Simulatore interattivo della termoregolazione biologica. Una pipeline a 7 gate logici valuta la risposta termica di tre soggetti — atleta, sovrappeso, babbuino oliva — al variare di intensità, durata, temperatura, umidità e condizioni pregresse. Il paradigma è ispirato ai sistemi CI/CD: stato iniziale “golden” (tutto verde) che degrada in WARN/FAIL al variare dei parametri.
Simulatore Pipeline
Seleziona un profilo biologico, regola i parametri e premi Esegui Pipeline per valutare la risposta termica gate per gate. Premi Reset Golden per tornare alle condizioni ottimali (atleta, 60%, 30 min, 22°C, 50% RH).
00
GATE-00 · BASELINE
Temperatura Core Basale
✓ PASS
A riposo il nucleo corporeo è in omeostasi. L'area preottica dell'ipotalamo anteriore (APoA) funge da termostato: i neuroni warm-sensitive (WSN) integrano segnali termici locali e periferici.
T_core ∈ [36.5, 37.5°C]01
GATE-01 · HEAT PRODUCTION
Produzione di Calore Muscolare
✓ PASS
Solo ~25% dell'ATP diventa lavoro meccanico — il restante ~75% è calore. Fibre Tipo I (aerobiche) producono meno calore/J; Tipo II/IIx (glicolitiche) ne producono di più.
P_heat ≈ VO₂ (ml/kg/min) × peso (kg) × 20.9 (J/ml O₂) × 0.75 / 60 [W]Molecole chiave ATP↑ CaloreH₂OMioglobina
02
GATE-02 · SENSING
Rilevamento Termico & Integrazione Ipotalamica
✓ PASS
Termosensori TRPV1/TRPV4 (caldo) e TRPM8 (freddo) trasmettono via fibre Aδ/C → midollo → talamo → APoA. La risposta effettrice è proporzionale a (T_core − set_point) + k × dT_skin/dt.
R_effettrice ∝ ΔT_core + k × dT_skin/dtMolecole chiave AChTRPV1/4WSN
03
GATE-03 · CARDIOVASCULAR
Risposta Cardiovascolare & Ridistribuzione Flusso
✓ PASS
Il plasma (c_p = 4.18 J/g·°C) trasporta calore dai muscoli alla cute. La vasodilatazione cutanea è mediata da NO e VIP; il sangue viene ridistribuito dagli organi splancnici alla cute (SkBF fino a 5–7 L/min).
CO ≈ HR × SV (heuristic fit: HR_rest × (1 + i × 2.8) × 0.075)Molecole chiave NOVIPNorepinefrinaEmoglobina
04
GATE-04 · EVAPORATION
Sudorazione Eccrina & Dispersione Evaporativa
✓ PASS
Calore latente di vaporizzazione: ~2427 kJ/kg. 1 L/h di sudore completamente evaporato rimuove ~680 W. La ghiandola eccrina pompa Na⁺ via Na⁺/K⁺-ATPasi; il dotto riassorbe NaCl (aldosterone-dipendente).
Q_evap ≈ sweat_rate × 680 × f(RH) [approx. empirica]Molecole chiave Na⁺/K⁺-ATPasiCFTRAldosteroneH₂O
05
GATE-05 · HYDRATION
Bilancio Idro-Elettrolitico
✓ PASS
La sudorazione riduce il volume plasmatico → cardiovascular drift (FC ↑ a intensità costante). L'OVLT rileva osmolalità → ADH/vasopressina → riassorbimento renale. RAAS: renina → angiotensina II → aldosterone.
deficit% = (sweat_rate × durata_h / peso) × 100Molecole chiave ADHAldosteroneReninaAQP2
06
GATE-06 · THERMAL OUTCOME
Esito Termico Finale & Soglie di Rischio
✓ PASS
Integra produzione termica e dispersione. >39°C: ipertermia moderata. >40°C: rischio EHS (colpo di calore da sforzo). >41°C: denaturazione proteica, rischio exitus. Gold standard: immersione in acqua fredda.
T_core ≈ 37 + (P_heat − Q_evap) / (m × c_corpo) × t [lumped model]Confronto strutturale tra soggetti
Caratteristiche fisiologiche fisse — non cambiano con i parametri dell’esercizio.
| Parametro | 🏃 Atleta | ⚖️ Sovrappeso | 🐒 Babbuino Oliva |
|---|---|---|---|
| Massa corporea | 75 kg | 102 kg | 25 kg |
| Body Fat % | ~12% | ~32% | ~18% |
| Ghiandole eccrine | ~3.5M (pure eccrine) | ~2.5M rel. | Epitrichiali, bassa densità |
| Sweat rate max | 3.5 L/h | 2.2 L/h | ~0.8 L/h |
| Via evaporativa | Cutanea (sudore) | Cutanea (ridotta eff.) | Cutanea 80% + panting 20% |
| Onset sudorazione | 37.1°C | 37.4°C | 37.8°C |
| Fibre prevalenti | Tipo I ~65% | Tipo II prevalente | Tipo IIx dominante |
| Segnale dominante APoA | T_core + T_skin | T_core + T_skin (ridotta) | T_blood (core-driven) |
| CO max (stima) | ~30–40 L/min | ~15–20 L/min | ~10–14 L/min (stima) |
| SkBF max | 5–7 L/min | 4–6 L/min | ~3 L/min (stima) |
| Barriera adiposa (k) | 0.5 W/m·K (bassa) | 0.2 W/m·K (alta) | ~0.35 W/m·K (media) |
| Rischio EHS (>35°C) | Basso | ALTO | Medio-alto |
| Acclimatazione | Rapida ed efficiente | Possibile, più lenta | Principalmente comportamentale |
Note metodologiche
Questo simulatore utilizza un lumped thermal model a scopo educativo — non è uno strumento clinico.
- Fisiologia: ~85–90% aderente alla letteratura. Le basi biofisiche (calore latente, capacità termica, meccanismi APoA) sono corrette.
- Equazioni: approssimazioni fenomenologiche. La CO usa un heuristic fit (non il modello HR × SV completo). L’evaporazione usa un’approssimazione empirica della relazione RH → efficacia. Il modello termico finale è lineare nel tempo (nella realtà la curva si flette per i feedback negativi).
- Precisione apparente: i valori numerici sono indicativi. Le soglie di gate sono calibrate per evidenziare differenze tra soggetti, non per diagnosi.
- Fonti: Physiological Reviews, Journal of Physiology, NCBI/PMC. Dati babbuino oliva: Hales 1977 (Pubmed 826175), Amboseli Baboon Research Project.