Al igual que en otros mamíferos, la termorregulación humana es un aspecto importante de la homeostasis . En la termorregulación , el calor corporal se genera principalmente en los órganos profundos, especialmente el hígado, el cerebro y el corazón, y en la contracción de los músculos esqueléticos. [1] Los humanos han podido adaptarse a una gran diversidad de climas, incluidos los cálidos y húmedos y los cálidos y áridos. Las altas temperaturas suponen un estrés grave para el cuerpo humano, lo que lo coloca en gran peligro de lesiones o incluso de muerte. Para los humanos, la adaptación a las distintas condiciones climáticas incluye tanto mecanismos fisiológicos resultantes de la evolución como mecanismos conductuales resultantes de adaptaciones culturales conscientes. [2] [3]
Existen cuatro vías de pérdida de calor: convección , conducción , radiación y evaporación. Si la temperatura de la piel es mayor que la del entorno, el cuerpo puede perder calor por radiación y conducción. Pero, si la temperatura del entorno es mayor que la de la piel, el cuerpo en realidad gana calor por radiación y conducción. En tales condiciones, el medio más eficiente por el cual el cuerpo puede deshacerse del calor es por evaporación. Por lo tanto, cuando la temperatura del entorno es mayor que la temperatura de la piel, cualquier cosa que impida una evaporación adecuada hará que la temperatura corporal interna aumente. [4] Durante las actividades deportivas, la evaporación se convierte en la principal vía de pérdida de calor. [5] La humedad afecta la termorregulación al limitar la evaporación del sudor y, por lo tanto, la pérdida de calor. [6]
Los seres humanos no pueden sobrevivir a una exposición prolongada a una temperatura de bulbo húmedo superior a 35 °C (95 °F). Se creía que esa temperatura no se daba en la superficie de la Tierra, pero se ha registrado en algunas partes del valle del Indo y el golfo Pérsico . Se espera que la aparición de condiciones demasiado cálidas y húmedas para la vida humana aumente en el futuro debido al calentamiento global . [7]
La temperatura central de un ser humano está regulada y estabilizada principalmente por el hipotálamo , una región del cerebro que conecta el sistema endocrino con el sistema nervioso, [9] y más específicamente por el núcleo hipotalámico anterior y las regiones adyacentes del área preóptica del hipotálamo. A medida que la temperatura central varía con respecto al punto de ajuste, la producción endocrina inicia mecanismos de control para aumentar o disminuir la producción/disipación de energía según sea necesario para que la temperatura vuelva al punto de ajuste (ver figura). [8]
Las glándulas sudoríparas ecrinas que se encuentran debajo de la piel secretan sudor (un líquido que contiene principalmente agua con algunos iones disueltos), que viaja por el conducto sudoríparo, a través del poro sudoríparo y hacia la superficie de la piel. Esto provoca pérdida de calor a través del enfriamiento por evaporación ; sin embargo, se pierde una gran cantidad de agua esencial. [10]
El pelo de la piel se encuentra plano, lo que evita que el calor quede atrapado en la capa de aire quieto entre el pelo. Esto se debe a que los músculos diminutos que se encuentran debajo de la superficie de la piel, llamados músculos erectores del pelo, se relajan para que los folículos pilosos a los que están adheridos no estén erectos. Estos pelos planos aumentan el flujo de aire junto a la piel, lo que aumenta la pérdida de calor por convección. Cuando la temperatura ambiental es superior a la temperatura corporal central, la sudoración es la única forma fisiológica que tienen los humanos de perder calor. [10]
Se produce vasodilatación arteriolar. Las paredes musculares lisas de las arteriolas se relajan, lo que permite un mayor flujo sanguíneo a través de la arteria. Esto redirige la sangre hacia los capilares superficiales de la piel, lo que aumenta la pérdida de calor por convección y conducción.
En condiciones cálidas y húmedas
En general, los seres humanos parecen estar fisiológicamente bien adaptados a condiciones cálidas y secas. [11] Sin embargo, la termorregulación efectiva se reduce en ambientes cálidos y húmedos como el Mar Rojo y el Golfo Pérsico (donde las temperaturas moderadamente cálidas del verano se acompañan de presiones de vapor inusualmente altas), ambientes tropicales y minas profundas donde la atmósfera puede estar saturada de agua. [11] [2] En condiciones cálidas y húmedas, la ropa puede impedir una evaporación eficiente. [3] En tales ambientes, ayuda usar ropa ligera como el algodón, que es permeable al sudor pero impermeable al calor radiante del sol. Esto minimiza la ganancia de calor radiante, al tiempo que permite que se produzca tanta evaporación como lo permita el ambiente. La ropa como las telas de plástico que son impermeables al sudor y, por lo tanto, no facilitan la pérdida de calor a través de la evaporación, en realidad pueden contribuir al estrés térmico. [6]
En condiciones de frío
El calor se pierde principalmente a través de las manos y los pies.
