zona térmicamente neutra

Los organismos endotérmicos, conocidos como homeotermos, mantienen su temperatura interna con una mínima regulación metabólica dentro de un rango de temperaturas ambientales denominado zona termoneutral ( ZTN ). Dentro de la ZTN, la tasa basal de producción de calor es igual a la tasa de pérdida de calor hacia el ambiente. Los organismos homeotermos se adaptan a las temperaturas dentro de la ZTN mediante diferentes respuestas que requieren poca energía.

Las temperaturas ambientales pueden causar fluctuaciones en la tasa metabólica de un organismo homeotermo. Esta respuesta se debe a la energía necesaria para mantener una temperatura corporal relativamente constante por encima de la temperatura ambiente mediante el control de la pérdida y la ganancia de calor. ^{[ 1 ]} El grado de esta respuesta depende no solo de la especie, sino también de los niveles de adaptación aislante y metabólica. ^{[ 2 ]} Las temperaturas ambientales por debajo de la TNZ, la temperatura crítica inferior (LCT), requieren que un organismo aumente su tasa metabólica para satisfacer las demandas ambientales de calor. ^{[ 3 ]} La regulación de la TNZ requiere la producción de calor metabólico cuando se alcanza la LCT, ya que se pierde calor al ambiente. El organismo alcanza la LCT cuando la T _a (temperatura ambiente) disminuye.

Cuando un organismo alcanza esta etapa, la tasa metabólica aumenta significativamente y la termogénesis incrementa la temperatura corporal (T _b ). Si la temperatura corporal (T _a) continúa disminuyendo muy por debajo de la temperatura crítica inferior (LCT), se produce hipotermia. Por otro lado, la pérdida de calor por evaporación para enfriarse ocurre cuando se alcanzan temperaturas superiores a la zona de transición termodinámica (TNZ), la zona crítica superior (UCT) (Speakman y Keijer 2013). Cuando la T _a supera demasiado la UCT, la tasa de ganancia de calor y la tasa de producción de calor se vuelven mayores que la tasa de disipación de calor (pérdida de calor por enfriamiento evaporativo ), lo que resulta en hipertermia.

Puede mostrar cambios posturales donde modifica su forma corporal o se mueve y expone diferentes áreas al sol/sombra, y a través de radiación, convección y conducción, se produce el intercambio de calor . Las respuestas vasomotoras permiten controlar el flujo sanguíneo entre la periferia y el núcleo para controlar la pérdida de calor de la superficie del cuerpo. Por último, el organismo puede mostrar ajustes de aislamiento; un ejemplo común son los "escalofríos" en los humanos, donde los folículos pilosos se elevan por los músculos pilomotores, también presentes en el pelaje y plumaje de los animales. ^{[ 4 ]}

La zona termoneutral describe un rango de temperaturas del entorno inmediato en el que un adulto sano estándar puede mantener una temperatura corporal normal sin necesidad de utilizar energía más allá de su tasa metabólica basal normal. Comienza aproximadamente en 21 °C (69,8 °F) para hombres con peso normal y en torno a los 18 °C (64,4 °F) para aquellos con sobrepeso ^{[ 5 ]} y se extiende hasta aproximadamente los 30 °C (86,0 °F) . Cabe señalar que esto se refiere a una persona en reposo y no tiene en cuenta los escalofríos, la sudoración ni el ejercicio. Incluso con ropa ligera, las pérdidas por radiación y convección se reducen drásticamente, lo que reduce efectivamente la zona termoneutral. Por lo tanto, una temperatura confortable en un edificio con calefacción puede ser de 18 a 22 grados Celsius (64,4 a 71,6 grados Fahrenheit). ^{[ 6 ] [ 7 ]}      

