onthoud dat homeostase het behoud is van een relatief stabiele interne omgeving. Wanneer een stimulus, of verandering in de omgeving, aanwezig is, reageren feedbacklussen om systemen te laten functioneren in de buurt van een bepaald punt, of ideaal niveau.

gewoonlijk verdelen we feedbackloops in twee hoofdtypen:

1. positieve feedbackloops, waarbij een verandering in een bepaalde richting extra verandering in dezelfde richting veroorzaakt.Bijvoorbeeld, veroorzaakt een verhoging van de concentratie van een stof feedback die voortdurende verhogingen in concentratie produceert.
2. negatieve terugkoppelingslussen, waarbij een verandering in een bepaalde richting een verandering in de tegenovergestelde richting veroorzaakt.Bijvoorbeeld, een verhoging van de concentratie van een stof veroorzaakt feedback die uiteindelijk de concentratie van de stof doet afnemen.

positieve feedback loops zijn inherent instabiele systemen. Omdat een verandering in een input reacties veroorzaakt die voortdurende veranderingen in dezelfde richting veroorzaken, kunnen positieve feedback loops leiden tot op hol geslagen omstandigheden. De term positieve feedback wordt typisch gebruikt zolang een variabele een capaciteit heeft om zich te versterken, zelfs als de componenten van een lijn (receptor, controlecentrum en effector) niet gemakkelijk identificeerbaar zijn. In de meeste gevallen is positieve feedback schadelijk, maar er zijn een paar gevallen waarin positieve feedback, wanneer deze op beperkte wijze wordt gebruikt, bijdraagt aan de normale functie. Bijvoorbeeld, tijdens de bloedstolling, activeert een cascade van enzymatische eiwitten elkaar, wat leidt tot de vorming van een fibrinestolsel dat bloedverlies voorkomt. Een van de enzymen in de route, trombine genaamd, werkt niet alleen in op het volgende eiwit in de route, maar heeft ook een vermogen om een eiwit te activeren dat eraan vooraf ging in de cascade. Deze laatste stap leidt tot een positieve feedbackcyclus, waarbij een toename van trombine tot verdere verhogingen van trombine leidt. Opgemerkt moet worden dat er andere aspecten van bloedstolling zijn die het algehele proces onder controle houden, zodat de trombinespiegels niet onbeperkt stijgen. Maar als we alleen maar kijken naar de effecten van trombine op zichzelf, wordt het beschouwd als een positieve feedback cyclus. Hoewel sommigen dit als een positieve feedback lus beschouwen, wordt dergelijke terminologie niet algemeen aanvaard.

negatieve feedback loops zijn inherent stabiele systemen. De negatieve terugkoppelingslussen, in combinatie met de diverse stimuli die een variabele kunnen beà nvloeden, produceren typisch een voorwaarde waarin de variabele rond het vastgestelde punt oscilleert. Bijvoorbeeld, helpen negatieve terugkoppellussen die insuline en glucagon impliceren om de niveaus van de bloedglucose binnen een smalle concentratiewaaier te houden. Als de glucosespiegel te hoog wordt, geeft het lichaam insuline af in de bloedbaan. Insuline zorgt ervoor dat de cellen van het lichaam glucose opnemen en opslaan, waardoor de bloedglucoseconcentratie wordt verlaagd. Als de bloedglucose te laag wordt, geeft het lichaam glucagon af, waardoor sommige lichaamscellen glucose afgeven.

positieve Feedback

in een positief feedbackmechanisme stimuleert de output van het systeem het systeem zodanig dat de output verder toeneemt. Veel voorkomende termen die positieve feedback lussen of cycli kunnen beschrijven zijn ” sneeuwbaleffect “en”kettingreactie”. Zonder een tegenbalancering of” shut-down ” reactie of proces, een positieve feedback mechanisme heeft het potentieel om een op hol geslagen proces te produceren. Zoals opgemerkt, zijn er sommige fysiologische processen die algemeen om positief worden beschouwd terugkoppelen, hoewel zij niet allen identificeerbare componenten van een terugkoppellijn kunnen hebben. In deze gevallen eindigt de positieve feedbacklus altijd met tegensignalen die de oorspronkelijke stimulus onderdrukken.

een goed voorbeeld van positieve feedback is de versterking van arbeidscontracties. De weeën worden geïnitieerd als de baby in positie beweegt, waardoor de baarmoederhals verder reikt dan zijn normale positie. De feedback verhoogt de kracht en frequentie van de weeën totdat de baby is geboren. Na de geboorte stopt het uitrekken en wordt de lus onderbroken.

een ander voorbeeld van positieve feedback doet zich voor bij borstvoeding, waarbij een moeder melk produceert voor haar zuigeling. Tijdens de zwangerschap nemen de spiegels van het hormoon prolactine toe. Prolactine stimuleert normaal de melkproductie, maar tijdens de zwangerschap remt progesteron de melkproductie. Bij de geboorte, wanneer de placenta uit de baarmoeder wordt vrijgegeven, dalen de progesteronniveaus. Als gevolg daarvan stijgt de melkproductie. Als de baby zich voedt, bevordert het zogen de borst, bevorderend verdere versie van prolactine, resulterend in nog meer melkproductie. Deze positieve feedback zorgt ervoor dat de baby voldoende melk heeft tijdens het voeden. Wanneer de baby wordt gespeend en niet langer verpleegsters van de moeder, stimulatie stopt en prolactine in het bloed van de moeder keert terug naar pre-borstvoeding niveaus.

