CƠ QUAN THỤ CẢM NHIỆT: Ở NGƯỜI, ĐỘNG VẬT, THỰC VẬT - SINH HỌC - 2026

Cơ quan thụ cảm nhiệt là những cơ quan thụ cảm có nhiều sinh vật sống nhận biết các điều kiện kích thích xung quanh. Chúng không chỉ là điển hình của động vật, bởi vì thực vật cũng cần đăng ký các điều kiện môi trường xung quanh chúng.

Phát hiện hoặc nhận biết nhiệt độ là một trong những chức năng cảm giác quan trọng nhất và thường cần thiết cho sự tồn tại của các loài, vì nó cho phép chúng phản ứng với những thay đổi nhiệt đặc trưng của môi trường nơi chúng phát triển.

Crotalus willardi, với một trong hai hố sọ đặc biệt (cơ quan thụ cảm nhiệt) có thể nhìn thấy giữa mũi và mắt. Robert S. Simmons.

Nghiên cứu của ông bao gồm một phần quan trọng của sinh lý cảm giác và, ở động vật, nó bắt đầu vào khoảng năm 1882, nhờ các thí nghiệm có thể kết hợp cảm giác nhiệt với kích thích cục bộ các vị trí nhạy cảm trên da người.

Ở người có cơ quan thụ cảm nhiệt khá đặc hiệu đối với các kích thích nhiệt, nhưng cũng có những cơ quan khác phản ứng với cả kích thích “lạnh” và “nóng”, cũng như với một số hóa chất như capsaicin và menthol (tạo ra các kích thích tương tự). đến cảm giác nóng và lạnh).

Ở nhiều loài động vật, cơ quan thụ cảm nhiệt cũng phản ứng với các kích thích cơ học và một số loài sử dụng chúng để lấy thức ăn.

Đối với thực vật, sự hiện diện của các protein được gọi là phytochromes là điều cần thiết để nhận biết nhiệt và các phản ứng tăng trưởng liên quan đến nó.

Cơ quan thụ cảm nhiệt ở người

Con người, giống như các loài động vật có vú khác, có một loạt các cơ quan thụ cảm cho phép chúng liên hệ tốt hơn với môi trường thông qua cái được gọi là "giác quan đặc biệt".

Những "thụ thể" này không gì khác hơn là những phần cuối cùng của đuôi gai chịu trách nhiệm nhận thức các kích thích môi trường khác nhau và truyền thông tin cảm giác đó đến hệ thần kinh trung ương (các phần "tự do" của dây thần kinh cảm giác).

4 Mô hình về cấu trúc của hệ thống giác quan ở người (Nguồn: Shigeru23 qua Wikimedia Commons)

Những thụ thể này được phân loại, tùy thuộc vào nguồn của kích thích, như thụ thể mở rộng, thụ thể cho và thụ thể tương tác.

Các cơ quan mở rộng gần bề mặt cơ thể hơn và "cảm nhận" được môi trường xung quanh. Có một số loại: ví dụ như cảm nhận nhiệt độ, xúc giác, áp lực, cảm giác đau, ánh sáng và âm thanh, vị giác và khứu giác.

Proprioceptor chuyên truyền các kích thích liên quan đến không gian và chuyển động đến hệ thần kinh trung ương, trong khi các interroceptor có nhiệm vụ gửi các tín hiệu cảm giác được tạo ra bên trong các cơ quan của cơ thể.

Bộ mở rộng

Trong nhóm này có ba loại thụ thể đặc biệt được gọi là thụ thể cơ học, thụ thể nhiệt và thụ thể không, có khả năng phản ứng tương ứng với xúc giác, nhiệt độ và cảm giác đau.

Ở người, cơ quan thụ cảm nhiệt có khả năng đáp ứng với sự chênh lệch nhiệt độ 2 ° C và được phân loại thành cơ quan cảm thụ nhiệt, cơ quan cảm nhận lạnh và cơ quan cảm thụ nhiệt độ nhạy cảm.

- Các thụ thể nhiệt vẫn chưa được xác định chính xác, nhưng chúng được cho là tương ứng với các đầu sợi thần kinh “trần trụi” (không được myelin hóa) có khả năng phản ứng với nhiệt độ tăng lên.

- Tế bào cảm thụ nhiệt lạnh phát sinh từ các dây thần kinh có bao myelin phân nhánh và được tìm thấy chủ yếu ở biểu bì.

- Cơ quan thụ cảm chuyên để phản ứng với cơn đau do căng thẳng cơ học, nhiệt và hóa học; Đây là những đầu tận cùng sợi thần kinh có myelin phân nhánh ở lớp biểu bì.

Cơ quan thụ cảm nhiệt ở động vật

Động vật, cũng như con người, cũng phụ thuộc vào các loại thụ thể khác nhau để nhận thức môi trường xung quanh chúng. Sự khác biệt giữa cơ quan thụ cảm của con người so với cơ quan cảm thụ của một số động vật là động vật thường có cơ quan thụ cảm phản ứng với cả kích thích nhiệt và cơ học.

Đó là trường hợp của một số thụ thể trên da của cá và động vật lưỡng cư, của một số loài mèo và khỉ, chúng có khả năng phản ứng với kích thích cơ học và nhiệt như nhau (do nhiệt độ cao hoặc thấp).

Ở động vật không xương sống, khả năng tồn tại của các thụ thể nhiệt cũng đã được chứng minh bằng thực nghiệm, tuy nhiên, việc tách một phản ứng sinh lý đơn giản đối với hiệu ứng nhiệt khỏi phản ứng tạo ra bởi một thụ thể cụ thể không phải lúc nào cũng dễ dàng.

Cụ thể, "bằng chứng" chỉ ra rằng nhiều loài côn trùng và một số loài giáp xác cảm nhận được sự biến đổi nhiệt trong môi trường của chúng. Đỉa cũng có những cơ chế đặc biệt để phát hiện sự hiện diện của vật chủ máu nóng và là động vật không xương sống không chân đốt duy nhất mà điều này đã được chứng minh.

Tương tự như vậy, một số tác giả chỉ ra khả năng một số ngoại ký sinh của động vật máu nóng có thể phát hiện ra sự hiện diện của vật chủ của chúng trong vùng lân cận, mặc dù điều này chưa được nghiên cứu nhiều.

Ở các động vật có xương sống như một số loài rắn và một số loài dơi hút máu (ăn máu), có các thụ thể hồng ngoại có khả năng phản ứng với các kích thích nhiệt “hồng ngoại” do con mồi máu nóng phát ra.

Bức ảnh chụp một con dơi hút máu ("ma cà rồng") (Nguồn: Ltshears qua Wikimedia Commons)

Dơi "ma cà rồng" có chúng trên mặt và giúp chúng xác định sự hiện diện của động vật móng guốc dùng làm thức ăn, trong khi những con "nguyên thủy" và một số loài crotaline độc ​​có chúng trên da và đây là những đầu dây thần kinh tự do chúng phân nhánh.

Họ làm việc như thế nào?

Cơ quan thụ cảm nhiệt hoạt động ít nhiều theo cách giống nhau ở tất cả các loài động vật và về cơ bản chúng làm việc đó để cho sinh vật biết chúng là một phần của nhiệt độ xung quanh.

Như đã thảo luận, những thụ thể này thực sự là đầu cuối thần kinh (đầu tận cùng của tế bào thần kinh kết nối với hệ thần kinh). Các tín hiệu điện được tạo ra chỉ kéo dài trong vài mili giây và tần số của chúng phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường và khả năng tiếp xúc với sự thay đổi nhiệt độ đột ngột.

Trong điều kiện nhiệt độ không đổi, các cơ quan thụ cảm nhiệt của da liên tục hoạt động, gửi tín hiệu đến não để tạo ra các phản ứng sinh lý cần thiết. Khi nhận được một kích thích mới, một tín hiệu mới được tạo ra, tín hiệu này có thể kéo dài hoặc không, tùy thuộc vào thời lượng của nó.

Các kênh ion nhạy cảm với nhiệt

Cảm nhận nhiệt bắt đầu bằng việc kích hoạt các thụ thể nhiệt trong các đầu dây thần kinh của dây thần kinh ngoại vi trên da của động vật có vú. Kích thích nhiệt kích hoạt các kênh ion phụ thuộc vào nhiệt độ trong các đầu tận cùng của sợi trục, điều này cần thiết cho sự nhận biết và truyền dẫn kích thích.

Các kênh ion này là các protein thuộc họ kênh được gọi là "kênh ion nhạy cảm với nhiệt" và khám phá của chúng đã cho phép làm sáng tỏ cơ chế cảm nhận nhiệt ở chiều sâu hơn.

Nhận dạng phân tử của các dây thần kinh phản ứng với lạnh hoặc nóng tùy thuộc vào biểu hiện của các kênh ion nhạy cảm với nhiệt (Nguồn: David D. McKemy qua Wikimedia Commons)

Công việc của nó là điều chỉnh dòng chảy của các ion như canxi, natri và kali, đến và đi từ các thụ thể nhiệt, dẫn đến sự hình thành điện thế hoạt động dẫn đến xung thần kinh đến não.

Cơ quan thụ cảm nhiệt ở thực vật

Đối với thực vật, điều cần thiết là có thể phát hiện bất kỳ sự thay đổi nhiệt nào xảy ra trong môi trường và đưa ra phản ứng.

Một số nghiên cứu về cảm nhận nhiệt ở thực vật đã tiết lộ rằng nó thường phụ thuộc vào các protein gọi là phytochromes, cũng tham gia vào việc kiểm soát nhiều quá trình sinh lý ở thực vật bậc cao, trong số đó là sự nảy mầm và phát triển của cây con, ra hoa, v.v.

Phytochromes đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định loại bức xạ mà cây trồng phải chịu và có khả năng hoạt động như "công tắc" phân tử bật dưới ánh sáng trực tiếp (với tỷ lệ ánh sáng đỏ và xanh lam cao) hoặc tắt. trong bóng râm (tỷ lệ bức xạ “đỏ xa” cao).

Biểu diễn giản đồ của phytochrome hoạt động (Pr) và không hoạt động (Pfr) (Nguồn: Bengt A. Lüers - BiGBeN_87_de qua Wikimedia Commons)

Sự hoạt hóa của một số phytochromes thúc đẩy tăng trưởng “nhỏ gọn” và ức chế sự kéo dài bằng cách hoạt động như các yếu tố phiên mã cho các gen liên quan đến các quá trình này.

Tuy nhiên, người ta đã chứng minh rằng, trong một số trường hợp, sự kích hoạt hoặc bất hoạt của phytochromes có thể không phụ thuộc vào bức xạ (ánh sáng đỏ hoặc ánh sáng đỏ xa), được gọi là “phản ứng đảo chiều tối”, tốc độ của nó dường như phụ thuộc vào nhiệt độ.

Nhiệt độ cao thúc đẩy sự bất hoạt nhanh chóng của một số phytochromes, khiến chúng ngừng hoạt động như các yếu tố phiên mã, thúc đẩy tăng trưởng bằng cách kéo dài.

Người giới thiệu

1. Brusca, RC và Brusca, GJ (2003). Động vật không xương sống (Số QL 362. B78 2003). Chân đế.
2. Feher, JJ (2017). Định lượng sinh lý con người: phần mở đầu. Báo chí học thuật.
3. Hensel, H. (1974). Cơ quan thụ cảm nhiệt. Đánh giá hàng năm về sinh lý học, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Động vật có xương sống: so sánh giải phẫu, chức năng, sự tiến hóa. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, M. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, E. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Phytochrome B tích hợp tín hiệu ánh sáng và nhiệt độ trong cây Arabidopsis. Khoa học, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., & Hensel, H. (2018). Bách khoa toàn thư Britannica. Được truy cập ngày 4 tháng 12 năm 2019, tại www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Cảm biến phân tử và bộ điều biến sự nhận nhiệt. Kênh, 9 (2), 73-81.