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Modelo Conceptual
Descripción
Modelo E13 - Termorregulación
El modelo conceptual busca comprender los mecanismos que dan origen a un comportamiento, y describirlos de la forma más simple posible. Para eso, el comportamiento se segmenta en temas (grupos): cada uno identifica los objetos o variables que participan —tanto en su funcionamiento normal como en sus posibles anomalías o desviaciones— y describe, mediante verbos, la forma en que esos objetos interactúan entre sí. El resultado es lo que llamamos una red semántica: la estructura con la que representamos y comunicamos el modelo conceptual, antes de introducir ecuación alguna.
ID:3526
Estructura de los Grupos
Descripción
El primer paso consiste en analizar la descripción general del modelo e identificar los distintos aspectos que intervienen en el fenómeno y que deben ser representados. Cada uno de estos aspectos se organiza como un grupo, entendido como una unidad conceptual coherente que describe una parte específica del funcionamiento del modelo.
Cada grupo reúne los objetos o conceptos relevantes para ese aspecto y las relaciones o verbos que describen cómo interactúan, se modifican o dependen unos de otros. De esta manera, cada grupo constituye una parte de la red semántica del modelo, mientras que el conjunto de los grupos permite representar de forma estructurada su funcionamiento global.
La división en grupos facilita además separar mecanismos, condiciones, procesos y resultados que cumplen funciones diferentes dentro del modelo, manteniendo al mismo tiempo las relaciones que existen entre ellos. Los grupos no son, por tanto, componentes aislados: pueden compartir conceptos y establecer relaciones entre sí, formando conjuntamente una única representación semántica del fenómeno.
La imagen anterior ofrece una visión general de los distintos aspectos en que se ha estructurado el modelo. A continuación se presentan los grupos identificados, indicando para cada uno su título y una breve descripción del aspecto del modelo que representa.
Grupo 1: Grupo 1: Control hipotalámico y error térmico
¿Cómo detecta el hipotálamo la desviación entre temperatura central y referencia y cómo genera respuestas correctoras?
Grupo 2: Grupo 2: Disipación de calor al ambiente
¿Cómo compiten convección, radiación, evaporación y conducción para eliminar calor según las condiciones ambientales?
Grupo 3: Grupo 3: Flujo sanguíneo cutáneo y transferencia núcleo-piel
¿Cómo modifica la vasodilatación o vasoconstricción el flujo cutáneo, la temperatura de la piel y la pérdida de calor?
Grupo 4: Grupo 4: Dinámica térmica núcleo-piel
¿Cómo evolucionan en el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel como dos compartimentos acoplados?
Grupo 5: Grupo 5: Fiebre y cambio de referencia
¿Cómo una elevación de la temperatura de referencia produce respuestas de frío hasta alcanzar un nuevo objetivo térmico?
Grupo 6: Grupo 6: Hipertermia y fallo de disipación
¿Cómo puede subir descontroladamente la temperatura central con referencia normal cuando la disipación resulta insuficiente?
Grupo 7: Grupo 7: Aplicación clínica e hipotermia terapéutica
¿Cómo se usa el retardo entre piel y núcleo para interpretar y controlar cambios térmicos clínicos?
ID:1247
Grupo 1: Grupo 1: Control hipotalámico y error térmico
Descripción
¿Cómo detecta el hipotálamo la desviación entre temperatura central y referencia y cómo genera respuestas correctoras?
Pregunta clave: ¿Cómo detecta el hipotálamo la desviación entre temperatura central y referencia y cómo genera respuestas correctoras?
