на Земята в орбита.

Човешка топлинна карта

Терморегулацията в човешкото тяло се осъществява рефлексивно. Специални системи, чието действие е насочено към контролиране на температурата, регулират интензивността на топлопредаване или абсорбция.

Човешка система за терморегулация

Поддържането на температурния режим на тялото на постоянно предварително определено ниво се осъществява с помощта на два противоположни механизма на терморегулация на човешкото тяло - откат и производство на топлина.

Механизъм на производство на топлина

Механизмът на производство на топлина или химическата терморегулация на човек е процес, който допринася за повишаване на телесната температура. Среща се във всички метаболизми, но най-вече в мускулните влакна, чернодробните клетки и кафявите мастни клетки. По един или друг начин всички тъканни структури участват в производството на топлина. Във всяка клетка на човешкото тяло протичат окислителни процеси, които разграждат органичните вещества, по време на които част от освободената енергия се изразходва за нагряване на тялото, а основното количество се изразходва за синтеза на аденозин трифосфат (АТФ). Тази връзка е удобна форма за натрупване, транспортиране и работа на енергия.

Как изглежда една ATP молекула?

При понижаване на температурата скоростта на метаболитните процеси в човешкото тяло също намалява рефлекторно и обратно. Химическото регулиране се активира, когато физическият компонент на преноса на топлина не е достатъчен за поддържане на нормална температурна стойност.

Механизмът на производство на топлина се активира при получаване на сигнали от студовите рецептори. Това се случва, когато температурата на околната среда падне под така наречената „зона на комфорт“, която за леко облечен човек е в температурния диапазон от 17 до 21 градуса, а за гол човек е приблизително 27-28 градуса. Трябва да се отбележи, че за всеки индивид "зоната на комфорт" се определя индивидуално, тя може да варира в зависимост от здравословното състояние, телесното тегло, мястото на пребиваване, сезона и др.

За да се увеличи производството на топлина в тялото, се активират механизмите на термогенезата. Сред тях са следните.

1. Контрактилен.

Този механизъм се активира поради работата на мускулите, по време на която се ускорява разграждането на аденозитрифосфата. Когато се раздели, се отделя вторична топлина, която ефективно затопля тялото.

Мускулните контракции в този случай възникват неволно - при получаване на импулси, идващи от мозъчната кора. В резултат на това може да се наблюдава значително (до пет пъти) увеличение на топлоотделянето в човешкото тяло.

Как реагира кожата на студ?

При леко понижаване на температурата се повишава терморегулаторният тонус, което ясно се проявява в появата на гъши по кожата и повдигане на косми.

Неконтролираните мускулни контракции по време на контрактилната термогенеза се наричат ​​студено треперене. Възможно е да се повиши температурата на тялото с помощта на мускулни контракции и съзнателно - чрез проявяване на физическа активност. Физическата активност допринася за увеличаване на производството на топлина до 15 пъти.

2. Неконтрактилен.

Този тип термогенеза може почти да утрои производството на топлина. Основава се на катаболизма (разграждането) на мастните киселини. Този механизъм се регулира от симпатиковата нервна система и хормоните, секретирани от щитовидната жлеза и надбъбречната медула.

Механизъм за пренос на топлина

Механизмът на пренос на топлина или физическият компонент на терморегулацията е процесът на освобождаване на тялото от излишната топлина. Постоянната стойност на температурата се поддържа поради отстраняването на топлината през кожата (чрез проводимост и конвекция), радиацията и отстраняването на влагата.

Част от преноса на топлина се дължи на топлопроводимостта на кожата и слоя мастна тъкан. Процесът се регулира в по-голямата си част от кръвообращението. В този случай топлината от човешката кожа се отделя от твърди предмети при допир (кондукция) или околния въздух (конвекция). Конвекцията е значителна част от топлообмена - 25-30% от човешката топлина се пренася във въздуха.

Радиацията или радиацията е пренос на човешка енергия в пространството или към околните обекти, които имат по-ниска температура. С радиацията се губи до половината от човешката топлина.

И накрая, изпарението на влагата от повърхността на кожата или от дихателните органи, което представлява 23-29% от загубата на топлина. Колкото повече телесната температура надвишава нормата, толкова по-активно се охлажда тялото чрез изпаряване - повърхността на тялото се покрива с пот.

В случай, че температурата на околната среда значително надвишава вътрешния индикатор на тялото, изпарението остава единственият ефективен механизъм за охлаждане, всички останали спират да работят. Ако високата външна температура е придружена и от висока влажност, която затруднява изпотяването (т.е. изпарението на водата), тогава човек може да прегрее и да получи топлинен удар.

Разгледайте по-подробно механизмите на физическо регулиране на телесната температура:

изпотяване

Същността на този вид пренос на топлина е, че енергията се изпраща в околната среда чрез изпаряване на влага от кожата и лигавиците, покриващи дихателните пътища.

Този тип топлообмен е един от най-важните, тъй като, както вече беше отбелязано, той може да продължи в среда с висока температура, при условие че процентът на влажност на въздуха е по-малък от 100. Това се дължи на факта, че по-високата влажността на въздуха, толкова по-лошо ще се изпари водата.

