冷还是热,我们真的能分辨吗?

来自科学伙伴的脱敏科学项目

你的水是热的还是冷的?这可能取决于你之前的感受。 了解你如何感知温度——以及它如何都是相对的!

乔治·雷塞克

关键概念
温度
热量
感知
感觉神经系统

介绍
你有没有试过猜测游泳池水的温度? 在炎热的一天,水一开始可能会感觉有点冷,但是一旦你浸入水中,你就不会那么注意到它的温度了。 然而,在凉爽的一天,相同温度的池水从一开始就可能感觉非常舒适。 我们的身体是否能够分辨绝对温度? 还是这一切都是相对的?

这些问题可能会让你好奇我们的身体如何收集关于我们环境的信息,处理这些信息并形成我们对世界的感知。 做这个活动,下次你在炎热的夏天跳入泳池时,你就能理解为什么你即将感到如此寒冷!


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背景知识
我们的手——尤其是我们的指尖——非常适合从周围环境中收集感觉信息。 它们包含大量的感受器。 温度、纹理和触摸等外部环境会促使这些感受器产生电信号。 这些信号通过感觉神经沿着手臂传递到大脑,在那里它们被处理,与过去的经验进行比较,并最终被标记。

每个感受器都由特定的刺激触发。 温觉感受器检测温度变化。 我们配备了一些由寒冷条件激活的温觉感受器,以及另一些由热条件激活的温觉感受器。 当温暖感受器感受到温暖——或热量传递到体内时,它们会提高信号速率。 冷却——或热量从体内传递出去——会导致信号速率降低。 另一方面,冷觉感受器在冷却期间会增加其放电率,而在升温期间会降低放电率。

当你长时间将感受器暴露于特定的感觉(例如热)时,会发生一些有趣的事情:它们开始疲劳并降低其活动,因此你将不再那么注意到这种感觉。

这种脱敏作用也会改变我们对接下来感受到的东西的敏感度吗? 尝试这个活动并找出答案!

材料

  • 三个盆,都足够大,可以浸没双手

  • 温水(不要太热;在将手放入盆中之前测试水温。 如果您仍然因温水或冷水感到任何不适,请让您的手适应室温,然后重新开始使用温度不太极端的水。)

  • 室温水

  • 冷水(或冰块,添加到室温水中)

  • 毛巾,用于保护您的工作台面

  • 一个时钟,用于计时

准备工作

  • 准备一个可能会稍微弄湿的工作台面,方法是铺上毛巾并移走任何不应被弄湿的物品。

  • 在一个盆中装满非常冷的水。 (您也可以使用室温水并加入几个冰块来冷却这个盆中的水。)

  • 在第二个盆中装满室温水。

  • 在第三个盆中装满温水。 确保水不要太热; 您需要能够舒适地将手放在水中一会儿。

步骤

  • 将您的右手浸入装有冷水的盆中。 您会如何将水的温度分类——冷还是非常冷?

  • 将您的左手放入装有温水的盆中。 这水感觉如何?

  • 在将您的手放在盆中大约一两分钟后,再次注意每个盆中水的温度。 冷水是否仍然感觉像最初那样冷? 温水呢? 如果感觉不同,您认为这段短暂的时间内盆中水的实际温度发生了很大变化,还是您对温度的感知发生了变化?

  • 现在,同时将您的双手从装有冰冷水和温水的盆中取出,并将双手放入装有室温水的盆中。 您会如何标记盆中水的温度? 感觉是热、温、微温、冷还是非常冷? 如果很难说,请注意如果您只用右手感觉会怎么说,如果您只用左手感觉会怎么说? 您的双手对水的温度意见一致还是不一致?

  • 附加:不要使用两只手,而是让您的食指洗个温水浴,让同一只手的中指洗个冷水浴。 在此测试中,温觉感受器产生的感官信号沿着同一条感觉神经向上到达您手臂的大脑。 您仍然能够说一个手指感觉冷,另一个手指感觉温暖吗? 当一分钟后,您将两个手指都放入室温水中时,您仍然会收到令人困惑的信息吗? 现在尝试用指尖同时触摸冰块和温暖的布。 您仍然能够说指尖的一半是温暖的,另一半是寒冷的吗? 当您将指尖放在室温物体上时,您仍然会感到困惑吗?

  • 附加:在这个活动中,热水和冷水盆中的水温是不同的。 如果您将手与感觉冷或暖但温度相同的物体接触,例如金属门把手或锅,以及地毯或羊毛衫,会怎么样? 这些物体都在室温下,但由于它们导热的方式不同,因此看起来温度不同。 让您的整个手触摸这些物体。 如果您过一会儿将手与第三种材料(例如玻璃)接触,您仍然会收到令人困惑的信息吗?

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观察和结果
右手是否感觉室温水是热的,而左手感觉它是冷的?

当您最初将右手放入冷水中时,您手中的冷觉感受器会发出信号,这些信号在大脑中处理后,使您能够将水标记为“冷”。 当左手放入热水中时,温觉感受器会发出信号,使您能够将这个盆中的水识别为“温”。

过了一会儿,您手中的温觉感受器平静下来。 它们变得脱敏,并且各自盆中的水不再感觉那么冷或那么热了。

然而,当您将双手放入一盆室温水中时,您的大脑变得困惑了。 您的右手进入时带有脱敏的冷觉感受器和活跃的温觉感受器。 流入冷手的热量激发了温觉感受器。 你的大脑将这些解释为来自温暖的环境。 您用右手感知到的水比实际温度更热。 类似的過程发生在您的左手中,左手进入时带有脱敏的温觉感受器,并体验到从温暖的手到室温水的热量流动。 您的左手感觉水比实际温度更冷。

由于您的双手对室温盆中的水感知不同,您感到困惑。 你的大脑返回了关于室温盆中水的温度的冲突信息。 这种经验表明,您对温度的感知受到先前环境的影响。

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此活动由科学伙伴合作推出

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