El hipotálamo funciona como el termostato de este sistema: contiene termorreceptores que detectan la temperatura central, y compara continuamente esa temperatura central con una temperatura de referencia interna; cuando existe una diferencia entre la temperatura central y esa temperatura de referencia, el hipotálamo genera respuestas que actúan sobre la circulación de la piel, sobre las glándulas sudoríparas y sobre el temblor muscular para corregir esa diferencia. A diferencia de la fiebre, en la que el propio hipotálamo empuja la temperatura central hacia arriba de forma controlada, en la hipertermia el hipotálamo sigue intentando bajar la temperatura central hacia una temperatura de referencia normal, pero los mecanismos de disipación de calor no dan abasto frente a la producción o la ganancia de calor, y la temperatura central sigue subiendo de forma descontrolada. Mientras la temperatura de referencia está elevada pero la temperatura central todavía no la ha alcanzado, el hipotálamo percibe que el cuerpo está más frío de lo que debería estar, aunque la temperatura central sea perfectamente normal, y genera las mismas respuestas que generaría frente a un frío real: vasoconstricción cutánea y tiriteo, hasta que la temperatura central sube y alcanza esa nueva temperatura de referencia más alta. La hipertermia, como ocurre en el golpe de calor, es un fenómeno distinto de la fiebre aunque ambas eleven la temperatura central: en la hipertermia, la temperatura de referencia del hipotálamo permanece normal, pero la temperatura central sube de todas formas porque el calor ambiental es excesivo o porque los mecanismos de disipación descritos antes, en particular la sudoración, dejan de responder de forma adecuada. Esta variación en el flujo de sangre hacia la piel es la que ajusta, en cada momento, cuánto se acerca la temperatura central de vuelta a la temperatura de referencia que el hipotálamo está buscando, cerrando así el ciclo de retroalimentación con el que el hipotálamo regula la temperatura central.
ID:4171
Grupo 2: Grupo 2: Disipación de calor al ambiente
Descripción
¿Cómo compiten convección, radiación, evaporación y conducción para eliminar calor según las condiciones ambientales?
Pregunta clave: ¿Cómo compiten convección, radiación, evaporación y conducción para eliminar calor según las condiciones ambientales?
La convección disipa calor en proporción a la diferencia de temperatura entre la piel y el aire que la rodea, y es más eficaz cuanto más se mueve ese aire, como ocurre con el viento; la radiación disipa calor hacia las superficies más frías del entorno de una manera que crece muy rápidamente con la diferencia de temperatura entre la piel y esas superficies; la evaporación del sudor es, de los cuatro mecanismos, el más potente cuando el calor ambiental es extremo o durante el ejercicio intenso, porque puede disipar una cantidad de calor mucho mayor que los otros tres mecanismos juntos; y la conducción, el intercambio directo de calor por contacto, aporta relativamente poco salvo que el cuerpo esté sumergido en agua. En conjunto, todos estos mecanismos de la termorregulación —el hipotálamo actuando como termostato, la competencia entre convección, radiación, evaporación y conducción para disipar calor, el control vascular del flujo de sangre hacia la piel, la dinámica diferenciada entre el núcleo y la piel, y la distinción entre una temperatura de referencia elevada en la fiebre y un fallo de disipación en la hipertermia— son los que la práctica clínica evalúa para distinguir y tratar las alteraciones de la temperatura corporal. Cuando el hipotálamo ordena la vasodilatación cutánea, la resistencia de los vasos sanguíneos de la piel cae drásticamente y el flujo de sangre hacia la piel aumenta mucho, con lo que la temperatura de la piel sube y se amplifica la cantidad de calor que se pierde por convección y por radiación. Para predecir cómo cambian con el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel frente a un cambio en el ambiente o en la actividad del cuerpo, resulta útil separar al cuerpo en dos compartimentos que intercambian calor entre sí: un núcleo interno, donde se genera la mayor parte del calor metabólico, y una capa externa, la piel, que es la que intercambia calor con el ambiente a través de los cuatro mecanismos descritos antes. Cuando el hipotálamo ordena en cambio la vasoconstricción, la resistencia de los vasos sanguíneos de la piel aumenta y el flujo de sangre hacia la piel cae a una fracción mínima de lo anterior, con lo que el núcleo del cuerpo queda aislado térmicamente del ambiente: la temperatura de la piel puede caer mucho mientras la temperatura central se mantiene protegida.