Важно условие за ефективността на изпотяването е циркулацията на въздуха. Следователно, ако човек е в дрехи, които са непроницаеми за обмен на въздух, след известно време потта ще загуби способността си да се изпарява, тъй като влажността на въздуха под дрехите ще надвишава 100%. Това ще доведе до прегряване.

В процеса на изпотяване енергията на човешкото тяло се изразходва за разрушаване на молекулярните връзки на течността. Загубвайки молекулярните връзки, водата приема газообразно състояние, а междувременно излишната енергия напуска тялото.

Изпаряването на вода от лигавиците на дихателните пътища и изпаряването през повърхностната тъкан - епитела (дори когато кожата изглежда суха) се нарича незабележимо изпотяване. Активната работа на потните жлези, при която има обилно изпотяване и топлообмен, се нарича осезаемо изпотяване.

Излъчване на електромагнитни вълни

Този метод на пренос на топлина работи чрез излъчване на инфрачервени електромагнитни вълни. Според законите на физиката всеки обект, чиято температура се повиши над температурата на околната среда, започва да отделя топлина чрез излъчване.

Човешко инфрачервено лъчение

За да предотврати прекомерното изтичане на топлина по този начин, човечеството изобрети дрехите. Материята на облеклото спомага за създаването на въздушна междина, чиято температура поема температурата на тялото. Това намалява радиацията.

Количеството топлина, разсейвано от обект, е пропорционално на повърхността на радиацията. Това означава, че чрез промяна на позицията на тялото вие можете да регулирате топлообмена.

Провеждане

Проводимост или топлопроводимост възниква, когато човек докосне друг предмет. Но освобождаването от излишната топлина може да се случи само ако предметът, с който човекът е влязъл в контакт, има по-ниска температура.

Важно е да запомните, че въздухът с нисък процент на влажност и мазнините имат ниска стойност на топлопроводимост, следователно те са топлоизолатори.

Конвекция

Същността на този метод на топлообмен е преносът на енергия от въздуха, циркулиращ около тялото, при условие че неговата температура е по-ниска от телесната. Хладният въздух в момента на контакт с кожата се затопля и се втурва нагоре, като се заменя с нова доза студен въздух, която е по-ниска поради високата си плътност.

Дрехите играят важна роля за предотвратяване на отделянето на твърде много топлина от тялото по време на конвекция. Това е бариера, която забавя циркулацията на въздуха и по този начин конвекцията.

Център за терморегулация

Центърът на човешката терморегулация се намира в мозъка, а именно в хипоталамуса. Хипоталамусът е част от диенцефалона, който включва много клетки (около 30 ядра). Функциите на тази формация са да поддържа хомеостазата (т.е. способността на тялото да се саморегулира) и дейността на невроендокринната система.

Една от най-важните функции на хипоталамуса е да осигурява и контролира действията, насочени към терморегулацията на тялото.

Когато тази функция се изпълнява в центъра на терморегулацията на човек, възникват следните процеси:

1. Периферните и централните терморецептори предават информация към предния хипоталамус.
2. В зависимост от това дали тялото ни се нуждае от отопление или охлаждане, се активира центърът за производство на топлина или центърът за пренос на топлина.

Когато се предават импулси от студените рецептори, центърът за производство на топлина започва да функционира. Намира се в задната част на хипоталамуса. Импулсите се движат от ядрата през симпатиковата нервна система, увеличавайки скоростта на метаболитните процеси, свивайки кръвоносните съдове и активирайки скелетните мускули.

Ако тялото започне да се прегрява, тогава центърът за пренос на топлина започва да работи активно. Намира се в ядрата на предния хипоталамус. Възникващите там импулси са антагонисти на механизма на производство на топлина. Под тяхно влияние кръвоносните съдове на човек се разширяват, изпотяването се увеличава, тялото се охлажда.

Други части на централната неравномерна система също участват в терморегулацията на човека, а именно кората на главния мозък, лимбичната система и ретикуларната формация.

Основната функция на температурния център в мозъка е да поддържа постоянен температурен режим. Определя се от общата стойност на телесната температура, когато и двата механизма (топлопроизводство и топлообмен) са най-малко активни.

Органите на вътрешната секреция също играят важна роля в терморегулацията на човешкото тяло. При ниски температури щитовидната жлеза увеличава производството на хормони, които ускоряват метаболитните процеси. Надбъбречните жлези имат способността да контролират преноса на топлина благодарение на хормоните, които регулират окислителните процеси.

Нарушения на терморегулацията на тялото: причини, симптоми и лечение

Нарушаването на терморегулацията се нарича внезапни промени в телесната температура или отклонения от нормата от 36,6 градуса по Целзий.

Причините за температурните колебания могат да бъдат както външни фактори, така и вътрешни, например болести.

Експертите разграничават следните нарушения на терморегулацията:

• втрисане;
• втрисане с хиперкинеза (неволни мускулни контракции);
• хипотермия (хипотермия). Посветен на хипотермия;
• хипертермия (прегряване на тялото).

