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Haut-Thermorezeptoren erfassen absolute Temperatur und Temperaturänderungen über thermoempfindliche Ionenkanäle der TRP-Familie (Transient Receptor Potential). TRPV1-Kanäle werden über 43 °C aktiviert (auch durch Capsaicin), TRPV2 über 52 °C, TRPM8 unter 28 °C (auch durch Menthol). Jeder Kanal hat einen festen Temperaturschwellenwert, der durch die Aktivierungsenergie des Konformationsübergangs gegeben ist.

Der Wärmestrom q = -k·T/ ist die erfasste physikalische Größe, nicht die absolute Temperatur. Dies erklärt, warum Metall bei Raumtemperatur als kälter wahrgenommen wird als Holz, obwohl beide die gleiche Temperatur haben: Metall hat eine höhere Leitfähigkeit k und überträgt pro Zeiteinheit mehr Wärme von der Haut auf das Objekt. Was spürbar ist, ist die Wärmeverlustrate.

Die Wärmediffusion in der Haut folgt T/t = ·²T/x², mit _skin 9×10 m²/s. Die Eindringtiefe in 1 Sekunde beträgt _T 2(t) 0,6 mm, wobei sich die kutanen Thermorezeptoren befinden (in 0,21 mm Tiefe). Das bedeutet, dass Thermorezeptoren mit einer Verzögerung von t (/2)²/ 0,11 s reagieren, was mit der Reaktionszeit bei Berührung eines heißen Objekts übereinstimmt.

Die Thermorezeptor-Anpassung r(t) = r·exp(-t/) + r_ erklärt, warum ein heißes Bad als immer weniger heiß wahrgenommen wird: Die Feuerungsrate fällt exponentiell vom Anfangswert r (hohe Reaktion auf Veränderungen) hin zu einem stationären Zustand r_ proportional zur absoluten Temperatur. Das System reagiert empfindlicher auf Veränderungen als auf konstante Temperaturen.

Die Erkennungsschwelle für Temperaturänderungen ist überraschend niedrig: Unter optimalen Bedingungen (langsame Änderung über einen großen Bereich) erkennt der Mensch T 0,02 °C. Dies erfordert, dass Thermorezeptoren kleine Schwankungen des Wärmeflusses in erhebliche Änderungen des Membranpotentials umwandeln, was einem internen Gewinn von 50100 imp/s·°C entspricht. Schlangen wie der Python erkennen warmblütige Beutetiere bei T 0,003°C mit ihrem Loreal.

>Modell

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Beschreibung

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