La producción de sudor disminuye.
Los músculos diminutos que se encuentran debajo de la superficie de la piel, llamados músculos erectores del pelo (unidos a un folículo piloso individual), se contraen ( piloerección ), levantando el folículo piloso hacia arriba. Esto hace que los pelos se pongan de punta, lo que actúa como una capa aislante que atrapa el calor. Esto es lo que también causa la piel de gallina , ya que los humanos no tienen mucho pelo y los músculos contraídos se pueden ver fácilmente.
Las arteriolas que llevan sangre a los capilares superficiales bajo la superficie de la piel pueden encogerse (contraerse), desviando así la sangre de la piel hacia el centro más cálido del cuerpo. Esto evita que la sangre pierda calor hacia el entorno y también evita que la temperatura central baje aún más. Este proceso se llama vasoconstricción. Es imposible evitar toda la pérdida de calor de la sangre, solo reducirla. En condiciones de frío extremo, la vasoconstricción excesiva produce entumecimiento y palidez en la piel. La congelación se produce solo cuando el agua dentro de las células comienza a congelarse. Esto destruye la célula y causa daño.
Los músculos también pueden recibir mensajes del centro termorregulador del cerebro (el hipotálamo ) para provocar escalofríos. Esto aumenta la producción de calor, ya que la respiración es una reacción exotérmica en las células musculares. Los escalofríos son más eficaces que el ejercicio para producir calor porque el animal (incluidos los humanos) permanece quieto. Esto significa que se pierde menos calor al medio ambiente a través de la convección . Hay dos tipos de escalofríos: de baja intensidad y de alta intensidad. Durante los escalofríos de baja intensidad, los animales tiemblan constantemente a un nivel bajo durante meses en condiciones de frío. Durante los escalofríos de alta intensidad, los animales tiemblan violentamente durante un tiempo relativamente corto. Ambos procesos consumen energía, sin embargo, los escalofríos de alta intensidad utilizan glucosa como fuente de combustible y los de baja intensidad tienden a utilizar grasas. Esta es una de las principales razones por las que los animales almacenan alimentos en el invierno. [ cita requerida ]
Los adipocitos pardos también son capaces de producir calor mediante un proceso llamado termogénesis sin escalofríos . En este proceso, los triglicéridos se queman para generar calor, lo que aumenta la temperatura corporal.
Factores relacionados
Aptitud física
Cuanto más en forma física esté una persona, mayor será su capacidad para adaptarse a las variaciones de temperatura. Esto incluye la adaptación al calor (mantenerse fresco) [12] y al frío (mantenerse caliente). [13]
Edad
La edad puede ser un factor que influya en la capacidad de una persona para adaptarse a las variaciones de temperatura. Los estudios han demostrado que las personas más jóvenes se adaptan con mayor eficacia al contacto con superficies frías que las personas mayores. Cabe destacar que un buen nivel de condición física permitió a las personas mayores afrontar mejor las situaciones y compensar en cierta medida la disminución de su capacidad de termorregulación debido a la edad avanzada. [14]
Masa corporal
Se ha descubierto que una masa corporal elevada ayuda a la termorregulación en lo que respecta a la adaptación a entornos cálidos. Esto se considera sobre la base de que los niveles de grasa corporal se encontraban dentro de los rangos saludables, es decir, la relación músculo-grasa de la persona era saludable. [15] Sin embargo, se ha demostrado que la grasa corporal adicional ofrece algún beneficio en términos de mantener el calor, especialmente durante la inmersión en agua fría. Por esta razón, los nadadores al aire libre de larga distancia a menudo tienen una generosa capa de grasa corporal. Sin embargo, este no es necesariamente siempre el caso, y los altos niveles de aptitud física pueden permitir que los nadadores más delgados también rindan de manera efectiva en entornos de agua fría. [16]
Usos de la hipotermia
El ajuste de la temperatura corporal humana hacia abajo se ha utilizado con fines terapéuticos, en particular, como método para estabilizar el cuerpo después de un traumatismo. Se ha sugerido que el ajuste del receptor de adenosina A1 del hipotálamo puede permitir a los humanos entrar en un estado similar a la hibernación de temperatura corporal reducida, lo que podría ser útil para aplicaciones como los vuelos espaciales de larga duración. [17]
