Mantener la homeostasis requiere que el cuerpo controle
continuamente sus condiciones internas. Desde la temperatura corporal hasta la
presión arterial y los niveles de ciertos nutrientes, cada condición
fisiológica tiene un punto de ajuste particular. Un punto de ajuste es el valor fisiológico alrededor del cual fluctúa
el rango normal. Un rango normal es
el conjunto restringido de valores que es óptimamente saludable y estable. Por
ejemplo, el punto de ajuste para la temperatura normal del cuerpo humano es de
aproximadamente 37 ° C (98.6 °F) Los parámetros fisiológicos, como la
temperatura corporal y la presión arterial, tienden a fluctuar dentro de un
rango normal de algunos grados por encima y por debajo de ese punto. Los
centros de control en el cerebro y otras partes del cuerpo monitorean y
reaccionan a las desviaciones de la homeostasis utilizando retroalimentación
negativa. La retroalimentación negativa
es un mecanismo que invierte una desviación del punto de ajuste. Por lo tanto,
la retroalimentación negativa mantiene los parámetros corporales dentro de su
rango normal. El mantenimiento de la homeostasis por retroalimentación negativa
continúa en todo el cuerpo en todo momento, y la comprensión de la
retroalimentación negativa es, por lo tanto, fundamental para comprender la
fisiología humana.
Retroalimentación
negativa
Un sistema de retroalimentación
negativa tiene tres componentes básicos. Un sensor, también referido a un receptor, es un componente de un
sistema de retroalimentación que monitorea un valor fisiológico. Este valor se
informa al centro de control. El centro
de control es el componente en un sistema de retroalimentación que compara
el valor con el rango normal. Si el valor se desvía demasiado del punto de
ajuste, el centro de control activa un efector. Un efector es el componente en un sistema de retroalimentación que
causa un cambio para revertir la situación y devolver el valor al rango normal
Para poner el sistema en movimiento, un estímulo debe
conducir un parámetro fisiológico más allá de su rango normal (es decir, más
allá de la homeostasis). Este estímulo es "escuchado" por un sensor
específico. Por ejemplo, en el control de la glucosa en sangre, las células
endocrinas específicas en el páncreas detectan el exceso de glucosa (el
estímulo) en el torrente sanguíneo. Estas células beta pancreáticas responden
al aumento del nivel de glucosa en la sangre liberando la hormona insulina en
el torrente sanguíneo. La insulina señala a las fibras del músculo esquelético,
las células grasas (adipocitos) y las células hepáticas para que absorban el
exceso de glucosa y la eliminen del torrente sanguíneo. A medida que disminuye
la concentración de glucosa en el torrente sanguíneo, las células alfa
pancreáticas detectan la disminución de la concentración, la retroalimentación
negativa real, y se detiene la liberación de insulina. Esto evita que los
niveles de azúcar en la sangre continúen bajando por debajo del rango normal.
Los humanos tienen un sistema de retroalimentación de
regulación de temperatura similar que funciona promoviendo la pérdida de calor
o la ganancia de calor. Cuando el centro de regulación de la temperatura del
cerebro recibe datos de los sensores que indican que la temperatura del cuerpo
excede su rango normal, estimula un grupo de células cerebrales denominado
"centro de pérdida de calor". Esta estimulación tiene tres efectos
principales:
Los vasos sanguíneos en la piel comienzan a dilatarse
permitiendo que más sangre del núcleo del cuerpo fluya a la superficie de la
piel permitiendo que el calor se irradie hacia el medio ambiente.
A medida que aumenta el flujo de sangre a la piel, las
glándulas sudoríparas se activan para aumentar su producción. A medida que el
sudor se evapora desde la superficie de la piel hacia el aire circundante,
lleva calor.
La profundidad de la respiración aumenta, y una persona
puede respirar por la boca abierta en lugar de por los conductos nasales. Esto
aumenta aún más la pérdida de calor de los pulmones.
Por el contrario, la activación del centro de ganancia de
calor del cerebro por exposición al frío reduce el flujo sanguíneo a la piel y
la sangre que regresa de las extremidades se desvía hacia una red de venas
profundas. Esta disposición atrapa el calor más cerca del núcleo del cuerpo y
restringe la pérdida de calor. Si la pérdida de calor es grave, el cerebro
desencadena un aumento de las señales aleatorias a los músculos esqueléticos,
lo que hace que se contraigan y produzcan escalofríos. Las contracciones
musculares de los temblores liberan calor mientras se usa ATP. El cerebro
activa la glándula tiroides en el sistema endocrino para liberar la hormona
tiroidea, lo que aumenta la actividad metabólica y la producción de calor en
las células de todo el cuerpo. El cerebro también le indica a las glándulas
suprarrenales que liberen epinefrina (adrenalina), una hormona que causa la descomposición
del glucógeno en glucosa, que puede usarse como fuente de energía. La
descomposición del glucógeno en glucosa también da como resultado un aumento
del metabolismo y la producción de calor.
Retroalimentación positiva
La retroalimentación
positiva intensifica un cambio en la condición fisiológica del cuerpo en
lugar de revertirlo. Una desviación del rango normal da como resultado más
cambios, y el sistema se aleja más del rango normal. La retroalimentación
positiva en el cuerpo es normal solo cuando hay un punto final definido. El
parto y la respuesta del cuerpo a la pérdida de sangre son dos ejemplos de
circuitos de retroalimentación positiva que son normales pero que se activan
solo cuando es necesario.
El parto a término es un ejemplo de una situación en la que
no se desea mantener el estado corporal existente. Se requieren cambios enormes
en el cuerpo de la madre para expulsar al bebé al final del embarazo. Y los
eventos de parto, una vez que comienzan, deben progresar rápidamente hasta
llegar a una conclusión o la vida de la madre y el bebé está en riesgo. El
trabajo muscular extremo del parto y el parto son el resultado de un sistema de
retroalimentación positiva.
Las primeras contracciones del parto (el estímulo) empujan
al bebé hacia el cuello uterino (la parte más baja del útero). El cuello
uterino contiene células nerviosas sensibles al estiramiento que controlan el
grado de estiramiento (los sensores). Estas células nerviosas envían mensajes
al cerebro, lo que a su vez hace que la glándula pituitaria en la base del
cerebro libere la hormona oxitocina al torrente sanguíneo. La oxitocina causa
contracciones más fuertes de los músculos lisos del útero (los efectores),
empujando al bebé más abajo en el canal del parto. Esto causa un estiramiento
aún mayor del cuello uterino. El ciclo de estiramiento, la liberación de
oxitocina y las contracciones cada vez más fuertes se detienen solo cuando nace
el bebé. En este punto, el estiramiento del cuello uterino se detiene,
deteniendo la liberación de oxitocina.
Un segundo ejemplo de retroalimentación positiva se centra
en revertir el daño extremo al cuerpo. Después de una herida penetrante, la
amenaza más inmediata es la pérdida excesiva de sangre. Menos circulación de
sangre significa presión sanguínea reducida y perfusión reducida (penetración
de sangre) al cerebro y otros órganos vitales. Si la perfusión se reduce
severamente, los órganos vitales se cerrarán y la persona morirá. El cuerpo
responde a esta catástrofe potencial liberando sustancias en la pared del vaso
sanguíneo lesionado que comienzan el proceso de coagulación de la sangre. A
medida que ocurre cada paso de la coagulación, estimula la liberación de más
sustancias de coagulación. Esto acelera los procesos de coagulación y sellado
del área dañada. La coagulación está contenida en un área local basada en la
disponibilidad estrechamente controlada de proteínas de coagulación. Esta es
una cascada de eventos adaptativa que salva vidas.
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