Има много причини за нарушения на терморегулацията, най-честите от тях са изброени по-долу:

• Придобит или вроден дефект на хипоталамуса (ако това е проблемът, тогава температурните спадове могат да бъдат придружени от неизправности на стомашно-чревния тракт, дихателните органи и сърдечно-съдовата система).
• Изменението на климата (като външен фактор).
• Злоупотреба с алкохолни напитки.
• следствие от процеса на стареене.
• Психични разстройства.
• Вегето-съдова дистония (на нашия уебсайт можете да прочетете за температурните промени при VVD).

В зависимост от причината, температурните колебания могат да бъдат придружени от различни симптоми, често от които треска, главоболие, загуба на съзнание, неправилно функциониране на храносмилателната система и учестено дишане.

В случай на нарушения на регулирането на температурата от тялото, трябва да се свържете с невролог. Основните принципи на лечение на този проблем са:

• приемане на лекарства, които влияят на емоционалното състояние на пациента (ако причината е психични разстройства);
• приемане на лекарства, които засягат дейността на централната нервна система;
• приемане на лекарства, които насърчават повишен топлообмен в съдовете на кожата;
• обща терапия, която включва: физическа активност, втвърдяване, здравословно хранене, прием на витамини.

Топлообмен на човек с околната среда. Човекът е постоянно в състояние на топлообмен с околната среда. Човешката дейност е придружена от непрекъснато отделяне на топлина в околната среда. Количеството му зависи от степента на физическо натоварване при определени климатични условия и варира от 85 J/s (в покой) до 500 J/s (по време на тежка работа). За нормалното протичане на физиологичните процеси в човешкото тяло е необходимо отделената от тялото топлина (Q tv) да бъде напълно отдадена на околната среда (Q тогава), т.е. топлинен баланс Q tv \u003d Q тогава. Излишното топлоотдаване на тялото над топлоотдаването на околната среда (Qsol > Qto) води до нагряване на тялото и до повишаване на телесната температура. Такова топлинно благополучие се характеризира с понятието горещ.Напротив, превишението на преноса на топлина над отделянето на топлина (Q tv< Q то) приводит к охлаждению организма и снижению его температуры. Такое тепловое самочувствие характеризуется понятием Студ.

Един от важните показатели за топлинното състояние на тялото е средната температура на тялото (вътрешните органи) от порядъка на 36,5 °C. Дори леки отклонения от тази температура в една или друга посока водят до влошаване на човешкото благосъстояние. Зависи от степента на нарушение на топлинния баланс и нивото на потребление на енергия по време на извършване на физическа работа.

Топлообменът между човешкото тяло и околната среда зависи от параметрите на микроклимата: температура на околната среда, скорост на въздуха, относителна влажност на въздуха. За да се разбере влиянието на един или друг индикатор върху преноса на топлина, е необходимо да се разгледат механизмите, чрез които топлината се прехвърля от един обект на друг (по-специално от човек към околната среда и обратно).

Освобождаването на топлина от човешкото тяло става чрез:

Топлопроводимост Q t;

Конвекция q до в резултат на измиване на човешкото тяло от въздуха;

Радиация към околните повърхности Q out;

Изпаряването на влагата от повърхността на кожата Q е и при дишане Q c.

Топлината може да се предава само от тяло с по-висока температура към тяло с по-ниска температура. Интензивността на топлообмена зависи от температурната разлика на телата (в нашия случай това е температурата на човешкото тяло и температурата на предметите и въздуха около човека) и топлоизолационните свойства на облеклото. Тъй като температурата на човешкото тяло спрямо стойността от 36,5 ° C се променя в малък диапазон, промяната в преноса на топлина от човек възниква главно поради промяна в температурата на човешката среда. Ако температурата на въздуха или предметите около човек е по-висока от температурата от 36,5 ° C, няма пренос на топлина от човека, а напротив, той се нагрява.

Човешкото облекло има топлоизолационни свойства: колкото по-топло е, толкова по-малко топлина преминава от човек към околната среда. По този начин е възможно да се регулира топлообменът на човек с околната среда поради температурата на околната среда и избора на облекло с различни топлоизолационни свойства.

Въздухът в близост до топъл предмет се нагрява. Нагретият въздух има по-малка плътност и като е по-лек се издига нагоре, а мястото му се заема от по-студения въздух на околната среда. Феноменът на обмен на порции въздух поради разликата в плътността на топъл и студен въздух се нарича естествена конвекция.

Ако топъл предмет се обдухва със студен въздух, тогава процесът на замяна на по-топлите слоеве въздух в обекта с по-студен се ускорява. В този случай отопляемият обект ще има по-студен въздух, температурната разлика между отопляемия обект и околния въздух ще бъде по-голяма и интензитетът на пренос на топлина от обекта към околния въздух ще се увеличи. Това явление се нарича принудителна конвекция.По този начин топлообменът между човек и околната среда може да се регулира чрез промяна на скоростта на движение на въздуха, т.е. преносът на топлина чрез конвекция е толкова по-голям, колкото по-ниска е температурата на околната среда и колкото по-висока е скоростта на движение на въздуха.

Топлинната енергия, превръщайки се върху повърхността на горещо тяло в лъчиста (електромагнитна вълна) - инфрачервено лъчение, се прехвърля на друга (студена повърхност), където отново се превръща в топлина. Лъчистият поток е толкова по-висок, колкото по-голяма е разликата в температурата между човек и околните обекти. Освен това лъчистият поток може да идва от човек, ако температурата на околните обекти е по-ниска от температурата на човека и обратно, ако околните обекти са по-нагрети, т.е. лъчистият поток по време на топлообмен чрез радиация е толкова по-голям, колкото по-ниска е температурата на повърхностите около човек.

