วิธีการทำงานของลูปคำติชมเชิงลบในร่างกาย

ลูปป้อนกลับเชิงลบมีบทบาทสำคัญในการควบคุมสุขภาพในร่างกายมนุษย์ วงจรป้อนกลับเชิงลบหรือที่เรียกว่าวงยับยั้งคือประเภทของระบบควบคุมตนเอง

ในวงจรป้อนกลับเชิงลบ ผลลัพธ์ที่เพิ่มขึ้นจากระบบจะขัดขวางการผลิตในอนาคตโดยระบบ ร่างกายจะลดปริมาณโปรตีนหรือฮอร์โมนบางชนิดที่ร่างกายสร้างขึ้นเมื่อระดับโปรตีนสูงเกินไป

ระบบป้อนกลับเชิงลบทำงานเพื่อรักษาระดับเอาต์พุตที่ค่อนข้างคงที่ ตัวอย่างเช่น ร่างกายจะรักษาอุณหภูมิ การบริโภคแคลอรี ความดันโลหิต ชีพจร และอัตราการหายใจตามวงจรป้อนกลับเชิงลบ

ลูปคำติชมเชิงลบจัดการการผลิต

ลองนึกภาพว่าร่างกายคือโรงงานที่ผลิต Product X และลองนึกภาพว่าการผลิต Product X มากเกินไปนั้นมีราคาแพง สิ้นเปลือง และเป็นอันตราย ซึ่งหมายความว่าร่างกายต้องการวิธีที่จะทำให้โรงงานช้าลงเมื่อมีการผลิต Product X เพียงพอ มันทำผ่านวงจรตอบรับเชิงลบ นั่นหมายความว่าความเร็วของการผลิตนั้นอ่อนไหวต่อปริมาณของผลิตภัณฑ์ X เมื่อเริ่มก่อตัว การผลิตจะช้าลง

อาจช่วยให้คิดว่าโรงงานเป็นสายการผลิตขนาดใหญ่ที่มีชั้นวางสินค้าในตอนท้าย เมื่อชั้นวางเต็ม สายการประกอบต้องช้าลงเนื่องจากไม่มีที่วางสินค้า การสร้างผลิตภัณฑ์มากเกินไปอาจทำให้เกิดความเสียหายได้

อย่างไรก็ตาม หากชั้นวางว่างเปล่า ก็มีพื้นที่เพียงพอสำหรับจัดเก็บผลิตภัณฑ์ สายการประกอบสามารถเร่งความเร็วได้จนกว่าชั้นวางจะเต็มอีกครั้ง โดยมีเป้าหมายเพื่อให้ชั้นวางอยู่ในระดับที่เหมาะสมตลอดเวลา

สิ่งที่ตรงกันข้ามคือวงจรตอบรับเชิงบวก ในกรณีนั้น ยิ่งมี Product X มากเท่าไหร่ โรงงานก็จะยิ่งผลิตได้เร็วมากขึ้นเท่านั้น

ตัวอย่าง

วงจรป้อนกลับเชิงลบที่เข้าใจกันดีหลายข้อจะควบคุมการทำงานต่างๆ ในร่างกาย

รอบประจำเดือนของสตรีทำงานผ่านวงจรป้อนกลับเชิงลบที่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างในสมอง เช่นเดียวกับอวัยวะสืบพันธุ์ ดังนี้

• hypothalamus เป็นต่อมในสมองที่ผลิตฮอร์โมน gonadotropin-releasing (GnRH)
• GnRH ส่งสัญญาณต่อมใต้สมองในสมองเพื่อผลิตฮอร์โมนกระตุ้นรูขุมขน (FSH)
• FSH กระตุ้นรังไข่ให้ผลิตเอสโตรเจน
• เอสโตรเจนในระดับสูง (เช่นเดียวกับโปรเจสเตอโรนและเทสโทสเตอโรนซึ่งควบคุมผ่านลูปที่คล้ายกัน) ยับยั้งการผลิต GnRH ทำให้ต่อมใต้สมองสร้าง FSH น้อยลง ซึ่งทำให้รังไข่สร้างฮอร์โมนเอสโตรเจนน้อยลง

แกนการสืบพันธุ์ของผู้ชายถูกสร้างขึ้นในลักษณะเดียวกับแกนเพศหญิง โดยมีฮอร์โมน luteinizing (LH), FSH และฮอร์โมนเพศชายในวงจรป้อนกลับเชิงลบที่เกี่ยวข้องกับภาวะเจริญพันธุ์

วงจรป้อนกลับเชิงลบอีกวงหนึ่งจะควบคุมความเป็นกรดในช่องคลอด ค่า pH ของช่องคลอดจะแตกต่างกันไปตามแบคทีเรียที่มีอยู่ ดังนี้:

• ค่า pH ปกติของช่องคลอดจะอยู่ที่ประมาณ 4 ซึ่งเป็นกรดอ่อนๆ ซึ่งช่วยป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรียที่มีปัญหา รวมถึงแบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคติดต่อทางเพศสัมพันธ์ (STIs)
• กรดแลคติกที่รักษา pH นี้ถูกสร้างขึ้นโดยแลคโตบาซิลลัส ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพืชในช่องคลอดปกติ แบคทีเรียเหล่านี้เติบโตเร็วขึ้นและผลิตกรดมากขึ้นที่ pH ที่สูงขึ้น
• ลักษณะเด่นประการหนึ่งของภาวะช่องคลอดอักเสบจากเชื้อแบคทีเรียคือ pH ที่สูงกว่า 5 ซึ่งจะทำให้พืชพรรณปกติผลิตกรดที่ป้องกันแบคทีเรียที่ติดเชื้อไม่ให้เจริญเติบโต
• เมื่อ pH เข้าใกล้ 4 แลคโตบาซิลลัสสามารถชะลอการผลิตกรดแลคติกได้

ค้นหาสภาวะสมดุล

คำสำคัญคำหนึ่งที่สำคัญในการทำความเข้าใจลูปป้อนกลับเชิงลบคือ “สภาวะสมดุล” สภาวะสมดุลถูกกำหนดให้เป็นแนวโน้มของระบบที่มีต่อเสถียรภาพ สภาวะสมดุลเป็นสิ่งสำคัญมากในร่างกายมนุษย์ หลายระบบต้องควบคุมตนเองเพื่อให้ร่างกายอยู่ในช่วงที่เหมาะสมที่สุดสำหรับสุขภาพ

ตัวอย่างเช่น ในโรคเบาหวาน ตับอ่อนไม่ตอบสนองต่อน้ำตาลในเลือดสูงอย่างเหมาะสมโดยการผลิตอินซูลินมากขึ้น ในผู้ป่วยเบาหวานชนิดที่ 1 (เบาหวานชนิดพึ่งอินซูลิน ซึ่งตับอ่อนผลิตอินซูลินได้น้อย หากมี) นี่เป็นเพราะเซลล์ที่ผลิตอินซูลินได้น้อยลง ระบบภูมิคุ้มกันของบุคคลได้ทำลายเซลล์ที่ผลิตอินซูลิน

ในทำนองเดียวกัน การหายใจจะควบคุมระดับออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ของร่างกาย ซึ่งควบคุมอย่างเข้มงวดโดยกลไกในสมองที่ทำหน้าที่สื่อกลางในการหายใจ