ID:4172
Grupo 3: Grupo 3: Flujo sanguíneo cutáneo y transferencia núcleo-piel
Descripción
¿Cómo modifica la vasodilatación o vasoconstricción el flujo cutáneo, la temperatura de la piel y la pérdida de calor?
Pregunta clave: ¿Cómo modifica la vasodilatación o vasoconstricción el flujo cutáneo, la temperatura de la piel y la pérdida de calor?
Cuando el hipotálamo ordena la vasodilatación cutánea, la resistencia de los vasos sanguíneos de la piel cae drásticamente y el flujo de sangre hacia la piel aumenta mucho, con lo que la temperatura de la piel sube y se amplifica la cantidad de calor que se pierde por convección y por radiación. Mientras la temperatura de referencia está elevada pero la temperatura central todavía no la ha alcanzado, el hipotálamo percibe que el cuerpo está más frío de lo que debería estar, aunque la temperatura central sea perfectamente normal, y genera las mismas respuestas que generaría frente a un frío real: vasoconstricción cutánea y tiriteo, hasta que la temperatura central sube y alcanza esa nueva temperatura de referencia más alta. Cuando el hipotálamo ordena en cambio la vasoconstricción, la resistencia de los vasos sanguíneos de la piel aumenta y el flujo de sangre hacia la piel cae a una fracción mínima de lo anterior, con lo que el núcleo del cuerpo queda aislado térmicamente del ambiente: la temperatura de la piel puede caer mucho mientras la temperatura central se mantiene protegida. En conjunto, todos estos mecanismos de la termorregulación —el hipotálamo actuando como termostato, la competencia entre convección, radiación, evaporación y conducción para disipar calor, el control vascular del flujo de sangre hacia la piel, la dinámica diferenciada entre el núcleo y la piel, y la distinción entre una temperatura de referencia elevada en la fiebre y un fallo de disipación en la hipertermia— son los que la práctica clínica evalúa para distinguir y tratar las alteraciones de la temperatura corporal. Para predecir cómo cambian con el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel frente a un cambio en el ambiente o en la actividad del cuerpo, resulta útil separar al cuerpo en dos compartimentos que intercambian calor entre sí: un núcleo interno, donde se genera la mayor parte del calor metabólico, y una capa externa, la piel, que es la que intercambia calor con el ambiente a través de los cuatro mecanismos descritos antes.
ID:4173
Grupo 4: Grupo 4: Dinámica térmica núcleo-piel
Descripción
¿Cómo evolucionan en el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel como dos compartimentos acoplados?
Pregunta clave: ¿Cómo evolucionan en el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel como dos compartimentos acoplados?
Estos dos compartimentos no responden a los cambios con la misma rapidez: la temperatura de la piel, al tener mucha menos masa y estar en contacto directo con el ambiente, cambia en cuestión de minutos frente a un cambio ambiental, mientras que la temperatura central, protegida por la masa del cuerpo y por el flujo de sangre que la conecta con la piel, tarda mucho más, del orden de media hora a una hora, en seguir ese mismo cambio. Para predecir cómo cambian con el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel frente a un cambio en el ambiente o en la actividad del cuerpo, resulta útil separar al cuerpo en dos compartimentos que intercambian calor entre sí: un núcleo interno, donde se genera la mayor parte del calor metabólico, y una capa externa, la piel, que es la que intercambia calor con el ambiente a través de los cuatro mecanismos descritos antes. Cuando el hipotálamo ordena en cambio la vasoconstricción, la resistencia de los vasos sanguíneos de la piel aumenta y el flujo de sangre hacia la piel cae a una fracción mínima de lo anterior, con lo que el núcleo del cuerpo queda aislado térmicamente del ambiente: la temperatura de la piel puede caer mucho mientras la temperatura central se mantiene protegida. En conjunto, todos estos mecanismos de la termorregulación —el hipotálamo actuando como termostato, la competencia entre convección, radiación, evaporación y conducción para disipar calor, el control vascular del flujo de sangre hacia la piel, la dinámica diferenciada entre el núcleo y la piel, y la distinción entre una temperatura de referencia elevada en la fiebre y un fallo de disipación en la hipertermia— son los que la práctica clínica evalúa para distinguir y tratar las alteraciones de la temperatura corporal. Esta diferencia de velocidad entre ambos compartimentos es justamente lo que se aprovecha, y a la vez lo que hay que anticipar, al inducir hipotermia terapéutica después de un paro cardiaco: enfriando la piel desde afuera, la temperatura central solo empieza a bajar con un retardo considerable respecto al enfriamiento de la piel, y hay que esperar ese mismo retardo antes de que la temperatura central alcance el objetivo buscado.
