V biologii a medicíně slouží mechanismy zpětné vazby k udržení různých stavů rovnováhy v systému. Toto se také označuje jako homeostáza. Takové zpětné vazby se nacházejí v těle, například v udržování tělesné teploty a v hormonálním systému. Zpětná vazba se také označuje jako zpětná vazba.
Co je zpětná vazba?
Příkladem pozitivní zpětné vazby je mléko produkce u žen, které nedávno porodily. Kojení kojence na matčině prsu stimuluje produkci hormonu oxytocin. Při zpětné vazbě se rozlišuje mezi procesy zpětné vazby a zpětné vazby. V případě negativní zpětné vazby se obvykle jedná o negativní zpětnou vazbu. Zde má výstupní proměnná v systému inhibiční účinek na vstupní proměnnou. Pozitivní zpětné vazby naopak patří k procesům pozitivní zpětné vazby. Mechanismus zpětné vazby je přesně opačný k mechanismu negativní zpětné vazby. Zde výstupní proměnná zesiluje vstupní proměnnou. Příkladem pozitivní zpětné vazby je takzvaný Circulus vitiosus.
Funkce a úkol
Mechanismy zpětné vazby jsou nezbytné pro udržení rovnováhy v různých tělesných systémech. Homeostáza (vyvážit) je zase důležitý pro to, aby všechny tělesné procesy probíhaly fyziologickým způsobem. Například i malé výkyvy v krev pH má život ohrožující důsledky pro lidské tělo. Negativní zpětná vazba, forma negativní zpětné vazby, je důležitým prvkem homeostatické regulační smyčky. Cílem negativní zpětné vazby je stabilizace určité proměnné v regulační smyčce. Negativní zpětná vazba nastává vždy, když má konečný produkt v kontrolní smyčce inhibiční účinek na produkt na začátku reakčního řetězce. Negativní zpětná vazba je proto mechanismem, který se sám snižuje. To patří k základním reakcím v metabolické regulaci a je tedy součástí mnoha procesů v těle. Příkladem mechanismu negativní zpětné vazby je hormonální regulační smyčka štítná žláza, nazývaný také tyreotropní kontrolní smyčka. The štítná žláza vyrábí a ukládá hormonů trijodtyronin (T3) a tetrajodtyronin (T4). Kdy a v čem koncentrace ο hormonů jsou uvolňovány do krev je určena smyčkou hormonální kontroly. The Hypotalamus a hypofýzy hrají v této kontrolní smyčce důležitou roli. The hypofýzy opatření hladiny hormonů štítné žlázy v krev a uvolňuje hormon stimulující štítnou žlázu (TSH) když jsou T3 a T4 nedostatečné. TSH, známý také jako thyrotropin, má růst stimulující účinek na štítná žláza a také stimuluje produkci hormonů. Naopak příliš mnoho štítné žlázy hormonů v krvi brání uvolňování TSH, takže štítná žláza následně snižuje její produkci hormony štítné žlázy. Kromě této hlavní regulační smyčky jsou v regulační smyčce štítné žlázy další smyčky zpětné vazby, například kontrolní smyčka Brokken-Wiersinga-Prummel nebo regulace pomocí zpětné vazby s Hypotalamus a s produkovaným hormonem uvolňujícím thyrotropin (TRH). Pozitivní zpětná vazba je vždy k dispozici, když má výstupní proměnná v systému zesilující účinek na sebe. Je to součást pozitivní zpětné vazby. V těle je velmi málo fyziologických mechanismů pozitivní zpětné vazby. Příkladem pozitivní zpětné vazby je mléko produkce u žen při porodu. Kojení kojence na matčině prsu stimuluje produkci hormonu oxytocin. To zase stimuluje mléko produkce v prsu. Výsledkem je, že dítě pije více a více oxytocin se následně uvolní a produkce mléka se opět zvýší. Pokud dítě již není přiloženo k pití, hladina oxytocinu klesá a produkce mléka klesá. Patologické procesy pozitivní zpětné vazby ve formě začarovaného kruhu jsou v těle běžnější.
Nemoci a nemoci
Příkladem mechanismu pozitivní zpětné vazby v průběhu nemoci je srdce selhání. Srdce selhání se říká, že nastane, když srdce již není schopno poskytovat objem krve potřebné pro tělo. Výsledkem je snížená fyzická kapacita. Běžné příčiny srdce selhání jsou infarkt, vysoký krevní tlak or fibrilace síní. Následkem mohou být i poruchy srdeční chlopně selhání srdceTělo se to nyní snaží kompenzovat selhání srdce snížením odporu krve plavidla takže srdce musí při pumpování vyvíjet menší sílu. Navíc se zvyšuje čerpací kapacita srdce za minutu, což znamená, že srdce bije rychleji. V důsledku rozšíření plavidla, do periferních cév, například do ledvin, přijde příliš málo krve. V ledvina plavidla, specializované buňky registrují krevní tlak a pokud je krevní tlak příliš nízký, způsobte jeho zvýšení prostřednictvím obvodu hormonální kontroly, renin-angiotensin-aldosteron Systém. K dosažení tohoto cíle, více voda se získává z moči, takže krev objem zvyšuje se a tím i tlak v cévách. Čerpat zvýšenou krev objem v těle musí nyní poškozené srdce vyvinout ještě větší sílu než dříve. The stav srdce se zhoršuje a selhání srdce zvyšuje. Nemoci v těle však mohou být také výsledkem narušení smyček negativní zpětné vazby. V řídicím obvodu štítné žlázy jsou poruchy ve zpětnovazební smyčce vést buď hyperthyroidismus or hypotyreóza. V autonomii štítné žlázy funguje štítná žláza zcela nezávisle na kontrolní smyčce. Poruchu v kontrolní smyčce může vyvolat také autoimunitní onemocnění. v Gravesova nemocnapříklad tělo produkuje takzvaný TSH receptor autoprotilátky. Ty mají stejný účinek na štítnou žlázu jako TSH z hypofýzy, takže tyto TSH receptory autoprotilátky vést na zvýšenou produkci hormony štítné žlázy. Hypofýza poté již nemá žádný vliv na činnost štítné žlázy a celý mechanismus negativní zpětné vazby zůstává zcela neúčinný. Výsledek je hyperthyroidismus s příznaky jako vypadávání vlasů, průjem, nesnášenlivost tepla, hubnutí a osteoporóza.