منظور از فیدبک مثبت و فیدبک منفی در بدن چیست و چطور باعث کنترل سیستم‌های بدن می‌شوند؟

0

ماهیت فیدبکی منفی بیشتر سیستم‌های کنترل

بیشتر سیستم‌های کنترل بدن بوسیله یک روند فیدبک منفی Negative Feedback عمل می‌کنند که به بهترین صورت می‌توان آن را بوسیله مرور بعضی از سیستم‌های کنترل هومئوستاتیک که قبلاً ذکر شدند توجیه کرد. در تنظیم غلظت کربن دی اکسید، غلظت زیاد کربن دی اکسید در مایع خارج سلولی تهویه ریوی را افزایش می‌دهد، این امر به نوبه خود غلظت کربن دی اکسید مایع خارج سلولی را کاهش می‌دهد زیرا در این حال ریه‌ها مقادیر بیشتری کربن دی اکسید را از بدن دفع می‌کنند. به عبارت دیگر، غلظت بالای کربن دی اکسید موجب شروع وقایعی می‌شود که غلظت را به سوی حد طبیعی کاهش می‌دهند که نسبت به استیمولوس اولیه جنبه منفی دارد. برعکس، هرگاه غلظت کربن دی اکسید از حد معمول کمتر شود این کاهش منجر به یک افزایش فیدبکی در غلظت می‌شود. این پاسخ نیز نسبت به استیمولوس اولیه جنبه منفی دارد.

در مکانیسم تنظیم فشار شریانی، زیادی فشار سبب شروع یک سلسله واکنش‌هایی می‌شود که منجر به پایین آمدن فشار می‌گردد و کمی فشار سبب شروع سلسله واکنش‌های دیگری می‌شود که منجر به بالا رفتن فشار می‌گردد. در هر دوی این حالات این اثرات نسبت به استیمولوس اولیه جنبه منفی دارند.

بنابر مطالب بالا، به طور کلی هرگاه عاملی به مقدار بیش از حدی زیاد یا کم شود یک سیستم کنترل‌کننده سبب شروع یک فیدبک منفی می‌شود که شامل یک سری تغییراتی است که آن عامل را به سوی یک رقم متوسط معین باز می‌گرداند و به این ترتیب سبب حفظ هومئوستاز می‌گردد.

میزان تقویت سیستم کنترل – میزان قدرتی که بوسیله آن یک سیستم کنترل‌کننده شرایط موجود را در حد ثابت حفظ می‌کند توسط میزان تقویت یا گین Gain فیدبک منفی تعیین می‌گردد. به عنوان مثال، فرض کنیم که حجم زیادی از خون به داخل بدن شخصی که سیستم کنترل گیرنده‌های فشار شریانی او از کار افتاده است تزریق شود و فشار شریانی از حد طبیعی ۱۰۰ میلیمتر جیوه تا ۱۷۵ میلیمتر جیوه بالا برود. سپس فرض کنیم که همان حجم خون به داخل بدن همان شخص در هنگامی که سیستم گیرنده‌های فشار شریانی او کار می‌کند تزریق شود و این بار فشار فقط ۲۵ میلیمتر جیوه بالا برود. به این ترتیب، سیستم کنترل‌کننده فیدبکی موجب بروز تصحیحی به میزان ۵۰ میلیمتر جیوه یعنی از ۱۷۵ به ۱۲۵ میلیمتر جیوه شده است. با این وجود هنوز افزایشی در فشار به میزان ۲۵ + میلیمتر جیوه موسوم به خطا باقی می‌ماند که به این معنی است که سیستم کنترل‌کننده به میزان صددرصد در جلوگیری از این تغییر موفق نبوده است.

فیدبک مثبت که گاهی موجب دورۂ تسلسل بدخیم و مرگ می‌شود

ممکن است این پرسش پرسیده شود که چرا عملاً تمام سیستم‌های کنترل بدن بوسیله فیدبک منفی عمل می‌کنند نه بوسیله فیدبک مثبت؟ اما باید دانست که اگر ماهیت فیدبک مثبت را در نظر بگیریم بلافاصله خواهیم دید که فیدبک مثبت به ثبات نمی‌انجامد بلکه منجر به بی‌ثباتی و در بعضی موارد مرگ می‌شود.