Интензивността на изпарението и, следователно, количеството топлопредаване от организма към околната среда зависи: първо, от температурата на околната среда: колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е интензивността на изпарението; второ, върху влажността на въздуха: колкото по-висока е влажността, толкова по-ниска е интензивността на изпарението; трето, върху скоростта на движение: интензивността на изпарението се увеличава с увеличаване на скоростта на движение на въздуха; четвърто, от интензивността на работата: нивото на изпотяване се увеличава пропорционално на тежестта на извършената работа.

В процеса на дишане въздухът на околната среда, попадайки в белите дробове на човек, се нагрява и в същото време се насища с водна пара. По този начин топлината се отстранява от човешкото тяло с издишания въздух (Qv). Количеството топлина, отделяно от човек с издишания въздух, зависи от неговата физическа активност, влажността и температурата на околния (вдишания) въздух. Колкото по-голямо е физическото натоварване и колкото по-ниска е околната температура, толкова повече топлина се отделя с издишания въздух. С повишаване на температурата и влажността на околния въздух количеството топлина, отделена чрез дишане, намалява.

Така посоката на топлинните потоци Q t Q към Q навън може да бъде от човек към въздуха и заобикалящите го предмети и обратно, в зависимост от това кое е по-високо - температурата на тялото на човека или въздуха и околните тела.

Топлоотдаването на човешкото тяло се определя основно от големината на мускулното натоварване по време на човешката дейност, а топлоотдаването се определя от температурата на околния въздух и предмети, скоростта на движение и относителната влажност на въздуха.

Параметрите на микроклимата в естествената среда и при производствени условия могат да варират в широки граници. Заедно с промяната на параметрите на микроклимата се променя и топлинното благосъстояние на човек. Нарушаването на топлинния баланс в една или друга посока предизвиква реакции в човешкото тяло, които допринасят за неговото възстановяване.

Процесът на регулиране на отделянето на топлина за поддържане на постоянна температура на човешкото тяло се нарича терморегулация.Тя ви позволява да поддържате температурата на вътрешните органи постоянна (36,5 ° C) и не включва определени органи. Устойчивостта на студ или топлина се осъществява под контрола на нервната система, която включва определени органи в специфична функционална система, която осигурява поддържането на постоянна температура по най-ефективния и икономичен начин. Физиологичната система на терморегулация включва регулирането на генерирането на топлина и преноса на топлина.

Терморегулацията се осъществява по следните начини: биохимично, чрез промяна на интензивността на кръвообращението и интензивността на изпотяване.

Терморегулация чрез биохимични средствасе състои в промяна на интензивността на окислителните процеси, протичащи в човешкото тяло. Външна проява на биохимичните регулаторни процеси е мускулното треперене, което, както вече беше споменато, възниква при преохлаждане на тялото. Увеличава топлоотделянето до 125...200 J/s. В резултат на сложни химични реакции по време на усвояването на храната се генерира топлина, която се изразходва за поддържане на жизненоважни процеси: работата на сърцето, дихателните органи.

Терморегулация чрез промяна на интензивността на кръвообращениетоТя се състои в способността на тялото да регулира обема на доставяната кръв, която в този случай може да се разглежда като носител на топлина от вътрешните органи към повърхността на човешкото тяло чрез стесняване или разширяване на кръвоносните съдове.

При високи температури на околната среда кръвоносните съдове на кожата се разширяват и към нея се влива повече кръв от вътрешните органи и съответно повече топлина се отдава на околната среда.

При ниски температури се получава обратното явление: кръвоносните съдове се стесняват, количеството кръв и следователно топлината, доставяна на кожата, намалява, нейната температура намалява и в резултат на това намалява преноса на топлина от човек към околната среда.

Терморегулация чрез промяна на интензивността на изпотяванее да промени процеса на пренос на топлина поради изпарение. Охлаждането на тялото чрез изпаряване е от голямо значение. Така че, при температура на околната среда от 36 ° C, топлината се отвежда от човек в околната среда почти изключително поради изпаряването на потта. В регулирането на процеса на пренос на топлина всички методи участват едновременно, но в по-голяма или по-малка степен.

Експериментално е установено, че оптималният метаболизъм в организма и съответно максималната производителност на труда се осъществяват, ако компонентите на топлообменния процес са в следните граници:

Q до +Q t =30%; Q от -45

Q е \u003d 20% Q в \u003d 5%

Такъв баланс характеризира липсата на напрежение в системата за терморегулация.

Параметрите на микроклимата на въздушната среда, които определят оптималната обмяна на веществата в организма и при които няма неприятни усещания и напрежение в системата за терморегулация, се наричат. удобно или оптимално.Зоната, в която околната среда напълно отнема топлината, генерирана от тялото, и няма напрежение в системата за терморегулация, се нарича зона на комфорт.Условията, при които се нарушава нормалното топлинно състояние на човек, се наричат неудобно.

