Nimmt der Mensch Temperatur oder Wärmefluss wahr? (oder beides?)

Kurze Antwort

Menschen spüren Temperaturunterschiede .

Hintergrund
^{(einschließlich Bearbeitungen basierend auf Kommentaren)}

Da die Frage lautet „Nehmen Menschen Temperatur oder Wärmefluss wahr ?“, werde ich die Antwort aus einer psychophysischen Perspektive beantworten, dh indem ich mich mit sensorischem Bewusstsein befasse .

Genauso wie viele andere sensorische Systeme passen sich Temperatursensoren im menschlichen Körper an Umgebungsreize an (dh konstante absolute Reizpegel). Mit anderen Worten, wenn man eine Zeitlang einer bestimmten Temperatur ausgesetzt ist, verliert man das Temperaturempfinden an sich (vorausgesetzt natürlich, die Temperaturen liegen in angenehmen Grenzen, sonst treten allgemeine Beschwerden wie Frösteln oder Schwitzen usw. auf).

Daher ist die Temperaturerfassung beim Menschen nicht absolut, sondern differentiell und tritt auf, wenn Unterschiede relativ zur Basislinie auftreten.

Holmes und Wood (1968) erwähnen in ihrer Einleitung Folgendes, und ich zitiere:

...drei Variablen der thermischen Stimulation [...] beeinflussen die Empfindlichkeit menschlicher Probanden gegenüber warmen und kühlen Reizen. Dies sind (1) die Temperatur, an die sich die Haut angepasst hat, (2) die Hautfläche, über die die thermische Energie aufgebracht wird, und (3) die Geschwindigkeit, mit der sich die Temperatur der Haut ändert.

Die Variablen (1) und (3) betonen deutlich die unterschiedliche Natur der Temperaturwahrnehmung beim Menschen. Variable (2) ist ein allgemeines psychophysisches Phänomen und zeigt im Wesentlichen, dass bei einem ausreichend großen Reiz Temperaturunterschiede leichter gefühlt werden, während die stimulierte Hautoberfläche übermäßig klein ist (z. B. wenn eine Nadel mit einem kleinen Temperaturunterschied gedrückt wird). auf der Haut) kann es sein, dass gewisse Temperaturunterschiede nicht mehr spürbar sind.

In Bezug auf Ihre Frage zu Metall und ob Wärmefluss spürbar ist: Eine Metalloberfläche fühlt sich nur dann kühl an, wenn sie eine niedrigere Temperatur als Ihr Körper hat. Angenommen, Sie berühren einen Metallgegenstand bei Raumtemperatur, dh niedriger als Ihre Körpertemperatur. In diesem Fall wird es, wie Sie bereits angedeutet haben, durch Wärmeleitung schnell Wärme von Ihrer Haut abziehen und einen „Wärmefluss“ erzeugen, wenn Sie möchten. Der Wärmeentzug löst dadurch einen starken Reiz aus, da ein großer Temperaturunterschied in Ihre Haut eindringt, wenn Wärme von Ihrer Haut und dem darunter liegenden Gewebe abgezogen wird. Als solches und im Gegensatz zu anderen Antworten an anderer Stelle sage ich ausdrücklich ja, dass „Wärmefluss“ wahrgenommen werden kann, da er per Definition einen Temperaturunterschied erzeugt. Dies im Gegensatz zu berührenden Isolatoren wie Holz oder Kunststoff, die sehr lokal dort, wo Sie sie berühren, schnell die Temperatur der Haut annehmen. Wie jedoch von anderen betont wurde, bedeutet dies nicht, dass die Temperatur per se durch Wärmestromsensoren gemessen wird . Im Gegensatz dazu wird die Temperatur durch Temperatursensoren gemessen, die Temperaturunterschiede ( differenzielle Reize ) zwischen Haut und äußeren Medien erfassen. Da eine Temperaturänderung auch ein differentieller Stimulus ist, wird sie ebenfalls erfasst, und daher wird auch ein „Wärmestrom“ erfasst.

^{Referenz
Holmes & Wood, Perception & Psychophysics 1968; 3 :81-4}

Dies ist die modifizierte Antwort als Antwort auf die Diskussion:

Fakten:

1. Es gibt Wärme- und Kälterezeptoren im Körper an zwei Stellen: Die peripheren Rezeptoren und die zentralen Rezeptoren

2. Die peripheren Rezeptoren sind in der Haut und die zentralen Rezeptoren im Körperkern an mehreren Stellen vorhanden, wobei die bemerkenswerte Stelle der Hypothalamus ist

3. Die Temperaturrezeptoren haben zwei Feuermuster – die tonische Reaktion (anhaltende Feuerrate aufgrund eines stetigen Anstiegs und Beibehaltens der Temperatur über lange Zeit) und die phasische Reaktion (auch dynamische Reaktion genannt – Reaktion auf kurze Temperaturänderungen).

4. Die Wärmerezeptoren feuern maximal bei 44 - 46 Grad Celsius. Das Brennen stoppt fast vollständig bei etwa 48-49 Grad Celsius, darüber hinaus gibt es keine effektive Thermoregulierung

5. Die Kälterezeptoren feuern maximal bei 20 - 35 Grad Celsius.

Was wird gemessen?

1. Die peripheren Rezeptoren erfassen die Temperatur der Haut.

2. Die zentralen Rezeptoren messen die Körperkerntemperatur.

Nur die Temperatur wird gemessen, wie WYSIWYG erwähnt .

Die Reizfrequenz (wie häufig die Nerven feuern – dies hängt von dem Temperaturbereich ab, in dem die jeweiligen Rezeptoren feuern) und die beiden auf der Haut vorhandenen Rezeptortypen ermöglichen es dem Gehirn jedoch, den Fluss zu interpretieren . Chris Stronks hat also recht, wenn er sagt, dass der Wärmefluss wahrgenommen wird .

Mechanismus des Kältegefühls:

Wenn Sie einen kalten Gegenstand berühren, geht die Wärme durch Leitung und Strahlung durch den Teil der Haut verloren, der mit dem Gegenstand in Kontakt kommt. Die Kälte verursacht eine Vasokonstriktion dieses Hautteils - Das bedeutet, dass sich die Temperatur dieses Hautteils schnell mit der des Objekts ausgleicht. Da es zu einer schnellen Abkühlung kommt (unter der Annahme, dass das Objekt kalt ist), nimmt die Feuerungsrate der Wärmerezeptoren ab und die Feuerungsrate der Kälterezeptoren zu. Dadurch kann das Gehirn interpretieren, dass die Haut Wärme (den Fluss) verliert.

Der Strahlungsanteil des Wärmeverlusts wird mehr geschätzt, wenn Sie im Winter an einem Fenster ohne Vorhänge vorbeigehen – der Temperaturunterschied ist so groß, dass ein sehr hoher Wärmeverlust durch Strahlung auftritt, sodass Sie zittern. Zu beachten ist, dass in diesen Fällen die Körperkerntemperatur nicht absinkt. Die tatsächliche Verringerung der Körperkernwärme erfordert eine lange Exposition gegenüber solchen Bedingungen. In den oben beschriebenen Szenarien stammt der Wärmeverlust hauptsächlich von der Haut, die (sehr schnell) die Umgebungsbedingungen widerspiegelt. Somit bewirken die peripheren Rezeptoren eine antizipatorische Kontrolle , die den Wärmefluss durch die Haut effektiv misst.

Das Gegenteil passiert, wenn Sie plötzlich unter der Sonne stehen, die aus einem kalten Raum kommt – die Strahlungstemperatur der Sonne, die so groß ist, führt dazu, dass die Hauttemperatur schnell ansteigt, wodurch sich der Körper sehr heiß anfühlt (obwohl sich die Körperkerntemperatur nicht wesentlich geändert hat ).

Interessante Details, die Ihr Verständnis verbessern können (obwohl sie nicht direkt mit der Frage zusammenhängen):

Die Wärmekontrolle, die durch Erfassen der Veränderung der Hauttemperatur bewirkt wird, wird Antizipatorische Kontrolle genannt . Dabei "ahnt" das Gehirn voraus, was passieren wird - zum Beispiel ein plötzlicher kalter Luftzug - und reagiert darauf - reagiert mit einer Erhöhung der Wärmeproduktion (Frösteln).

Die Wärmekontrolle, die durch das Erfassen der Körperkerntemperatur bewirkt wird, ist eine negative Rückkopplungskontrolle . Dabei reagiert das Gehirn auf den Anstieg der Körperkerntemperatur und ergreift Maßnahmen, um dies zu beheben (die Reaktion bringt die Temperatur zurück auf den Sollwert).

^{Weitere Informationen finden Sie in: Boron & Boulpaep Textbook of Medical Physiology, 2. Auflage, Kapitel 59.}

Fluss ist definiert als Wärmemenge, die pro Flächeneinheit pro Zeiteinheit übertragen wird.

Unser Körper nimmt keinen Wärmefluss wahr. Es nimmt die Temperatur wahr und versucht, Wärmeaustauschmechanismen einzustellen, bis eine thermische Homöostase erreicht ist (bei allen warmblütigen Tieren). Dies ist ein rückkopplungsgesteuerter Prozess.

Wenn der Wärmefluss gemessen wird, kann der Körper nicht spüren, ob er 47⁰C hat und die Umgebung 60⁰C hat oder ob er 37⁰C hat und die Umgebung 50⁰C hat. Die Wärmesensoren in unserem Körper haben sich so entwickelt, dass sie bei 37⁰C funktionieren. Ihre Konformation ändert sich mit steigender/fallender Temperatur, wodurch die Ionenkanäle geöffnet oder geschlossen werden. Die Konformation ist eine Funktion der Temperatur. Wenn Sie diesen Kanal auf 45⁰C stellen und versuchen, eine höhere Temperatur zu messen, funktioniert es nicht auf die gleiche Weise.

Körperfunktion und Stoffwechsel reagieren empfindlich auf die absolute Temperatur. Siehe auch diesen Beitrag.

Während die Temperaturmessung sogar für kaltblütige Tiere, Pflanzen und andere Organismen absolut notwendig ist, gibt es keinen Mechanismus zur Messung des Wärmeflusses. Sie können nur die Wärmewirkung messen, nicht den Wärmefluss. Man kann zB nicht sagen, ob ein Körper schneller abkühlt als der andere, indem man es nur für kurze Zeit wahrnimmt. Der Wärmestrom lässt sich bewusst berechnen, wird aber weder gemessen noch (afaik) als Parameter in irgendwelche Regelsysteme eingespeist, die die Körpertemperatur regulieren.