Οι βρόχοι αρνητικής ανατροφοδότησης παίζουν σημαντικό ρόλο στο πόσα από τα συστήματα του ανθρώπινου σώματος παραμένουν υπό έλεγχο. Ένας αρνητικός βρόχος ανατροφοδότησης, επίσης γνωστός ως ανασταλτικός βρόχος, είναι ένας τύπος αυτορυθμιζόμενου συστήματος. Σε ένα βρόχο αρνητικής ανάδρασης, αυξημένη παραγωγήαπότο σύστημα αναστέλλει τη μελλοντική παραγωγήμετο σύστημα. Με άλλα λόγια, το σύστημα ελέγχει πόσα προϊόντα παράγει με το κλείσιμο της παραγωγής όταν τα επίπεδα παραγωγής ή η ποσότητα του συσσωρευμένου προϊόντος γίνεται πολύ υψηλή.
Τα αρνητικά συστήματα ανατροφοδότησης είναι υπεύθυνα για πολλούς τύπους ρυθμίσεων ορμονών στο ανθρώπινο σώμα. Είναι καλοί στη διατήρηση σχετικά σταθερών επιπέδων παραγωγής.
David P. Hall / Getty ImagesΒρόχοι αρνητικών σχολίων Διαχειριστείτε την παραγωγή
Φανταστείτε ότι το σώμα είναι ένα εργοστάσιο που κατασκευάζει το προϊόν X. Επιπλέον, φανταστείτε ότι η παραγωγή πάρα πολύ προϊόντος X είναι ακριβή και σπατάλη. Επομένως, το σώμα χρειάζεται έναν τρόπο να κλείσει το εργοστάσιο όταν έχει κατασκευαστεί αρκετό προϊόν X. Αυτό το κάνει μέσω ενός αρνητικού βρόχου ανατροφοδότησης. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα παραγωγής είναι ευαίσθητη στην ποσότητα του προϊόντος X. Όταν αρχίζει να αυξάνεται, η παραγωγή επιβραδύνεται και στη συνέχεια σταματά.
Μπορεί να βοηθήσει να σκεφτούμε το εργοστάσιο ως μια μεγάλη μεγάλη γραμμή συναρμολόγησης που τροφοδοτεί ράφια στο τέλος. Όταν τα ράφια γεμίσουν, η γραμμή πρέπει να επιβραδυνθεί. Δεν υπάρχει πουθενά να βάλεις το προϊόν. Ωστόσο, εάν τα ράφια είναι άδεια, υπάρχει άφθονος χώρος. Η γραμμή συναρμολόγησης μπορεί να επιταχυνθεί έως ότου τα ράφια γεμίσουν ξανά. Όσο περισσότερο ανταποκρίνεται η γραμμή συναρμολόγησης, τόσο περισσότερο το εργοστάσιο μπορεί να διατηρεί τα ράφια γεμάτα στο σωστό επίπεδο όλη την ώρα.
Το αντίθετο από αυτό θα ήταν ένας βρόχος θετικής ανατροφοδότησης. Σε αυτήν την περίπτωση, όσο περισσότερο το προϊόν X υπήρχε, τόσο πιο γρήγορα θα έκανε το εργοστάσιο περισσότερα. Αυτός ο τύπος συστήματος ξεφεύγει εύκολα από τον έλεγχο. Αντίθετα, ένας αρνητικός βρόχος ανατροφοδότησης είναι αυτορυθμιζόμενος.
