thermoreceptorsは周りの刺激条件を知覚多くの生きた生物を持ったもの受容体です。植物はそれらを取り巻く環境条件を登録する必要があるため、それらは動物の典型的なだけではありません。
温度の検出または知覚は、最も重要な感覚機能の1つであり、種が生育する環境に典型的な熱変化に応答できるため、種の生存にしばしば不可欠です。
Crotalus willardi。鼻と眼の間に見える2つの特徴的な頭蓋窩(熱受容器)の1つ。ロバート・S・シモンズ。
彼の研究には感覚生理学の重要な部分が含まれており、熱感覚と人間の皮膚の敏感な部位の局所刺激を関連付けることができた実験のおかげで、動物では1882年頃に始まりました。
人間には、熱刺激に関して非常に特異的な熱受容器がありますが、「冷たい」刺激と「熱い」刺激の両方に反応する他、カプサイシンやメントールなどの化学物質(類似の刺激を生成する)にも反応するものがあります。ホットとコールドの感覚に)。
多くの動物では、熱受容器は機械的刺激にも反応し、一部の種はそれらを使用して食物を得ます。
植物にとって、フィトクロムとして知られるタンパク質の存在は、熱知覚とそれに関連する成長反応に不可欠です。
人間の熱受容器
人間は、他の哺乳類の動物と同様に、「特別な感覚」と呼ばれるものを通じて環境とのより良い関係を可能にする一連の受容体を持っています。
これらの「受容体」は、さまざまな環境刺激を知覚し、そのような感覚情報を中枢神経系(感覚神経の「自由」部分)に送信する役割を担う、樹状突起の最終部分に過ぎません。
4人間の感覚システムの構造のモデル(出典:Shigeru23、Wikimedia Commons経由)
これらの受容体は、刺激の供給源に応じて、外受容体、固有受容体、および内部受容体に分類されます。
外受容体は体の表面に近く、周囲の環境を「感知」します。いくつかのタイプがあります。たとえば、温度、触覚、圧力、痛み、光と音、味覚と嗅覚です。
固有受容体は、空間に関連する刺激の伝達と中枢神経系への動きに特化しています。一方、内部受容体は、身体器官の内部で生成される感覚信号の送信を担当しています。
外受容器
このグループには、機械受容器、熱受容器、侵害受容器と呼ばれる3つのタイプの特別な受容器があり、それぞれ、タッチ、温度、および痛みに反応することができます。
人間では、温度受容器は2°Cの温度差に応答する能力があり、熱受容器、低温受容器、および温度感受性侵害受容器に細分類されます。
-熱受容器は適切に特定されていませんが、温度の上昇に応答できる「有髄」神経線維末端(有髄ではない)に対応していると考えられています。
-冷熱受容体は、主に表皮にある分岐した有髄神経末端から発生します。
-侵害受容器は、機械的、熱的、化学的ストレスによる痛みへの対応に特化しています。これらは、表皮で分岐している有髄神経線維末端です。
動物の熱受容器
動物だけでなく人間も、周囲の環境を知覚するためにさまざまな種類の受容体に依存しています。一部の動物の熱受容器に対する人間の熱受容器の違いは、動物が熱刺激と機械的刺激の両方に応答する受容体を持っていることが多いことです。
これは、魚や両生類、ネコやサルの皮膚にある受容体の場合であり、(高温または低温のために)機械的および熱的刺激に同様に応答することができます。
無脊椎動物では、熱受容体の存在の可能性も実験的に実証されていますが、特定の受容体によって生成される応答から熱効果に対する単純な生理学的応答を分離することは必ずしも容易ではありません。
具体的には、「証拠」は、多くの昆虫と一部の甲殻類が環境の熱変動を知覚していることを示しています。ヒルはまた、温血宿主の存在を検出する特別なメカニズムを備えており、これが実証されている唯一の非節足動物無脊椎動物です。
同様に、多くの著者は、温血動物の外部寄生虫の一部が近くの宿主の存在を検出できる可能性を指摘していますが、これはあまり研究されていません。
ヘビの一部の種や特定の吸血コウモリ(血液を食べる)などの脊椎動物には、温血の獲物によって放出される「赤外線」熱刺激に応答できる赤外線受容体があります。
吸血コウモリの写真(出典:ウィットメディア・コモンズ経由のLtshears)
「吸血鬼」コウモリは顔にそれらを持ち、食べ物として役立つ有蹄動物の存在を決定するのを助けます。一方、「原始的な」ボアといくつかの種の有毒なクロタリンは皮膚にそれらを持ち、これらは自由神経終末です彼らは分岐します。
それらはどのように機能しますか?
熱受容体はすべての動物でほぼ同じように機能し、基本的には、周囲の温度がどの部分であるかを生物に伝えます。
議論したように、これらの受容体は実際には神経終末(神経系に接続されたニューロンの末端)です。これらの最後の非常に数ミリ秒で生成される電気信号とその周波数は、周囲温度と急激な温度変化への曝露に大きく依存します。
一定の温度条件下では、皮膚の熱受容器は常にアクティブであり、脳に信号を送信して必要な生理学的応答を生成します。新しい刺激が受信されると、持続時間に応じて持続する場合と持続しない場合がある新しい信号が生成されます。
熱に敏感なイオンチャンネル
熱知覚は、哺乳類の皮膚の末梢神経の神経終末における熱受容器の活性化から始まります。熱刺激は、軸索終末の温度依存性イオンチャネルを活性化します。これは、刺激の知覚と伝達に不可欠です。
これらのイオンチャネルは、「熱に敏感なイオンチャネル」として知られているチャネルのファミリーに属するタンパク質であり、それらの発見により、熱知覚のメカニズムをより深く解明することができました。
熱に敏感なイオンチャネルの発現に応じて寒さまたは熱に反応する神経の分子的同一性(出典:ウィキメディアコモンズ経由のDavid D. McKemy)
その役割は、カルシウム、ナトリウム、カリウムなどのイオンが熱受容体に出入りする流れを調節し、脳への神経インパルスをもたらす活動電位を形成することです。
植物の熱受容器
植物の場合、環境で発生する熱変化を検出して応答を発行できることも不可欠です。
植物の熱知覚に関するいくつかの研究は、それがフィトクロームと呼ばれるタンパク質にしばしば依存することを明らかにしました。開花など
フィトクロムは、植物が受ける放射線のタイプを決定する上で重要な役割を果たし、直接光の下で(赤と青の光の割合が高い)オンにする、またはオフにする分子「スイッチ」として機能することができます。日陰(「遠赤」の放射線の割合が高い)。
アクティブ(Pr)および非アクティブ(Pfr)フィトクロームの概略図(出典:Bengt A.Lüers-Wikimedia Commons経由のBiGBeN_87_de)
一部のフィトクロームの活性化は、これらのプロセスに関与する遺伝子の転写因子として作用することにより、「コンパクト」な成長を促進し、伸長を阻害します。
ただし、場合によっては、フィトクロムの活性化または非活性化が、「暗い復帰反応」として知られている放射(赤色または遠赤色光)とは無関係であることが証明されています。温度。
高温は、いくつかのフィトクロムの急速な不活性化を促進し、それらが転写因子としての働きを停止させ、伸長による成長を促進します。
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