ID:4174
Grupo 5: Grupo 5: Fiebre y cambio de referencia
Descripción
¿Cómo una elevación de la temperatura de referencia produce respuestas de frío hasta alcanzar un nuevo objetivo térmico?
Pregunta clave: ¿Cómo una elevación de la temperatura de referencia produce respuestas de frío hasta alcanzar un nuevo objetivo térmico?
En conjunto, todos estos mecanismos de la termorregulación —el hipotálamo actuando como termostato, la competencia entre convección, radiación, evaporación y conducción para disipar calor, el control vascular del flujo de sangre hacia la piel, la dinámica diferenciada entre el núcleo y la piel, y la distinción entre una temperatura de referencia elevada en la fiebre y un fallo de disipación en la hipertermia— son los que la práctica clínica evalúa para distinguir y tratar las alteraciones de la temperatura corporal. Una alteración distinta de este sistema es la fiebre, que no es un fallo del termostato sino un cambio deliberado en la temperatura de referencia que el hipotálamo está buscando: ciertas sustancias liberadas durante una infección o una inflamación elevan esa temperatura de referencia dentro del hipotálamo. Mientras la temperatura de referencia está elevada pero la temperatura central todavía no la ha alcanzado, el hipotálamo percibe que el cuerpo está más frío de lo que debería estar, aunque la temperatura central sea perfectamente normal, y genera las mismas respuestas que generaría frente a un frío real: vasoconstricción cutánea y tiriteo, hasta que la temperatura central sube y alcanza esa nueva temperatura de referencia más alta. La hipertermia, como ocurre en el golpe de calor, es un fenómeno distinto de la fiebre aunque ambas eleven la temperatura central: en la hipertermia, la temperatura de referencia del hipotálamo permanece normal, pero la temperatura central sube de todas formas porque el calor ambiental es excesivo o porque los mecanismos de disipación descritos antes, en particular la sudoración, dejan de responder de forma adecuada. A diferencia de la fiebre, en la que el propio hipotálamo empuja la temperatura central hacia arriba de forma controlada, en la hipertermia el hipotálamo sigue intentando bajar la temperatura central hacia una temperatura de referencia normal, pero los mecanismos de disipación de calor no dan abasto frente a la producción o la ganancia de calor, y la temperatura central sigue subiendo de forma descontrolada.
ID:4175
Grupo 6: Grupo 6: Hipertermia y fallo de disipación
Descripción
¿Cómo puede subir descontroladamente la temperatura central con referencia normal cuando la disipación resulta insuficiente?
Pregunta clave: ¿Cómo puede subir descontroladamente la temperatura central con referencia normal cuando la disipación resulta insuficiente?
