TERMORECEPTORS: EN ÉSSERS HUMANS, EN ANIMALS, EN PLANTES - BIOLOGIA - 2025

Els termoreceptors són aquells receptors que posseeixen molts organismes vius per percebre els estímuls termes al seu voltant. No només són propis dels animals, ja que les plantes també necessiten censar les condicions ambientals que les envolten.

La detecció o percepció de la temperatura és una de les funcions sensorials més importants i moltes vegades és imprescindible per a la supervivència de les espècies, ja que els permet respondre als canvis tèrmics que són propis de l'ambient on es desenvolupen.

Crotalus willardi, amb un dels dos forats cranials distintius (termoreceptors) visibles entre el nas i l'ull. Robert S. Simmons.

El seu estudi comprèn part important de la fisiologia sensorial i, en els animals, va començar més o menys per l'any 1882, gràcies a experiments que van aconseguir associar les sensacions tèrmiques amb l'estimulació localitzada de llocs sensibles de la pell dels humans.

En els éssers humans hi termoreceptors que són bastant específics respecte a l'estímul tèrmic, però també hi ha altres que responen tant a estímuls "freds" com a estímuls "calents", així com a alguns químics com la capsaïcina i el mentol (que produeixen estímuls similars a les sensacions calentes i fredes).

En molts animals, els termoreceptors responen també a estímuls mecànics i algunes espècies utilitzen aquests per aconseguir el seu aliment.

Per a les plantes, la presència d'unes proteïnes conegudes com fitocroms és fonamental per a la percepció tèrmica i les respostes de creixement associades amb aquesta.

Termoreceptors en éssers humans

Els éssers humans, a l'igual que altres animals mamífers, tenen una sèrie de receptors que els permeten relacionar-se millor amb el medi ambient a través del que s'ha anomenat com els "sentits especials".

Aquests "receptors" no són més que les porcions finals d'unes dendrites encarregades de percebre els diferents estímuls ambientals i transmetre aquesta informació sensorial cap al sistema nerviós central (porcions "lliures" de nervis sensitius).

4 Models per a l'estructura de sistema sensorial en els humans (Font: Shigeru23 via Wikimedia Commons)

Aquests receptors es classifiquen, depenent de la font de l'estímul, com exteroceptores, propioceptors i interoceptors.

Els exteroceptors estan més propers a la superfície de el cos i "censen" l'ambient circumdant. N'hi ha de diversos tipus: els que perceben la temperatura, el tacte, la pressió, el dolor, la llum i el so, el gust i l'olfacte, per exemple.

Els propioceptors estan especialitzats en la transmissió d'estímuls relacionats amb l'espai i el moviment cap al sistema nerviós central, mentrestant els interoceptors s'encarreguen d'enviar senyals sensorials que es generen a l'interior dels òrgans corporals.

exteroceptores

En aquest grup es troben tres tipus de receptors especials coneguts com mecanoreceptors, termoreceptors i nociceptors, capaços de reaccionar a el tacte, a la temperatura i als el dolor, respectivament.

En els éssers humans, els termoreceptors tenen la capacitat de respondre a diferències de temperatura de 2 ° C i es subclasifican en receptors de calor, de fred i nociceptors sensibles a la temperatura.

- Els receptors de calor no han estat identificats pròpiament, però es pensa que corresponen a terminacions de fibres nervioses "denudas" (no mielinitzades) capaços de respondre davant de l'increment de la temperatura.

- Els termoreceptors de fred sorgeixen de terminacions nervioses mielinitzades que es ramifiquen i es troben principalment en l'epidermis.

- Els nociceptors estan especialitzats en respondre a el dolor per esforç mecànic, tèrmic i químic; es tracta de terminacions de fibres nervioses mielinitzades que estan ramificades a l'epidermis.

Termoreceptors en animals

Els animals, així com els éssers humans, també depenen de diferents tipus de receptors per a percebre l'ambient que els envolta. La diferència entre els termoreceptors dels humans respecte als d'alguns animals, és que moltes vegades els animals posseeixen receptors que responen tant a estímuls tèrmics com a estímuls mecànics.

Tal és el cas d'alguns receptors a la pell dels peixos i amfibis, d'alguns felins i dels micos, que són capaços de respondre a l'estimulació mecànica i tèrmica per igual (per temperatures altes o baixes).

En els animals invertebrats també s'ha demostrat experimentalment la possible existència de receptors tèrmics, però, separar una simple resposta fisiològica a un efecte tèrmic de la resposta generada per un receptor específic no sempre és fàcil.

En concret, les "proves" assenyalen que molts insectes i alguns crustacis perceben les variacions tèrmiques del seu entorn. Les sangoneres, a més, tenen mecanismes especials per a detectar la presència de hostes de sang calenta i són els únics invertebrats no artròpodes on això ha estat demostrat.

Així mateix, diversos autors assenyalen la possibilitat que alguns ectoparàsits d'animals de sang calenta puguin detectar la presència dels seus hostes a les rodalies, encara que això no ha estat molt estudiat.

En vertebrats com algunes espècies de serps i certs ratpenats hematòfags (que s'alimenten de sang) ha uns receptors infrarojos capaços de respondre als estímuls tèrmics "infrarojos" emesos per les seves preses de sang calenta.

Fotografia d'un ratpenat hematófago («vampir») (Font: Ltshears via Wikimedia Commons)

Els ratpenats "vampirs" els posseeixen en els seus rostres i els ajuden a determinar la presència dels ungulats que els serveixen d'aliment, mentrestant les boes "primitives" i algunes espècies de crotalinos verinosos els posseeixen en la seva pell i aquests són terminacions nervioses lliures que es ramifiquen.

Com funcionen?

Els termoreceptors funcionen més o menys de la mateixa manera en tots els animals i ho fan essencialment per dir-li a l'organisme de què són part quina és la temperatura que l'envolta.

Com es va comentar, aquests receptors són, en realitat, terminals nerviosos (els extrems de neurones connectades amb el sistema nerviós). Els senyals elèctrics generats en aquests duren molt pocs mil·lisegons i la seva freqüència depèn enormement de la temperatura ambiental i l'exposició a canvis bruscos de temperatura.

En condicions constants de temperatura, els termoreceptors de la pell estan constantment actius, enviant senyals a el cervell per generar les respostes fisiològiques necessàries. Quan es rep un estímul nou es genera un nou senyal, que pot o no perdurar, depenent de la durada de la mateixa.

Canals iònics termosensibles

La percepció tèrmica comença amb l'activació dels termoreceptors en els terminals nerviosos dels nervis perifèrics en la pell dels mamífers. L'estímul tèrmic activa uns canals iònics dependents de temperatura en els terminals axónicos, el que és fonamental per a la percepció i transmissió de l'estímul.

Aquests canals iònics són proteïnes que pertanyen a una família de canals coneguda com "canals iònics termosensibles" i el seu descobriment ha permès dilucidar amb més profunditat el mecanisme de la percepció tèrmica.

Identitat molecular dels nervis que responen a el fred o a la calor depenent de l'expressió dels canals iònics termosensibles (Font: David D. McKemy via Wikimedia Commons)

El seu treball és regular el flux d'ions com el calci, el sodi i el potassi, cap i des dels receptors tèrmics, el que comporta a la formació d'un potencial d'acció que resulta en un impuls nerviós cap al cervell.

Termoreceptors en plantes

Per a les plantes també és imprescindible poder detectar qualsevol canvi tèrmic que passi en el medi ambient i emetre una resposta.

Algunes investigacions a l'respecte de la percepció tèrmica en les plantes han revelat que moltes vegades depèn d'unes proteïnes anomenades fitocroms, que participen també en el control de múltiples processos fisiològics en les plantes superiors entre els quals hi ha la germinació i el desenvolupament de les plàntules, la floració, etc.

Els fitocroms tenen una important funció en la determinació de l'tipus de radiació a què les plantes estan sotmeses i són capaços d'actuar com "interruptors" moleculars que s'encenen sota llum directa (amb alta proporció de llum vermella i blava), o que s'apaguen sota l'ombra (alta proporció de radiació "vermell llunyà").

Representació esquemàtica d'un fitocrom actiu (Pr) i un inactiu (PFR) (Font: Bengt A. Luers - BiGBeN_87_de via Wikimedia Commons)

L'activació d'alguns fitocroms promou el creixement "compacte" i inhibeix l'elongació a l'funcionar com a factors de transcripció per als gens implicats en aquests processos.

No obstant, ha estat comprovat que, en alguns casos, l'activació o inactivació dels fitocroms pot ser independent de la radiació (llum vermella o vermell llunyà), el que es coneix com a "reacció de reversió fosca", la velocitat aparentment depèn de la temperatura.

Altes temperatures promouen la inactivació ràpida d'alguns fitocroms, fent que aquests deixin de funcionar com a factors de transcripció, promovent el creixement per elongació.

referències

1. Brusca, RC, & Brusca, GJ (2003). Invertebrates (No. QL 362. B78 2003). Basingstoke.
2. Feher, JJ (2017). Quantitative human physiology: an introduction. Academic press.
3. Hensel, H. (1974). Thermoreceptors. Annual review of physiology, 36 (1), 233-249.
4. Kardong, KV (2002). Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution. New York: McGraw-Hill.
5. M. Legris, C. Klose, ES Burgie, CCR Rojas, el Sr. Neme, A. Hiltbrunner, PA Wigge, I. Schafer, RD Vierstra, JJ Casal. Phytochrome B integrates light and temperature signals in Arabidopsis. Science, 2016; 354 (6314): 897
6. Rogers, K., Craig, A., & Hensel, H. (2018). Encyclopaedia Britannica. Retrieved December 4, 2019, a www.britannica.com/science/thermoreception/Properties-of-thermoreceptors
7. Zhang, X. (2015). Molecular sensors and modulators of thermoreception. Channels, 9 (2), 73-81.