Pruebas relacionadas
La prueba termorreguladora del sudor (TST) se puede utilizar para diagnosticar ciertas afecciones que causan una regulación anormal de la temperatura y defectos en la producción de sudor en el cuerpo. Para realizar la prueba, se coloca al paciente en una cámara que aumenta lentamente de temperatura. Antes de que la cámara se caliente, se recubre al paciente con un tipo especial de polvo indicador que cambiará de color cuando se produzca sudor. Este polvo, al cambiar de color, será útil para visualizar qué piel está sudando y qué piel no. Los resultados del patrón de sudor del paciente se documentarán mediante fotografía digital, y los patrones anormales de TST pueden indicar si existe una disfunción en el sistema nervioso autónomo. Se pueden realizar ciertos diagnósticos diferenciales según el tipo de patrón de sudor encontrado en la TST (junto con la historia y la presentación clínica), incluyendo hiperhidrosis, neuropatías de fibras pequeñas y autónomas, atrofia multisistémica, enfermedad de Parkinson con disfunción autónoma y falla autónoma pura. [18]
Procesos fisiológicos, enfermedades y síndromes relacionados
^ Guyton, AC y Hall, JE (2006). Textbook of Medical Physiology (11.ª ed.). Filadelfia: Elsevier Saunders. pág. 890.{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ ab Harrison, GA, Tanner, JM, Pilbeam, DR, y Baker, PT (1988) Biología humana: Introducción a la evolución, variación, crecimiento y adaptabilidad humana . (3.ª ed.). Oxford: Oxford University Press
^ ab Weiss, ML, y Mann, AE (1985) Biología y comportamiento humano: una perspectiva antropológica . (4.ª ed.). Boston: Little Brown
^ Guyton y Hall (2006), págs. 891-892
^ Wilmore, Jack H. y Costill, David L. (1999). Fisiología del deporte y el ejercicio (2.ª ed.). Champaign, Illinois: Human Kinetics.
^ ab Guyton, Arthur C. (1976) Libro de texto de fisiología médica . (5.ª edición). Filadelfia: WB Saunders
^ Raymond, Colin; Matthews, Tom; Horton, Radley M. (1 de mayo de 2020). "La aparición de calor y humedad demasiado severa para la tolerancia humana". Science Advances . 6 (19): eaaw1838. Bibcode :2020SciA....6.1838R. doi :10.1126/sciadv.aaw1838. ISSN 2375-2548. PMC 7209987 . PMID 32494693.
^ ab Kanosue, K., Crawshaw, LI, Nagashima, K., y Yoda, T. (2009). Conceptos que se deben utilizar para describir la termorregulación y evidencia neurofisiológica de cómo funciona el sistema. Revista Europea de Fisiología Aplicada, 109(1), 5–11. doi :10.1007/s00421-009-1256-6
^ Robert M. Sargis, Una descripción general del hipotálamo: el vínculo del sistema endocrino con el sistema nervioso (consultado el 19 de enero de 2015)
^ ab Eva V. Osilla; Jennifer L. Marsidi; Sandeep Sharma (2020). "Fisiología, regulación de la temperatura". Statpearls . PMID 29939615.
^ ab Jones, S., Martin, R. y Pilbeam, D. (1994) La enciclopedia de Cambridge sobre la evolución humana". Cambridge: Cambridge University Press
^ Josh Foster y Simon G. Hodder y Alex B. Lloyd y George Havenith (2020). "Respuestas individuales al estrés térmico: implicaciones para la hipertermia y la capacidad de trabajo físico". Frontiers in Physiology . 11 : 541483. doi : 10.3389/fphys.2020.541483 . PMC 7516259 . PMID 33013476.
^ Young, Stephen (22 de enero de 1987). «A sangre fría». New Scientist . 1544 (22 de enero de 1987): 40–43 . Consultado el 20 de diciembre de 2022 .
^ Young, Stephen (22 de enero de 1987). «A sangre fría». New Scientist . 1544 (22 de enero de 1987): 40–43 . Consultado el 20 de diciembre de 2022 .
^ Josh Foster y Simon G. Hodder y Alex B. Lloyd y George Havenith (2020). "Respuestas individuales al estrés térmico: implicaciones para la hipertermia y la capacidad de trabajo físico". Frontiers in Physiology . 11 : 541483. doi : 10.3389/fphys.2020.541483 . PMC 7516259 . PMID 33013476.
^ Young, Stephen (22 de enero de 1987). «A sangre fría». New Scientist . 1544 (22 de enero de 1987): 40–43 . Consultado el 20 de diciembre de 2022 .
^ Jason Koebler, A Brief History of Cryosleep, Motherboard , 19 de enero de 2016 (consultado el 19 de enero de 2015)
^ Eva V. Osilla; Jennifer L. Marsidi; Sandeep Sharma (2020). "Fisiología, regulación de la temperatura". Statpearls . PMID 29939615. El texto fue copiado de esta fuente, que está disponible bajo una Licencia Creative Commons Atribución 4.0 Internacional.
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