La hipertermia, como ocurre en el golpe de calor, es un fenómeno distinto de la fiebre aunque ambas eleven la temperatura central: en la hipertermia, la temperatura de referencia del hipotálamo permanece normal, pero la temperatura central sube de todas formas porque el calor ambiental es excesivo o porque los mecanismos de disipación descritos antes, en particular la sudoración, dejan de responder de forma adecuada. A diferencia de la fiebre, en la que el propio hipotálamo empuja la temperatura central hacia arriba de forma controlada, en la hipertermia el hipotálamo sigue intentando bajar la temperatura central hacia una temperatura de referencia normal, pero los mecanismos de disipación de calor no dan abasto frente a la producción o la ganancia de calor, y la temperatura central sigue subiendo de forma descontrolada. En conjunto, todos estos mecanismos de la termorregulación —el hipotálamo actuando como termostato, la competencia entre convección, radiación, evaporación y conducción para disipar calor, el control vascular del flujo de sangre hacia la piel, la dinámica diferenciada entre el núcleo y la piel, y la distinción entre una temperatura de referencia elevada en la fiebre y un fallo de disipación en la hipertermia— son los que la práctica clínica evalúa para distinguir y tratar las alteraciones de la temperatura corporal. Reconocer que la fiebre eleva deliberadamente la temperatura de referencia orienta un tratamiento distinto al de un golpe de calor, en el que el problema es que el cuerpo no logra disipar el calor pese a intentarlo; y entender el retardo entre la temperatura de la piel y la temperatura central permite programar correctamente el enfriamiento de un paciente en hipotermia terapéutica. El calor que el cuerpo produce, ya sea en reposo o durante el ejercicio, tiene que disiparse hacia el ambiente al mismo ritmo al que se produce para que la temperatura central se mantenga estable, y esa disipación de calor ocurre a través de cuatro mecanismos distintos que compiten entre sí según las condiciones del ambiente.
ID:4176
Grupo 7: Grupo 7: Aplicación clínica e hipotermia terapéutica
Descripción
¿Cómo se usa el retardo entre piel y núcleo para interpretar y controlar cambios térmicos clínicos?
Pregunta clave: ¿Cómo se usa el retardo entre piel y núcleo para interpretar y controlar cambios térmicos clínicos?
Esta diferencia de velocidad entre ambos compartimentos es justamente lo que se aprovecha, y a la vez lo que hay que anticipar, al inducir hipotermia terapéutica después de un paro cardiaco: enfriando la piel desde afuera, la temperatura central solo empieza a bajar con un retardo considerable respecto al enfriamiento de la piel, y hay que esperar ese mismo retardo antes de que la temperatura central alcance el objetivo buscado. Reconocer que la fiebre eleva deliberadamente la temperatura de referencia orienta un tratamiento distinto al de un golpe de calor, en el que el problema es que el cuerpo no logra disipar el calor pese a intentarlo; y entender el retardo entre la temperatura de la piel y la temperatura central permite programar correctamente el enfriamiento de un paciente en hipotermia terapéutica. Para predecir cómo cambian con el tiempo la temperatura central y la temperatura de la piel frente a un cambio en el ambiente o en la actividad del cuerpo, resulta útil separar al cuerpo en dos compartimentos que intercambian calor entre sí: un núcleo interno, donde se genera la mayor parte del calor metabólico, y una capa externa, la piel, que es la que intercambia calor con el ambiente a través de los cuatro mecanismos descritos antes. Cuando el hipotálamo ordena en cambio la vasoconstricción, la resistencia de los vasos sanguíneos de la piel aumenta y el flujo de sangre hacia la piel cae a una fracción mínima de lo anterior, con lo que el núcleo del cuerpo queda aislado térmicamente del ambiente: la temperatura de la piel puede caer mucho mientras la temperatura central se mantiene protegida. Estos dos compartimentos no responden a los cambios con la misma rapidez: la temperatura de la piel, al tener mucha menos masa y estar en contacto directo con el ambiente, cambia en cuestión de minutos frente a un cambio ambiental, mientras que la temperatura central, protegida por la masa del cuerpo y por el flujo de sangre que la conecta con la piel, tarda mucho más, del orden de media hora a una hora, en seguir ese mismo cambio.
ID:4177