Freddo o caldo, possiamo davvero dirlo? (2023)

Concetti chiave
Temperatura
Calore
Percezione
Sistema nervoso sensoriale

introduzione
Hai mai provato a indovinare la temperatura dell'acqua di una piscina? In una giornata calda, all'inizio l'acqua potrebbe sembrare fredda, ma una volta che sei immerso nell'acqua non ti accorgi tanto della sua temperatura. In una giornata fresca, tuttavia, l'acqua della piscina che ha la stessa temperatura potrebbe sembrare abbastanza confortevole fin dall'inizio. Il nostro corpo è attrezzato per rilevare la temperatura assoluta? O è tutto relativo?

Queste domande potrebbero renderti curioso di sapere come i nostri corpi raccolgono informazioni sul nostro ambiente, le elaborano e formano la nostra percezione del mondo. Fai questa attività e la prossima volta che ti tufferai in piscina in una calda giornata estiva sarai in grado di capire perché stai per sentire così freddo!

Sfondo
Le nostre mani, in particolare la punta delle dita, sono ben attrezzate per raccogliere informazioni sensoriali dall'ambiente che le circonda. Contengono un numero immenso di recettori sensoriali. Circostanze esterne, come la temperatura, la consistenza e il tocco spingono questi recettori a produrre segnali elettrici. I segnali viaggiano attraverso un nervo sensoriale lungo il braccio fino al cervello dove vengono elaborati, confrontati con esperienze passate e infine etichettati.

Ogni recettore è attivato da uno stimolo specifico. I termorecettori rilevano i cambiamenti di temperatura. Siamo dotati di alcuni termorecettori che vengono attivati ​​dal freddo e altri che vengono attivati ​​dal caldo. I recettori caldi aumenteranno la loro frequenza del segnale quando sentono il calore o il trasferimento di calore nel corpo. Il raffreddamento, o trasferimento di calore fuori dal corpo, si traduce in una diminuzione della velocità del segnale. I recettori del freddo, invece, aumentano la loro frequenza di scarica durante il raffreddamento e la diminuiscono durante il riscaldamento.

Qualcosa di interessante accade quando esponi i recettori a una sensazione specifica come il calore per lungo tempo: iniziano a stancarsi e diminuiscono la loro attività, quindi non noterai più la sensazione.

Questa desensibilizzazione potrebbe anche alterare la nostra sensibilità a ciò che sentiamo dopo? Prova questa attività e scoprilo!

Materiali

• Tre pentole, tutte abbastanza grandi da immergerci entrambe le mani
• Acqua calda (non renderla troppo calda; prova l'acqua prima di mettere le mani nella pentola. Se provi ancora qualche disagio dall'acqua calda o fredda, lascia che le tue mani si adattino alla temperatura ambiente e ricomincia a usare l'acqua a temperature meno estreme.)
• Acqua a temperatura ambiente
• Acqua fredda (o cubetti di ghiaccio da aggiungere all'acqua a temperatura ambiente)
• Asciugamano per proteggere la superficie di lavoro
• Un orologio per cronometrare te stesso

Preparazione

• Preparare un piano di lavoro che possa bagnarsi un po' stendendo un asciugamano e rimuovendo eventuali oggetti che non devono bagnarsi.
• Riempi una pentola con acqua molto fredda. (Puoi anche usare acqua a temperatura ambiente e aggiungere un paio di cubetti di ghiaccio per raffreddare l'acqua in questa pentola.)
• Riempi una seconda pentola con acqua a temperatura ambiente.
• Riempi una terza pentola con acqua tiepida. Assicurati di non rendere l'acqua troppo calda; devi essere in grado di tenere comodamente le mani in quest'acqua per un po'.

