Температура и боль
Терморецепторы и ноцицепторы — как мы чувствуем тепло, холод и боль.
Температура и боль: системы защиты тела
Температурная чувствительность позволяет ощущать холод и тепло, а боль предупреждает о возможном или уже возникшем повреждении тканей. Эти ощущения начинаются в коже, мышцах, суставах и внутренних органах, но становятся осознанными только после обработки сигналов нервной системой.
Температура и боль тесно связаны: очень горячий или очень холодный предмет может активировать не только рецепторы температуры, но и рецепторы потенциального повреждения. Благодаря этому рука отдёргивается от горячей поверхности ещё до того, как человек успевает осознать, что именно произошло. Общий принцип работы органов чувств разобран в разделе Сенсорные системы.
Где возникают температура и боль
Рецепторы температуры и боли расположены во многих тканях организма. Особенно хорошо изучены и наиболее заметны они в коже, которая первой встречается с внешней средой. В отличие от телец Мейснера или Пачини, эти рецепторы обычно представляют собой свободные нервные окончания — тонкие разветвлённые концы чувствительных нервных волокон без отдельной капсулы.
Свободные нервные окончания находятся в коже, слизистых оболочках, мышцах, суставах, костях, кровеносных сосудах и внутренних органах. Они могут реагировать на температуру, сильное механическое давление, химические вещества воспаления и другие признаки, указывающие на потенциальное повреждение.
Терморецепторы: датчики холода и тепла
Терморецепторы — чувствительные нервные окончания, реагирующие на температуру кожи и её изменения. В коже есть окончания, более чувствительные к охлаждению, и окончания, более чувствительные к согреванию. При обычной температуре они постоянно посылают слабые сигналы, а при охлаждении или нагревании меняют частоту импульсов.
Температура ощущается не как точное значение градусника, а как сочетание сигналов от многих рецепторов и их изменения во времени. Поэтому одна и та же вода может показаться тёплой после холодной комнаты и прохладной после горячей ванны: мозг сравнивает её с недавним состоянием кожи.
Очень сильный холод или жар начинает активировать также ноцицепторы — рецепторы, реагирующие на потенциально повреждающее воздействие. Поэтому лёд, кипяток или прикосновение к раскалённому металлу вызывают не только температурное ощущение, но и боль.
Ноцицепторы: датчики потенциального повреждения
Ноцицепторы (от лат. «nocere» — «вредить») — свободные нервные окончания, которые реагируют на стимулы, способные повредить ткани. Их задача — не измерять степень реального повреждения, а обнаруживать опасный для тканей сигнал и передавать его в нервную систему.
Ноцицепторы могут активироваться разными типами стимулов:
- Механическими: сильное сдавление, укол, порез, растяжение или удар.
- Термическими: опасно высокая или низкая температура.
- Химическими: вещества, выделяющиеся при воспалении и повреждении тканей, например ионы водорода, простагландины и брадикинин. Они повышают чувствительность нервных окончаний.
Наличие ноцицептивного сигнала и переживание боли — не одно и то же. Ноцицепция — это приём и передача сигналов о потенциально повреждающем воздействии. Боль — личное осознанное ощущение, которое мозг формирует с учётом сигнала, внимания, эмоций, прошлого опыта и состояния организма. Обычно эти процессы связаны, но они могут различаться: например, при наркозе ноцицептивные сигналы могут возникать, но человек их не осознаёт.
Быстрая и медленная боль
Болевые сигналы идут по нервным волокнам разного типа. Это объясняет, почему после укола или удара иногда сначала возникает короткая острая боль, а затем — более длительная тупая, жгучая или ноющая.
Aδ-волокна — тонкие нервные волокна с миелином, то есть с изолирующей оболочкой, которая ускоряет проведение импульса. Они передают быструю, острую, хорошо локализованную боль — например, от укола иглой или внезапного ожога.
C-волокна — очень тонкие волокна без миелиновой оболочки. По ним идёт более медленная, тупая, жгучая или ноющая боль, которая часто ощущается менее точно. Они также участвуют в передаче части температурных сигналов и зуда.
Путь температурных и болевых сигналов к мозгу
Сигналы боли и температуры от туловища и конечностей поступают в спинной мозг, вскоре переходят на противоположную сторону и поднимаются к мозгу преимущественно по спиноталамическому пути. Сигналы от лица идут преимущественно через тройничный нерв и его пути в стволе мозга.
В таламусе сигналы распределяются в несколько зон коры. Соматосенсорная кора в теменной доле помогает определить место и интенсивность раздражения. Островковая кора участвует в восприятии внутреннего состояния тела, а поясная кора — в эмоционально неприятной стороне боли и стремлении прекратить воздействие. Поэтому боль — не простая «линия» от кожи к мозгу, а работа нескольких взаимосвязанных систем.
Воспаление и повышенная чувствительность
При повреждении тканей организм запускает воспаление — защитную реакцию, направленную на устранение причины повреждения и восстановление. В области воспаления расширяются сосуды, может появиться покраснение, тепло, отёк и боль. Иммунные клетки и повреждённые ткани выделяют вещества, которые делают ноцицепторы более чувствительными.
Из-за этого даже лёгкое прикосновение к воспалённой области может быть болезненным. Усиленная чувствительность к обычно болезненному стимулу называется гипералгезией, а боль от воздействия, которое обычно не вызывает боли, — аллодинией. Такая реакция помогает временно беречь повреждённое место, но при длительном сохранении требует медицинской оценки.
Острая и хроническая боль
Острая боль возникает внезапно и обычно связана с травмой, операцией, воспалением или заболеванием. Она выполняет защитную роль: указывает на проблему и чаще уменьшается по мере заживления или устранения причины.
Хроническая боль длится или периодически повторяется дольше обычного времени заживления; часто ориентиром используют срок более трёх месяцев. При ней нервная система может сохранять повышенную чувствительность даже после уменьшения исходного повреждения. Хроническая боль влияет на сон, настроение, работоспособность и требует комплексного подхода к лечению.
Что происходит при нарушениях
Нарушения температурной и болевой чувствительности могут проявляться снижением чувствительности, необычными ощущениями или болью без очевидного внешнего раздражителя.
Гипоестезия — снижение чувствительности, а анестезия — её отсутствие в определённом участке тела. Причина может быть в коже, периферическом нерве, спинном мозге или головном мозге. При снижении боли и температуры повышается риск незаметных ожогов и травм.
Нейропатическая боль возникает из-за повреждения или заболевания самой нервной системы, а не только из-за повреждения тканей. Её часто описывают как жжение, удары током, покалывание или боль от лёгкого касания. Она может возникать при диабете, после опоясывающего лишая, травмы нерва или инсульта.
Фантомная боль — боль в части тела, которой уже нет, например после ампутации. Мозг и нервная система продолжают обрабатывать сигналы, связанные с прежней схемой тела. Это известное неврологическое явление, а не «воображение» человека.
Новая сильная боль в груди, внезапная необычная головная боль, боль вместе с слабостью одной стороны тела, нарушением речи, потерей сознания, высокой температурой и сыпью, тяжёлой травмой или быстро нарастающим онемением требует срочной медицинской оценки.
Связи с другими системами
- Осязание: прикосновение, давление, вибрация, температура и боль воспринимаются рецепторами кожи, но идут в мозг частично разными нервными путями. Подробнее — в статье Осязание.
- Нервная система: периферические нервы, спинной мозг, таламус и несколько зон коры участвуют в проведении и восприятии боли. Подробнее — в разделе Нервная система.
- Иммунная система: воспаление и иммунные сигналы влияют на чувствительность ноцицепторов и могут усиливать боль. Подробнее — в разделе Иммунная система.
- Покровная система: кожа содержит множество свободных нервных окончаний и защищает организм от температурных, механических и химических воздействий. Подробнее — в разделе Покровная система.
- Опорно-двигательная система: боль и температура могут возникать в мышцах, суставах и костях, а защитные рефлексы изменяют движения, чтобы уменьшить нагрузку на повреждённую область. Подробнее — в разделе Опорно-двигательная система.
Таким образом, температура и боль — важные защитные чувства. Терморецепторы сообщают об охлаждении и согревании, а ноцицепторы предупреждают о воздействиях, способных повредить ткани. Их сигналы быстро запускают защитные рефлексы и одновременно поступают в мозг, где формируется осознанное ощущение. Благодаря этим системам человек может вовремя отдёрнуть руку, защитить травмированное место и обратиться за помощью при опасных симптомах.