bovenstaande voorbeelden van positieve feedbackmechanismen. Echter, in veel gevallen, positieve feedback kan potentieel schadelijk zijn voor het leven processen. De bloeddruk kan bijvoorbeeld aanzienlijk dalen als een persoon veel bloed verliest als gevolg van trauma.

bloeddruk is een gereguleerde variabele die ertoe leidt dat het hart zijn snelheid verhoogt (d.w.z. dat de hartslag toeneemt) en sterker samentrekt. Deze veranderingen in het hart veroorzaken dat het meer zuurstof en voedingsstoffen nodig heeft, maar als het bloedvolume in het lichaam te laag is, zal het hartweefsel zelf niet genoeg bloedstroom ontvangen om aan deze verhoogde behoeften te voldoen. De onbalans tussen zuurstofbehoefte van het hart en zuurstoftoevoer kan leiden tot verdere schade aan het hart, die eigenlijk verlaagt bloeddruk, het verstrekken van een grotere verandering in de variabele (bloeddruk). De lus reageert door te proberen het hart nog sterker te stimuleren, wat leidt tot verdere schade aan het hart…en de lus gaat door tot de dood volgt.

negatieve Feedback

De meeste biologische feedbacksystemen zijn negatieve feedbacksystemen. Negatieve feedback treedt op wanneer de output van een systeem werkt om de processen die leiden tot de output van dat systeem te verminderen of te dempen, wat resulteert in minder output. In het algemeen zorgen negatieve feedback loops ervoor dat systemen zichzelf stabiliseren. Negatieve feedback is een essentieel controlemechanisme voor de homeostase van het lichaam.

u zag een voorbeeld van een terugkoppelingslus toegepast op temperatuur en identificeerde de betrokken componenten. Dit is een belangrijk voorbeeld van hoe een negatieve terugkoppelingslus homeostase handhaaft is het thermoregulatiemechanisme van het lichaam. Het lichaam handhaaft een relatief constante interne temperatuur om chemische processen te optimaliseren. Neurale impulsen van warmtegevoelige thermoreceptoren in het lichaam signaleren de hypothalamus. De hypothalamus, gelegen in de hersenen, vergelijkt de lichaamstemperatuur met een ingestelde puntwaarde.

wanneer de lichaamstemperatuur daalt, initieert de hypothalamus verschillende fysiologische reacties om de warmteproductie te verhogen en warmte te behouden:

• vernauwing van oppervlaktebloedvaten (vasoconstrictie) vermindert de warmtestroom naar de huid.
• rillingen beginnen, waardoor de productie van warmte door de spieren toeneemt.
• bijnieren scheiden stimulerende hormonen zoals noradrenaline en epinefrine af om de stofwisseling en daarmee de warmteproductie te verhogen.

Deze effecten zorgen ervoor dat de lichaamstemperatuur stijgt. Wanneer het weer normaal wordt, wordt de hypothalamus niet meer gestimuleerd, en deze effecten ophouden.

wanneer de lichaamstemperatuur stijgt, start de hypothalamus verschillende fysiologische reacties om de warmteproductie te verminderen en warmte te verliezen:

• verwijding van de oppervlaktebloedvaten (vasodilatatie) verhoogt de warmtestroom naar de huid en wordt gespoeld.
• zweetklieren geven water (zweet) af en verdamping koelt de huid af.

Deze effecten zorgen ervoor dat de lichaamstemperatuur daalt. Wanneer het weer normaal wordt, wordt de hypothalamus niet meer gestimuleerd, en deze effecten ophouden.

veel homeostatische mechanismen, zoals temperatuur, hebben verschillende responsen als de variabele boven of onder het instelpunt ligt. Als de temperatuur stijgt, zweten we, als het daalt, rillen we. Deze reacties gebruiken verschillende effectoren om de variabele aan te passen. In andere gevallen, zal een terugkoppelingslus dezelfde effector gebruiken om de variabele terug naar het instelpunt aan te passen, of de aanvankelijke verandering van de variabele boven of onder het instelpunt was. Bijvoorbeeld, wordt de pupildiameter aangepast om ervoor te zorgen een aangewezen hoeveelheid licht het oog ingaat. Als de hoeveelheid licht te laag is, verwijdt de pupil, als het te hoog is, vernauwt de pupil.

Dit kan vergeleken worden met autorijden. Als je snelheid boven het ingestelde punt ligt (de waarde die je wilt), kun je ofwel gewoon het gaspedaal verlagen (bijvoorbeeld coast), of je kunt een tweede systeem activeren — de rem. In beide gevallen je traag, maar het kan worden gedaan door ofwel gewoon “back” uit op een systeem, of het toevoegen van een tweede systeem.

laten we eens kijken hoe deze twee voorbeelden werken gerelateerd aan normale bloeddruk homeostase.

bloeddruk wordt gemeten als het circulerende bloed druk uitoefent op de wanden van de slagaders van het lichaam. Bloeddruk wordt in eerste instantie gecreëerd door de samentrekking van het hart. Veranderingen in de sterkte en de mate van samentrekking zullen direct gerelateerd zijn aan veranderingen in de bloeddruk. Veranderingen in het bloedvolume zouden ook direct gerelateerd zijn aan veranderingen in de bloeddruk. Veranderingen in de diameter van de bloedvaten waar het bloed doorheen reist, veranderen de weerstand en hebben een tegenovergestelde verandering op de bloeddruk. De homeostase van de bloeddruk impliceert receptoren die bloeddruk en controlecentra controleren die veranderingen in de effectors in werking stellen om het binnen een normaal bereik te houden.

Zelfcontrolevragen

doe de quiz hieronder om uw begrip van homeostase te controleren: