Wie negative Rückkopplungsschleifen im Körper funktionieren

Negative Rückkopplungsschleifen spielen eine wichtige Rolle dabei, wie viele Systeme des menschlichen Körpers die Kontrolle behalten. Eine negative Rückkopplungsschleife, auch als Hemmschleife bekannt, ist eine Art selbstregulierendes System. In einer negativen Rückkopplungsschleife erhöhte LeistungvonDas System verhindert die zukünftige Produktiondurchdas System. Mit anderen Worten, das System steuert, wie viel Produkt es produziert, indem es die Fertigung beendet, wenn die Produktionsmenge oder die Menge des angesammelten Produkts zu hoch wird.

Negative Rückkopplungssysteme sind für viele Arten der Hormonregulation im menschlichen Körper verantwortlich. Sie sind gut darin, ein relativ konstantes Leistungsniveau aufrechtzuerhalten.

Negative Rückkopplungsschleifen Verwalten Sie die Produktion

Stellen Sie sich vor, der Körper ist eine Fabrik, in der Produkt X hergestellt wird. Stellen Sie sich außerdem vor, dass die Herstellung von zu viel Produkt X teuer und verschwenderisch ist. Daher benötigt die Karosserie eine Möglichkeit, die Fabrik zu schließen, wenn genügend Produkt X hergestellt wurde. Dies geschieht durch eine negative Rückkopplungsschleife. Dies bedeutet, dass die Produktionsgeschwindigkeit von der Menge des Produkts X abhängt. Wenn es anfängt aufzubauen, verlangsamt sich die Produktion und stoppt dann.

Es könnte hilfreich sein, sich die Fabrik als eine große Montagelinie vorzustellen, die am Ende die Regale versorgt. Wenn die Regale voll sind, muss die Linie langsamer werden. Es gibt keinen Platz für das Produkt. Wenn die Regale jedoch leer sind, ist viel Platz vorhanden. Die Montagelinie kann beschleunigt werden, bis die Regale wieder voll sind. Je reaktionsschneller das Fließband ist, desto mehr kann das Werk die Regale jederzeit auf dem richtigen Niveau füllen.

Das Gegenteil davon wäre eine positive Rückkopplungsschleife. In diesem Fall würde die Anlage umso schneller mehr produzieren, je mehr Produkt X vorhanden war. Diese Art von System gerät leicht außer Kontrolle. Im Gegensatz dazu reguliert sich eine negative Rückkopplungsschleife selbst.

Beispiele

Eine sehr gut verstandene negative Rückkopplungsschleife ist der weibliche Menstruationszyklus. Der Hypothalamus produziert Gonadotropin-Releasing-Hormon (GnRH). Das GnRH signalisiert der Hypophyse, das follikelstimulierende Hormon (FSH) zu produzieren. FSH fordert die Eierstöcke auf, Östrogen zu produzieren. Hohe Östrogenspiegel (sowie Progesteron und Testosteron, die durch ähnliche Schleifen reguliert werden) hemmen dann die Produktion von GnRH. Dies führt dazu, dass die Hypophyse weniger FSH produziert, was wiederum dazu führt, dass Eierstöcke weniger Östrogen produzieren.

Eine weitere negative Rückkopplungsschleife reguliert den Säuregehalt der Vagina. Der normale pH-Wert der Vagina beträgt ungefähr 4 - leicht sauer. Dies hilft, das Wachstum problematischer Bakterien und sexuell übertragbarer Krankheiten zu verhindern. Tatsächlich ist eines der Kennzeichen der bakteriellen Vaginose ein pH-Wert von über 5. Die Milchsäure, die diesen pH-Wert beibehält, wird von Laktobazillen hergestellt - einem Teil der normalen Vaginalflora. Diese Bakterien wachsen schneller und produzieren bei höherem pH-Wert mehr Säure. Wenn sich der pH-Wert 4 nähert, verlangsamen sie sich und hören auf. So wird der pH-Wert in der Vagina reguliert. Es erklärt auch einige der Unterschiede im vaginalen pH-Wert verschiedener Frauen. Der pH-Wert variiert je nach den vorhandenen Bakterien.

Ich suche Homöostase

Ein Schlüsselwort, das für das Verständnis negativer Rückkopplungsschleifen wichtig ist, istHomöostase. Homöostase ist definiert als die Tendenz eines Systems zur Stabilität. Die Homöostase ist im menschlichen Körper sehr wichtig. Viele Systeme müssen sich selbst regulieren, damit der Körper in optimalen Bereichen für die Gesundheit bleibt.

Einige Systeme, die durch negatives Feedback regulieren, um eine Homöostase zu erreichen, umfassen:

• Blutdruck
• Körpertemperatur
• Blutzucker

Wenn Personen Probleme haben, diese Systeme aufrechtzuerhalten, kann dies an einem Krankheitszustand liegen, der die verantwortliche negative Rückkopplungsschleife beeinflusst.

Beispielsweise reagiert die Bauchspeicheldrüse bei Diabetes nicht richtig auf hohen Blutzucker, indem sie mehr Insulin produziert. Bei Typ-1-Diabetes liegt dies daran, dass keine Zellen zur Herstellung von Insulin verfügbar sind. Das Immunsystem einer Person hat die "Fabrik" beschädigt oder zerstört.

Bei Typ-2-Diabetes liegt dies daran, dass die Bauchspeicheldrüse nicht so empfindlich auf Blutzuckersignale des Körpers reagiert. Daher produziert es nichtgenug Insulin als Reaktion auf Blutzucker steigt. In beiden Fällen ist die Person ohne medizinische oder verhaltensbezogene Eingriffe nicht mehr in der Lage, die Homöostase in ihrem Blutzuckersystem aufrechtzuerhalten.