Los humanos producen obligatoriamente 100 W (0,13 hp) de energía térmica en reposo como subproducto de procesos básicos como el bombeo de sangre, la digestión, la respiración, la síntesis bioquímica y el catabolismo , etc. Esto es comparable a una bombilla incandescente común. Sin embargo, los adultos pueden producir más de 1000 W (1,3 hp) de energía térmica durante el ejercicio intenso. ^{[ 8 ]} Por lo tanto, si el cuerpo estuviera perfectamente aislado, la temperatura central seguiría aumentando hasta alcanzar temperaturas centrales letales. Por el contrario, normalmente nos encontramos en entornos considerablemente más fríos que la temperatura central del cuerpo de 37 °C (98,6 °F), lo que crea un gradiente para el flujo de energía térmica desde el núcleo hacia el entorno. Por consiguiente, el cuerpo debe asegurarse de poder minimizar también la pérdida de calor a unos 100 vatios, si quiere mantener la temperatura central. En resumen, la piel debe ser capaz de disipar 100 vatios de calor en ambientes relativamente cálidos, pero también debe garantizar que no pierda mucho más que eso en ambientes relativamente fríos.      

La capa externa o periférica del cuerpo humano (piel, grasa subcutánea, etc.) actúa como un aislante/radiador ajustable, cuyo principal mecanismo de ajuste es el flujo sanguíneo hacia este compartimento. Si el entorno es cálido, la pérdida de calor es menor, por lo que el cuerpo dirige más sangre a la periferia para mantener el gradiente de flujo de energía. Por el contrario, si el entorno es frío, el flujo sanguíneo hacia la piel puede reducirse drásticamente, disminuyendo así significativamente la pérdida de calor.

Estos procesos pasivos determinan la zona de transición vascular (TNZ), ya que se realiza un trabajo mínimo para redirigir la sangre hacia la periferia o el centro.

Mecanismos fisiológicos:

La piel tiene una enorme capacidad para recibir flujo sanguíneo, con un rango de 1 ml/100 g de piel/min a 150 ml/100 g/min. Sus requerimientos metabólicos son muy bajos, por lo que solo necesita una pequeña fracción del gasto cardíaco para mantener su crecimiento y metabolismo. En climas templados, el flujo sanguíneo a la piel es mucho mayor que el necesario para el metabolismo; el factor determinante es la necesidad del cuerpo de disipar el calor. De hecho, la piel puede sobrevivir durante largos periodos (horas) con un flujo sanguíneo y una oxigenación subfisiológicos, y, siempre que esto vaya seguido de un periodo de buena perfusión, no se producirá necrosis.

En climas templados, existe la posibilidad de aumentar o disminuir drásticamente el flujo sanguíneo hacia la piel. Esto se logra mediante una organización especial de los lechos vasculares cutáneos. Hay una cantidad significativa de vasos adicionales, especialmente en las extremidades, que tienen una gran superficie (manos, orejas, dedos de los pies, etc.). Se trata de conexiones directas entre arterias y venas que evitan los capilares que irrigan la piel y están controladas por el sistema nervioso simpático . Estos vasos normalmente están cerrados, pero al abrirse permiten que la piel se llene de sangre y, debido a la baja resistencia de estos vasos, el flujo sanguíneo a través de ellos es rápido. Por el contrario, cuando es necesario reducir el suministro de sangre a la piel, estos vasos pueden cerrarse y, además, el mecanismo normal de vasoconstricción de las arteriolas puede reducir drásticamente la perfusión cutánea.

Las distintas especies tienen diferentes temperaturas en sus zonas de neutralidad térmica.

En los perros, la zona termoneutral oscila entre 20 y 30 °C (68 y 86 °F) . ^{[ 9 ]} Los gatos domésticos tienen una zona termoneutral considerablemente más alta, que oscila entre 30 y 38 °C. ^{[ 10 ]}   

En los caballos, la temperatura crítica inferior es de 5  °C, mientras que la temperatura crítica superior depende de la definición utilizada. ^{[ 11 ]} Su zona termoneutral es aproximadamente de 5 a 30 °C (41 a 86 °F) . ^{[ 12 ]}  

En los ratones, la temperatura crítica inferior y la temperatura crítica superior pueden ser iguales, creando un punto termoneutral en lugar de una zona termoneutral. Este punto varía a lo largo del día dependiendo de si el ratón se encuentra en la fase oscura activa (33  °C) o en la fase de luz de reposo (29  °C). ^{[ 13 ]}