瞻云,先让一部分知识有趣起来

 嗯,来,和我一起来做个实验。

现在你准备两盆水,左边一盆热水、右边一盆冷水。

把两只手分别伸进去。

嗯,你会发现,左手热,右手冷。

因此你很容易下一个结论:

左边水热,自然左手热。右边水冷,自然右手冷。

然而,这个结论就真的一定成立吗?

很好,我们继续接下来的实验。

现在你再准备两盆水,左边是一盆烫但不至于烫伤的水,右边是一盆冰但不至于冻伤的水。

现在你把双手放在水里半分钟,然后迅速放入之前的热水和冷水中。

也即,左手从烫水转移到热水中,右手从冰水转移到冷水中。

随后你神奇的发现:

你的左右明明在热水中,但你却感受到了冷。而你的右手明明在冷水中,你却感觉到了热。

你先前的结论竟然被推翻了。

显然,皮肤温度的变化,也左右了你对温度的感知。

恭喜你,发现了皮肤感知温度的真相。

人类对温度的外周感知,来源于皮肤上的温度感受器。

皮肤表面温度高低及变化速度,同时决定了我们感受到的是冷还是热。

本体感受神经元(蓝色)、机械感受神经元(红色)、温度和疼痛感受神经元(绿色)

当人处于最适宜的冷热状态时,皮肤温度大约为 33℃左右[1]。

所以,我们皮肤对温度的感知,基准温度是 33℃上下,而不是 37℃。

所以,考虑到衣物和湿度等因素的存在,人类觉得不冷不热的温度通常在 28℃左右,而不是 37℃。

可以发现:

15~30℃是主要的冷觉区间,温觉大致在 30~45℃的范围内(中性 + 温暖),超过 45℃会逐渐感觉到热和烫[2]。

无论皮肤温度低于 15℃,还是高于 49℃,都会激活伤害感受器,感受到疼痛。

值得注意的是,30~45℃的范围内,冷觉受体和温觉受体是同时激活的。

所以,这个温度区间,皮肤吸热,我们就会感觉到热。皮肤放热,我们就会感觉到冷。

把手从热水中泡一会儿,再拿出放进温水会感觉到冷的底层原因是这样的:

长期高温刺激,消耗过多温觉受体,突然进入更低的温暖温度,因温觉受体远少于冷觉受体,因而感觉到冷。

不同温度受体的激活温度

反之亦然。

那这和发烧体温升高有什么关系呢?

因为,人体正常活动时,仅仅一个细胞内就发生着千万次的生化反应[3],这些消耗的能量,只有少部分转化成了对外的机械功(肌肉效率 10~30%),绝大多数都以热量的形式释放了出去。

直立状态下,人体新陈代谢率为

[4]。

人类表面积为:1.5~2m^2,休息状态,新陈代谢总功率大约 100W 左右。

嗯,静息状态下,人体释放的基本热量,差不多相当于一个 100W 的灯泡。

我们知道,热量会从高温传递向低温。

所以,我们的人体核心与皮肤会形成温度梯度:

不同温度环境下人体的温度梯度

不仅人体存在温度梯度,人体皮肤要把热量不断释放到空气里,与空气也会存在一个温度梯度。

热量流失速度的快慢,决定了温度梯度的高和低。

人体对外散热的方式主要为四种:对流散热(空气流动)、辐射散热(有温度就有辐射)、蒸发散热,以及呼吸散热。

而发烧时,体温升高。

本质上是体温调节中枢下丘脑调高了体温调定点,人体会把原本正常的 36~37℃体温当成太低,于是主动增加产热、减少散热。

下丘脑体温调定点的工作机制

显然这个过程,人体热量增加,会形成了更大的散热梯度。

而且随着体温迅速升高,这个温差梯度会逐渐拉大。直到接近发烧体温的峰值,这个梯度才会趋近 0℃,而不再发冷。

然而这就是全部的真相了吗?

其实并不是。

因为发烧时的体温调节,是人体的主动过程。

我们已经知道,人体通过皮肤温度高低和温差,产生冷热感。这个冷热感,还要通过神经中枢来决定。

当你的体温调定点,把温度调节为 39℃,下丘脑视前区等体温调节网络会主动启动血管收缩、寒战等反应,以把你 36~37℃的体温,提高到预设温度。

这个过程,产生的温度信息,会通过丘脑及大脑皮层相关感觉网络让我们感觉到冷。

所以这个感觉到冷的过程,本质上是温度中枢调定点和皮肤温梯度增加一起决定的。

总之,这个问题不仅是一个神经生物学问题,更是一个物理学问题。