Παραδείγματα
Ένας πολύ καλά κατανοητός βρόχος αρνητικής ανατροφοδότησης είναι ο γυναικείος εμμηνορροϊκός κύκλος. Ο υποθάλαμος παράγει ορμόνη απελευθέρωσης γοναδοτροπίνης (GnRH). Το GnRH σηματοδοτεί την υπόφυση για να παράγει ορμόνη διέγερσης ωοθυλακίων (FSH). Η FSH λέει στις ωοθήκες να παράγουν οιστρογόνα. Τα υψηλά επίπεδα οιστρογόνων (καθώς και η προγεστερόνη και η τεστοστερόνη, τα οποία ρυθμίζονται μέσω παρόμοιων βρόχων) αναστέλλουν στη συνέχεια την παραγωγή GnRH. Αυτό προκαλεί την υπόφυση να παράγει λιγότερη FSH, η οποία με τη σειρά της προκαλεί στις ωοθήκες να παράγουν λιγότερα οιστρογόνα.
Ένας άλλος βρόχος αρνητικής ανάδρασης ρυθμίζει την κολπική οξύτητα. Το φυσιολογικό κολπικό pH είναι περίπου 4 - ελαφρώς όξινο. Αυτό βοηθά στην πρόληψη της ανάπτυξης προβληματικών βακτηρίων και ΣΜΝ. Στην πραγματικότητα, ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της βακτηριακής κολπίτιδας είναι ένα pH άνω του 5. Το γαλακτικό οξύ που διατηρεί αυτό το pH παράγεται από γαλακτοβακίλλους - μέρος της φυσιολογικής κολπικής χλωρίδας. Αυτά τα βακτήρια αναπτύσσονται γρηγορότερα και παράγουν περισσότερο οξύ σε υψηλότερο pH. Στη συνέχεια, όταν το pH πλησιάζει το 4, επιβραδύνεται και σταματά. Έτσι ρυθμίζεται το pH στον κόλπο. Εξηγεί επίσης μερικές από τις διαφορές στο κολπικό pH διαφορετικών γυναικών. Το pH ποικίλλει ανάλογα με τα συγκεκριμένα βακτήρια που υπάρχουν.
Αναζητώντας ομοιόσταση
Μια λέξη-κλειδί που είναι σημαντική για την κατανόηση των αρνητικών βρόχων σχολίων είναιομοιοσταση. Η ομοιόσταση ορίζεται ως η τάση του συστήματος προς τη σταθερότητα. Η ομοιόσταση είναι πολύ σημαντική στο ανθρώπινο σώμα. Πολλά συστήματα πρέπει να αυτορυθμίζονται για να παραμείνει το σώμα σε βέλτιστα εύρη για την υγεία.
Ορισμένα συστήματα που ρυθμίζουν μέσω αρνητικής ανάδρασης για την επίτευξη ομοιόστασης περιλαμβάνουν:
- Πίεση αίματος
- Θερμοκρασία σώματος
- Σάκχαρο στο αίμα
Όταν τα άτομα έχουν προβλήματα διατήρησης αυτών των συστημάτων, αυτό μπορεί να οφείλεται σε κατάσταση ασθένειας που επηρεάζει τον υπεύθυνο βρόχο αρνητικής ανάδρασης.
Για παράδειγμα, στον διαβήτη, το πάγκρεας δεν ανταποκρίνεται σωστά στο υψηλό σάκχαρο στο αίμα παράγοντας περισσότερη ινσουλίνη. Στον διαβήτη τύπου 1. Αυτό συμβαίνει επειδή δεν υπάρχουν διαθέσιμα κύτταρα για την παραγωγή ινσουλίνης. Το ανοσοποιητικό σύστημα ενός ατόμου έχει καταστρέψει ή καταστρέψει το «εργοστάσιο».
Στον διαβήτη τύπου 2, αυτό συμβαίνει επειδή το πάγκρεας δεν είναι τόσο ευαίσθητο στα σήματα σακχάρου στο αίμα από το σώμα. Επομένως, δεν παράγειαρκετά Η ινσουλίνη σε απόκριση στο σάκχαρο στο αίμα αυξάνεται. Σε κάθε περίπτωση, το άτομο δεν είναι πλέον σε θέση να διατηρήσει ομοιόσταση στο σύστημα σακχάρου στο αίμα του χωρίς τη βοήθεια ιατρικής ή συμπεριφορικής παρέμβασης.
