フィードバック

生物学や医学では、フィードバックメカニズムを使用して、システム内のさまざまな平衡状態を維持します。これはホメオスタシスとも呼ばれます。そのような フィードバック たとえば、体温の維持や内分泌系など、体内に見られます。フィードバックは、 フィードバック.

フィードバックとは何ですか？

フィードバックに関しては、負のフィードバックプロセスと正のフィードバックプロセスが区別されます。負のフィードバックは主に負のフィードバックです。ここで、システムの出力変数は入力変数に対して抑制効果を持っています。一方、正のフィードバックは、正のフィードバックプロセスに属します。

フィードバックメカニズムは、負のフィードバックメカニズムの正反対です。ここでの出力変数は、入力変数を増幅します。肯定的なフィードバックの例は、いわゆる悪循環です。

機能とタスク

フィードバック機構は、異なる身体システム内のバランスを維持するために不可欠です。一方、ホメオスタシス（バランス）は、すべての身体プロセスが生理学的な方法で行われるために重要です。たとえば、血中pH値のわずかな変動でさえ、人体に致命的な結果をもたらす可能性があります。

ネガティブフィードバックは、ネガティブフィードバックの一種であり、恒常性制御ループの重要な要素です。負のフィードバックの目的は、制御ループ内の特定の変数を安定させることです。負のフィードバックは、制御ループ内の最終生成物が反応チェーンの最初にある生成物に対して抑制的、つまり抑制的効果を持っている場合に常に発生します。

したがって、負のフィードバックは自己還元メカニズムです。これは代謝調節における基本的な反応の1つであり、したがって体内の多くのプロセスの一部です。負のフィードバックメカニズムの例は、甲状腺制御ループとしても知られている甲状腺のホルモン制御ループです。 甲状腺は、トリヨードチロニン（T3）とテトラヨードチロニン（T4）のホルモンを生成および保存します。ホルモンがいつどのような濃度で血液に導入されるかは、ホルモン制御回路によって決定されます。

視床下部と下垂体は、この制御システムで重要な役割を果たします。下垂体は、血中の甲状腺ホルモンのレベルを測定し、T3とT4が不足すると甲状腺刺激ホルモン（TSH）を放出します。甲状腺刺激ホルモンとしても知られているTSHは、甲状腺に成長を刺激する効果があり、ホルモンの産生も刺激します。逆に、血中の甲状腺ホルモンが多すぎるとTSHの放出が阻害され、甲状腺が甲状腺ホルモンの産生を低下させます。

このメイン制御ループに加えて、甲状腺制御ループには他のフィードバックループがあります。たとえば、Brokken-Wiersinga-Prummel制御ループや、そこで生成される視床下部と甲状腺刺激ホルモン放出ホルモン（TRH）によるフィードバックによる制御などです。

システム内で出力変数がそれ自体に補強効果を及ぼす場合、常に正のフィードバックがあります。それは正のフィードバックの一部です。体内には、生理的な正のフィードバック機構はほとんどありません。正のフィードバックの例は、最近出産した女性の乳量です。母親の乳房に赤ちゃんを授乳すると、オキシトシンというホルモンの産生が刺激されます。これにより、乳房内での乳汁の産生が刺激されます。その結果、子供はより多く飲むため、より多くのオキシトシンが放出され、乳汁の生産量が再び増加します。子供が飲むために乳房に置かれなくなった場合、オキシトシンのレベルが低下し、乳量が減少します。

悪循環の形の病理学的な正のフィードバックプロセスは、体内でより一般的です。

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病気と病気

病気の過程における正のフィードバックメカニズムの例は心不全です。心不全とは、心臓が体に必要な血液量を提供できなくなることです。その結果、物理的な回復力が低下します。心不全の一般的な原因は、心臓発作、高血圧または心房細動です。心臓弁の欠陥はまた、心不全を引き起こす可能性があります。

体は血管の抵抗を下げることによってこの心不全を補おうとします。その結果、心臓がポンピングするときに力をかける必要がなくなります。さらに、心臓のポンプ能力は1分あたりに増加するため、心臓の拍動が速くなります。しかしながら、血管の拡張により、末梢血管、例えば腎臓に到着する血液は少なすぎる。腎臓の血管では、特殊な細胞が血圧を記録し、血圧が低すぎる場合は、ホルモン制御回路であるレニン-アンジオテンシン-アルドステロンシステムを使用して血圧を上げます。これを行うには、尿からより多くの水が回収されるため、血液量が増加し、血管内の圧力が上昇します。増加した血液量を体に送り出すために、損傷した心臓は以前よりもさらに力を加えなければなりません。心臓の状態が悪化し、心不全が増加します。

ただし、体内の病気は、負のフィードバックループの障害からも発生する可能性があります。甲状腺制御ループでは、フィードバックの乱れにより、甲状腺機能亢進または甲状腺機能低下が引き起こされます。甲状腺自律性では、甲状腺は制御ループとは完全に独立して機能します。

制御ループの障害は、自己免疫疾患によっても引き起こされます。たとえば、グレーブス病では、体がいわゆるTSH受容体自己抗体を産生します。これらは下垂体のTSHと同じように甲状腺に影響を与えるため、これらのTSH受容体自己抗体は甲状腺ホルモンの産生を増加させます。下垂体はもはや甲状腺の活動に影響を及ぼさず、全体の負のフィードバックメカニズムは完全に無効のままです。その結果は、脱毛、下痢、熱不耐性、体重減少、骨粗しょう症などの症状を伴う甲状腺機能亢進症です。