При леко напрежение в системата за терморегулация и лек дискомфорт се установяват приемливи метеорологични условия. При превишаване на допустимите стойности на метеорологичните параметри системата за терморегулация работи в стресов режим, човек изпитва силен дискомфорт, топлинният баланс се нарушава и тялото започва да прегрява или хипотермия, в зависимост от посоката на топлинния баланс нарушено.

Адаптация и аклиматизация при работа в топлинен и охладителен климат.Организмът на работещите в условия на постоянно излагане на повишени или ниски температури е в състояние на динамично равновесие с външната среда. (динамичен стереотип) -Това е равновесие, установено поради адаптирането на човешкото тяло към определени метеорологични условия.

Адаптирането към топлинен или охлаждащ микроклимат се основава на процеси, насочени към поддържане на определено ниво и взаимовръзка на физиологични системи, органи, механизми за управление, които осигуряват висока жизнена активност на организма.

В началните етапи адаптацията се осъществява поради активирането на компенсаторни механизми - първични рефлексни реакции, насочени към елиминиране или отслабване на функционални промени в тялото, причинени от топлинни стимули. В процеса на адаптация (адаптация) цялата дейност на тялото чрез неврохуморални механизми се привежда във все по-точен и фин баланс с околната среда.

В резултат на процеса на адаптация се установява устойчиво състояние на жизнените системи на организма в променените микроклиматични условия на околната среда - аклиматизация.

Аклиматизация -адаптирането към нови климатични условия е частен случай на адаптация, развива се в резултат на дълъг престой в условия на високи и ниски температури. Характерни особености на адаптацията и аклиматизацията са подобряване на общото състояние, по-лесно понасяне на високи и ниски температури, съкращаване на периода на възстановяване на физиологичните функции и работоспособността.

Адаптация към високи температуриизразява се в увеличаване на мускулната работа, значително намаляване на основния метаболизъм. По време на работа, свързана с висока стайна температура, адаптацията се дължи на намаляване на производството на топлина, образуването на стабилно преразпределение на пълненето на кръвта на съдовете, така че преносът на топлина от повърхността на тялото се улеснява. Изпотяването от прекомерно - в аварийната фаза - преминава в адекватно висока температура. В процеса на адаптация с тежко изпотяване се наблюдава намаляване на концентрацията на хлориди в потта, което спомага за намаляване на нарушенията във водно-солевия метаболизъм. Кръвното налягане намалява, сърдечната честота и дишането намаляват, телесната температура леко намалява.

Адаптация към излагане на студ.Честото и продължително излагане на студ води до засилване на метаболизма и повишено производство на топлина. При работа в хладилни цехове или хладилници първите дни, в отговор на ниски температури, производството на топлина се увеличава неикономично, прекомерно, а топлопреминаването все още не е достатъчно ограничено. След установяването на фазата на стабилна адаптация процесите на производство на топлина стават по-интензивни, а преносът на топлина намалява и в крайна сметка се балансира по такъв начин, че най-добре да поддържа стабилна телесна температура в нови условия.

В този случай активната адаптация е придружена от механизми, които осигуряват адаптирането на рецепторите към студа, т.е. повишаване на прага на дразнене на тези рецептори. Температурата на кожата се възстановява по-бързо, има по-малко изразено стесняване на съдовете на кожата, нейното по-голямо кръвоснабдяване и обемът на циркулиращата кръв се увеличава.

В ход адаптация към инфрачервено лъчениевъзбудимостта на рецепторите намалява, има леко учестяване на сърдечната честота и повишаване на телесната температура, увеличаване на интензивността на изпотяване, увеличаване на количеството мастни вещества и намаляване на концентрацията на хлориди в потта.

Адаптацията се наблюдава при условие, че колебанията в параметрите на производствения микроклимат не надхвърлят компенсаторните възможности на организма. Рязко изразените колебания в метеорологичните условия затрудняват адаптирането на организма към тях. Прекомерните по сила и продължителност термични стимули могат да доведат до нарушаване на адаптацията. Неуспехите в адаптацията са свързани с намаляване на имунологичната реактивност на организма и водят до различни неблагоприятни последици, по-специално повишена заболеваемост.

Нарушаването на терморегулацията на тялото или нарушението на постоянството на телесната температура се провокира от дисфункция на централната нервна система. При нарушаване на процесите на терморегулация са възможни два вида реакции. Ако телесната температура се повиши, периферните съдове се разширяват, започва изпотяване. Ако температурата, напротив, намалява, съдовете се стесняват, мускулите се свиват, крайниците стават студени и се появява треперене.

Висшите животни, притежаващи свойството за постоянство на телесната температура, имат система за поддържане на температурата в баланс. Терморегулацията осигурява баланс между генерирането на топлина и отделянето на топлина. Има два основни типа терморегулация:химически (основният му механизъм е повишено генериране на топлина по време на мускулни контракции - мускулни тремори) и физически (увеличен топлообмен поради изпаряване на течност от повърхността на тялото по време на изпотяване). В допълнение, интензивността на метаболитните процеси и стесняването или разширяването на кожните съдове са от определено значение за производството на топлина и преноса на топлина.

Центърът за терморегулация се намира в мозъчния ствол. В допълнение, хормоните на ендокринните жлези, по-специално, играят определена роля в терморегулацията. Нарушаването на терморегулацията на тялото, свързано с понижаване на температурата, се нарича хипотермия. Нарушаването на терморегулацията на тялото при хората, свързано с повишаване на температурата, се нарича хипертермия.

Нарушение на процесите на терморегулация: хипертермия

Хипертермия (прегряване) възниква при нарушаване на механизмите на терморегулацията, при което топлопродукцията преобладава над топлообмена. Телесната температура може да достигне 43 ° C или повече.

Най-честите причини за такова нарушение на човешката терморегулация са повишаването на температурата на външната среда и появата на фактори, които възпрепятстват адекватното пренасяне на топлина (например прекалено топли дрехи, висока влажност и др.).

Когато се появи този тип нарушение на терморегулацията, се активират механизми за адаптация: поведенчески реакции, с помощта на които човек се опитва да избегне излагането на прекомерна топлина (например включва вентилатор), повишени механизми за пренос на топлина, намаляване на производството на топлина. и реакция на стрес. В съответствие с резултатите от взаимодействието на хипертермията и процесите на адаптация се разграничават етапът на компенсация и етапът на декомпенсация на хипертермията.

В етапа на компенсация се наблюдава разширяване на артериалните съдове на кожата и свързаното с това увеличаване на топлообмена. При по-нататъшно повишаване на температурата преносът на топлина започва да се извършва главно само поради изпотяване.

В стадия на декомпенсация има нарушение на механизмите на адаптация, изпотяването е значително намалено, телесната температура може да се повиши до 41-43 ° C. Наблюдава се нарушение на функциите и структурата на клетките във връзка с преките увреждащи ефекти на високата температура, което води до изразени нарушения на функциите на системите и органите, предимно на централната нервна система и сърдечно-съдовата система.

Топлинен удар- това е вариант на хипертермия, при който адаптационните механизми бързо се изчерпват. Това може да се случи както при висока интензивност на термичния фактор, така и в резултат на ниската ефективност на адаптационните механизми на даден организъм. Симптомите на такова нарушение на терморегулацията са същите като в етапа на декомпенсация на хипертермията като цяло, но по-тежки и нарастват много по-бързо, поради което топлинният удар е придружен от висока смъртност. Водещите механизми на патогенезата на промените в тялото в същото време съответстват на тези при хипертермията като цяло. Но особено значение при такова нарушение на терморегулацията на човешкото тяло се дава на интоксикация, остра сърдечна недостатъчност, спиране на дишането, оток и кръвоизливи в мозъка.

Слънчев ударе форма на хипертермия. Това се дължи на прякото въздействие на топлината на слънчевата светлина върху тялото. При такава патология на терморегулацията се активират горните механизми на хипертермия, но водещият е мозъчното увреждане.

Патология на телесната терморегулация: треска

Треската трябва да се разграничава от хипертермията. Треска- това е реакцията на тялото към дразнители от инфекциозен и неинфекциозен характер, характеризираща се с повишаване на телесната температура. При треска (за разлика от хипертермията) се поддържа баланс между генерирането на топлина и загубата на топлина, но на по-високо от обичайното ниво.

Причината за това нарушение на терморегулацията е появата в тялото на пирогени вещества (пирогени). Те се делят на екзогенни (жизненоважни продукти на бактерии) и ендогенни (продукти на разпадане на увредени клетки, променени протеини в кръвния серум и др.).

Има следните етапи на такава патология на човешката терморегулация:

• етап на повишаване на температурата;
• етапът на изправена температура на по-високо ниво от нормалното;
• етап на спад на температурата.

Треска до 38 ° C се нарича субфебрилна, до 39 ° C умерена или фебрилна, до 41 ° C - висока или пиретична, над 41 ° C - прекомерна или хиперпиретична.

Видовете температурни криви (графики на дневните температурни колебания) могат да бъдат от диагностична стойност, тъй като те често се различават значително при различни заболявания.

Постоянната треска се характеризира с дневни температурни колебания с не повече от 1 ° C. При лаксативна треска разликата между сутрешната и вечерната температура е 1-2 ° C, а при изтощителна (хектична) - 3-5 ° C. Интермитентната треска се характеризира с големи колебания в сутрешната и вечерната температура с периодично нормализиране. Рецидивиращата треска съчетава периоди от няколко дни, в които температурата е нормална, и периоди на повишена температура, които се редуват един след друг. При перверзна треска сутрешната температура е по-висока от вечерната, а атипичната треска изобщо няма никакви модели.

При рязко понижаване на температурата те говорят за критично понижение или криза (това може да бъде придружено от изразено понижение - колапс); постепенното му намаляване се нарича литичен или лизис.

По време на треска настъпват редица промени в системите и органите.

И така, в централната нервна система по време на треска се наблюдава феноменът на потискане. Съпътстващ симптом на такова нарушение на терморегулацията на тялото е тахикардия, около 8-10 удара в минута за всяка степен на покачване (обаче, при някои заболявания, например с, може да има брадикардия, която е свързана с инхибиторен ефект на бактериален токсин върху сърцето). В разгара на треската дишането може да е учестено.

Треската обаче има и положителна конотация. Така че, при треска, възпроизвеждането на някои вируси се инхибира, жизнените процеси и деленето на много бактерии се потискат, интензивността на имунните реакции се увеличава, растежът на туморите се инхибира и устойчивостта на организма към инфекции се повишава.

При подобни симптоми причините за тези нарушения на терморегулацията на тялото са различни. Треска се причинява от пирогени, а хипертермията се причинява от висока температура на околната среда.

При патология като треска, механизмите на терморегулация продължават да работят (има преход на баланса между производството на топлина и преноса на топлина на по-високо ниво), при хипертермия настъпва срив на механизмите на терморегулация.

Треската е реакция на тялото към определени външни и вътрешни влияния с определени положителни качества, хипертермията е, разбира се, патологичен процес, който е вреден за тялото.

Нарушение на терморегулацията на тялото: хипотермия

Хипотермияе състояние, характеризиращо се с понижаване на телесната температура под нормалната.

Основната причина за такова нарушение на терморегулацията на тялото е намаляването на температурата на околната среда. В допълнение, хипотермията на фона на леко понижаване на външната температура се причинява от нарушения на механизмите за генериране на топлина: обширна мускулна парализа, нарушено производство на топлина поради намаляване на интензивността на метаболизма с намалено производство на надбъбречни хормони (включително увреждане на хипоталамо-хипофизна област), както и силно изтощение. Следните фактори също могат да допринесат за хипотермия: висока влажност, мокри дрехи, потапяне в студена вода, вятър (което допринася за повишен пренос на топлина); освен това гладуването, преумората, алкохолната интоксикация, нараняванията и заболяванията водят до намаляване на устойчивостта на организма към хипотермия. Последствията от нарушенията на терморегулацията могат да бъдат обща хипотермия и локално студено нараняване - измръзване.

Според времето на смъртта се разграничават остра (в рамките на един час), подостра (в рамките на 4 часа), бавна (над 4 часа) хипотермия.

Както при хипертермията, развитието на хипотермия се разделя на етап на компенсация и етап на декомпенсация.

Етапът на компенсация се характеризира с поведенчески реакции (човек се опитва да се затопли), намаляване на топлопредаването (съдовете на кожата се стесняват, изпотяването спира), увеличаване на производството на топлина (кръвно налягане, повишаване на сърдечната честота, приток на кръв във вътрешните органи и интензивността на метаболитните процеси в органите и тъканите се увеличават, появяват се мускулни тремори). Телесната температура леко спада.

Ако студът продължава да действа и адаптационните механизми не могат да се справят с неговите патогенни ефекти, тогава започва етапът на декомпенсация. Има нарушение на системата за терморегулация, инхибиране на центровете за регулиране на мозъка, което води до спад на сърдечната дейност, отслабване на интензивността на дишането, хипоксия и ацидоза, нарушение на функциите на органите и тъканите, както и микроциркулацията. Последицата от това е нарушение на обмена на водни електролити и появата на мозъчен оток. Смъртта настъпва поради спиране на кръвообращението и дишането поради нарастващото инхибиране на регулаторните центрове на централната нервна система.

Измръзване обикновено са изложени на области на тялото, които не са защитени или слабо защитени с дрехи (нос, уши, пръсти на ръцете и краката). В отговор на излагане на студ има такива признаци на нарушение на терморегулацията като спазъм на кожните съдове, последвано от тяхното разширяване и артериална хиперемия; при продължително излагане на студ може да възникне вторичен вазоспазъм, който води до тъканна исхемия и тъканно увреждане до некроза на кожата и по-дълбоките тъкани.

Статията е прочетена 12 451 пъти.

Въведение

1. Хипоталамусът е вашият термостат

1.1 Провеждане и конвекция

1.2 Радиация

1.3 Изпаряване

2.1 Потни жлези

2.2 Гладки мускули около артериолите

2.3 Скелетен мускул

2.4 Ендокринни жлези

3. Адаптация и терморегулация

3.1 Адаптиране към излагане на ниска температура

3.1.1 Физиологични реакции към упражнения при ниски температури на околната среда

3.1.2 Метаболитни реакции

3.2 Адаптиране към високи температури

3.3 Оценка на термичните стимули

4. Механизми на терморегулация

Механизмите, които регулират телесната температура, са подобни на термостата, който регулира температурата на околния въздух, но са по-сложни в действие и по-точни. Сетивните нервни окончания - терморецепторите - откриват промените в телесната температура и предават тази информация на термостата на тялото - хипоталамуса. В отговор на промяна в рецепторните импулси, хипоталамусът активира механизми, които регулират затоплянето или охлаждането на тялото. Подобно на термостат, хипоталамусът има първоначално температурно ниво, което се опитва да поддържа. Това е нормална телесна температура. Най-малкото отклонение от това ниво води до сигнал до центъра на терморегулацията, разположен в хипоталамуса, за необходимостта от корекция (фиг. 1).

Промените в телесната температура се възприемат от два вида терморецептори - централни и периферни. Централните рецептори са разположени в хипоталамуса и контролират температурата на кръвта около мозъка. Те са много чувствителни към най-малките (от 0,01°C) промени в кръвната температура. Промяната в температурата на кръвта, преминаваща през хипоталамуса, активира рефлекси, които в зависимост от необходимостта задържат или отдават топлина.

Периферните рецептори, локализирани по цялата повърхност на кожата, контролират температурата на околната среда. Те изпращат информация до хипоталамуса, както и до мозъчната кора, осигурявайки съзнателно възприемане на температурата по такъв начин, че можете произволно да контролирате дали сте в среда с ниска или висока температура.

За да може едно тяло да отдава топлина на околната среда, генерираната от него топлина трябва да „има достъп“ до външната среда. Топлината от дълбините на тялото (сърцевината) се транспортира от кръвта до кожата, откъдето може да премине в околната среда чрез един от следните четири механизма: проводимост, конвекция, излъчване и изпарение. (фиг. 2)

1.1 Провеждане и конвекция

Топлопроводимостта е преносът на топлина от един обект към друг поради директен молекулен контакт. Например топлината, генерирана дълбоко в тялото, може да се пренесе през съседни тъкани, докато достигне повърхността на тялото. След това може да се пренесе върху дрехите или околния въздух. Ако температурата на въздуха е по-висока от температурата на повърхността на кожата, топлината на въздуха се предава на повърхността на кожата, повишавайки нейната температура.

Конвекцията е пренос на топлина през движещ се поток от въздух или течност. Въздухът около нас е в постоянно движение. Циркулирайки около тялото ни, докосвайки повърхността на кожата, въздухът отнася молекулите, които са получили топлина в резултат на контакт с кожата. Колкото по-силно е движението на въздуха, толкова по-висок е интензитетът на топлообмен поради конвекция. В комбинация с проводимостта, конвекцията може също да осигури повишаване на телесната температура, когато сте в среда с висока температура на въздуха.

1.2 Радиация

В покой, радиацията е основният процес на пренос на излишната топлина към тялото. При нормална стайна температура тялото на гол човек предава около 60% от "излишната" топлина чрез радиация. Топлината се предава под формата на инфрачервени лъчи.

1.3 Изпаряване

Изпарението е основният процес на разсейване на топлината по време на тренировка. По време на мускулна дейност поради изпаряване тялото губи около 80% от топлината, докато в покой - не повече от 20%. Известно изпарение става, без да забележим, но докато течността се изпарява, топлината също се губи. Това са така наречените неусетни топлинни загуби. Те съставляват около 10%. Трябва да се отбележи, че незабележимите топлинни загуби са относително постоянни. С повишаване на телесната температура процесът на изпотяване се засилва. Когато потта достигне повърхността на кожата, тя преминава от течно състояние в газообразно състояние поради топлината на кожата. По този начин, с повишаване на телесната температура, ролята на изпотяването се увеличава значително.

Предаването на телесна топлина към външни увреждания се осъществява чрез проводимост, конвекция, радиация и изпарение. При извършване на физическа активност основният механизъм за пренос на топлина е изпарението, особено ако температурата на околната среда се доближава до телесната.

2. Ефектори, които променят телесната температура

При колебания в телесната температура възстановяването на нормалната телесна температура се извършва, като правило, от следните четири фактора:

1) потни жлези;

2) гладки мускули около артериолите;

3) скелетни мускули;

4) редица жлези с вътрешна секреция.

Когато температурата на кожата или кръвта се повиши, хипоталамусът изпраща импулси към потните жлези за необходимостта от активно изпотяване, което овлажнява кожата. Колкото по-висока е телесната температура, толкова повече се поти. Неговото изпарение отнема топлина от повърхността на кожата.

Тъй като температурата на кожата и кръвта се повишава, хипоталамусът изпраща сигнали до артериолите на гладката мускулатура, които доставят кръв към кожата, което ги кара да се разширяват. В резултат на това кръвоснабдяването на кожата се увеличава. Кръвта пренася топлина от дълбините на тялото до повърхността на кожата, където се разсейва във външната среда чрез проводимост, конвекция, радиация и изпарение.

Скелетният мускул влиза в действие, когато има нужда от генериране на повече топлина. При ниска температура на въздуха терморецепторите в кожата изпращат сигнали до хипоталамуса. По същия начин, с понижаване на кръвната температура, промяната се фиксира от централните рецептори на хипоталамуса. В отговор на получената информация хипоталамусът активира мозъчните центрове, които регулират мускулния тонус. Тези центрове стимулират процеса на треперене, който е бърз цикъл на неволно свиване и отпускане на скелетните мускули. В резултат на тази повишена мускулна активност се произвежда повече топлина за поддържане или повишаване на телесната температура.

Телесните клетки повишават интензивността на своя метаболизъм под въздействието на редица хормони. Това се отразява на топлинния баланс, тъй като увеличаването на метаболизма води до увеличаване на производството на енергия. Охлаждането на тялото стимулира отделянето на тироксин от щитовидната жлеза. Тироксинът може да увеличи интензивността на метаболизма в организма с повече от 100%. В допълнение, епинефринът и норепинефринът повишават активността на симпатиковата нервна система. Следователно те пряко влияят върху скоростта на метаболизма на почти всички телесни клетки. Какво се случва с човешкото тяло, когато температурните параметри се променят? В този случай той развива специфични адаптационни реакции по отношение на всеки фактор, тоест той се адаптира. Адаптацията е процес на приспособяване към условията на околната среда. Как се адаптира към температурните промени?