Procedura

• Immergi la mano destra nella pentola con acqua fredda.Come classificheresti la temperatura dell'acqua: fredda o molto fredda?
• Metti la mano sinistra nella pentola con acqua tiepida.Come si sente quest'acqua?
• Dopo aver messo le mani nelle pentole per circa un minuto o due, presta nuovamente attenzione alla temperatura dell'acqua in ogni pentola.L'acqua fredda è ancora fredda come inizialmente? E l'acqua calda? Se la sensazione è diversa, pensi che la temperatura effettiva dell'acqua nelle pentole sia cambiata considerevolmente durante questo breve periodo o la tua percezione della temperatura è cambiata?
• Ora, rimuovi contemporaneamente le mani dalle pentole con acqua ghiacciata e calda e metti entrambe le mani nella pentola con acqua a temperatura ambiente.Come definiresti la temperatura dell'acqua nella pentola? Fa caldo, caldo, tiepido, freddo o molto freddo? Se è difficile da dire, presta attenzione a cosa diresti se sentissi solo con la mano destra e cosa diresti se sentissi solo con la mano sinistra? Le tue mani sono d'accordo o in disaccordo sulla temperatura dell'acqua?
• Extra: Invece di usare due mani, fai un bagno caldo all'indice e al dito mediola stessa manoun bagno freddo. I segnali sensoriali creati dal termorecettore in questo test corrono lungo lo stesso nervo sensoriale lungo il braccio fino al cervello.Saresti ancora in grado di dire che un dito è freddo e l'altro è caldo? Avresti ancoramessaggi confusiquando dopo un minuto metti entrambe le dita nell'acqua a temperatura ambiente?Ora prova con la punta di un dito a toccare contemporaneamente un cubetto di ghiaccio e un panno caldo. Sei ancora in grado di dire che metà della punta è calda e l'altra metà è fredda? Sei ancora confuso quando metti la punta del dito su un oggetto a temperatura ambiente?
• Extra: In questa attività l'acqua nelle pentole calda e fredda ha temperature diverse. E se mettessi la mano in contatto con oggetti cheTattofreddo o caldo ma sono alla stessa temperatura, come una maniglia o una pentola di metallo e il tappeto o un maglione di lana? Questi oggetti sono tutti a temperatura ambiente ma sembrano avere una temperatura diversa perché conducono il calore in modo diverso. Lascia che tutte le tue mani tocchino questi oggetti.Ricevi ancora messaggi confusi se, dopo un po', metti le mani a contatto con un terzo materiale, come il vetro?

Osservazioni e risultati
La mano destra si sentiva come se l'acqua a temperatura ambiente fosse calda, mentre la mano sinistra la sentiva fredda?

Quando inizialmente hai messo la mano destra nell'acqua fredda, i termorecettori freddi nella tua mano hanno sparato creando segnali che, dopo essere stati elaborati nel cervello, ti hanno permesso di etichettare l'acqua come "fredda". Quando la mano sinistra veniva messa nell'acqua calda, i termorecettori caldi avviavano dei segnali, permettendovi di identificare l'acqua in questa pentola come "calda".

Dopo un po' i termorecettori nelle tue mani si sono calmati. Sono diventati desensibilizzati e l'acqua nelle rispettive pentole non sembrava più né fredda né calda.

Quando hai messo entrambe le mani in una pentola di acqua a temperatura ambiente, tuttavia, il tuo cervello si è confuso. La tua mano destra è entrata con termorecettori freddi desensibilizzati e termorecettori caldi attivi. Il flusso di calore nella mano fredda ha acceso i termorecettori caldi. Il tuo cervello li interpreta come provenienti da un ambiente caldo. Hai percepito l'acqua con la tua mano destra più calda di quanto non fosse in realtà. Un processo simile è avvenuto nella tua mano sinistra, che è entrata con termorecettori caldi desensibilizzati e ha sperimentato il flusso di calore dalla mano calda all'acqua a temperatura ambiente. La tua mano sinistra sembrava come se l'acqua fosse più fredda di quanto non fosse in realtà.

Poiché le tue mani hanno percepito l'acqua nella pentola a temperatura ambiente in modo diverso, ti sei confuso. Il tuo cervello ha restituito informazioni contrastanti sulla temperatura dell'acqua nella pentola a temperatura ambiente. Questa esperienza mostra che la tua percezione della temperatura è influenzata dall'ambiente precedente.

Altro da esplorare
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Questa attività ti è stata offerta in collaborazione conCompagni di scienza