قلب انسان طبیعی در هر دقیقه حدود ۵ لیتر خون را تلمبه می‌زند. حال اگر شخص ناگهان دو لیتر خون از دست بدهد مقدار خون در بدن به حد آن چنان پایینی کاهش می‌یابد که به مقدار کافی برای تلمبه زدن مؤثر در اختیار قلب قرار نمی‌گیرد. در نتیجه، فشار شریانی سقوط می‌کند و میزان جریان به عضله قلبی از طریق رگ‌های کورونر کاهش می‌یابد. این امر منجر به تضعیف قلب می‌شود و قدرت تلمبه زنی قلب را به میزان بیشتری کاهش می‌دهد و این امر موجب کاهش بیشتری در میزان جریان خون کورونر و تضعیف باز هم بیشتر قلب می‌شود. این دوره به دفعات تکرار می‌شود تا این که مرگ فرا برسد. توجه کنید که هر دوره در این فیدبک منجر به تضعیف بیشتر قلب می‌شود. به عبارت دیگر، استیمولوس اولیه موجب بروز تغییر بیشتری در همان جهت می‌شود که همان فیدبک مثبت است.

فیدبک مثبت را اکثرا به نام دوره تسلسل بدخیم Vicious Cycle می‌شناسند ولی باید توجه داشت که اگر فیدبک مثبت ضعیف باشد می‌تواند توسط فیدبک منفی مکانیسم کنترل‌کننده خنثی شود و دوره تسلسل بدخیم به وجود نمی‌آید. به طور نمونه اگر در مثال بالا شخصی به جای دو لیتر خون فقط یک لیتر خون از دست بدهد،  مکانیسم‌های فیدبکی منفی طبیعی کنترل‌کننده برونده قلبی و فشار شریانی بر فیدبک مثبت غلبه می‌کنند و لذا شخص بهبود خواهد یافت.

فیدبک مثبت می‌تواند گاهی مفید باشد – در بعضی موارد، بدن از فیدبک مثبت به نفع خود استفاده می‌کند. لخته شدن خون مثالی از استفاده برارزش از فیدبک مثبت است. هنگامی که یک رگ خونی پاره می‌شود و یک لخته خون شروع به تشکیل می‌کند آنزیم‌های متعددی موسوم به فاکتور‌های لخته‌کننده در داخل خود لخته خون فعال می‌شوند. بعضی از این آنزیم‌ها روی آنزیم‌های هنوز فعال نشده دیگری در خونی که بلافاصله در مجاورت لخته خون قرار دارد عمل می‌کنند و به این ترتیب موجب تشکیل لخته باز هم بیشتری می‌شوند. این روند ادامه می‌یابد تا این که سوراخ به وجود آمده در رگ بسته شود و دیگر خونریزی به وجود نیاید. گاهی خود این مکانیسم می‌تواند از کنترل خارج شده و موجب تشکیل لخته‌های ناخواسته شود. در واقع، این همان چیزی است که موجب بروز قسمت اعظم حمله‌های حاد قلبی می‌شود که ناشی از لخته‌ای هستند که روی یک پلاک آتروسکلروزی در یک شریان کورونری شروع می‌شود و سپس رشد می‌کند تا این که شریان به طور کامل مسدود می‌گردد.

زایمان نمونه دیگری است که در آن فیدبک مثبت نقش با ارزشی بازی می‌کند. هنگامی که انقباضات رحمی به اندازه کافی قوی می‌شوند که سر بچه بتواند شروع به جلو رفتن در داخل گردن رحم کند کشش گردن رحم سیگنال‌هایی را از طریق عضله رحمی مجدداً به جسم رحم می‌فرستد و موجب انقباضات باز هم بسیار قویتری می‌شود. به این ترتیب، انقباضات رحمی موجب کشیده شدن گردن رحم می‌شوند و کشش گردن رحم موجب انقباضات قویتر رحم می‌گردد. هنگامی که این روند قدرت کافی پیدا می‌کند بچه به دنیا می‌آید. هرگاه این روند به اندازه کافی قوی نباشد انقباضات معمولاً از بین ‌می‌روند و باید چند روز بگذرد تا دوباره شروع شوند.

استفاده مهم دیگر فیدبک مثبت برای تولید سیگنال‌های عصبی است. هنگامی که غشای یک فیبر عصبی تحریک می‌شود این عمل موجب نشت مختصر یون‌های سدیم از طریق کانال‌های سدیمی موجود در غشای عصبی به داخل فیبر می‌شود. آن گاه یون‌های سدیمی که وارد فیبر می‌شوند پتانسیل غشاء را تغییر می‌دهند که به نوبه خود موجب باز شدن بیشتر کانال‌ها، تغییر بیشتر پتانسیل، باز شدن باز هم بیشتر کانال‌ها الى آخر می‌شود. به این ترتیب، از یک شروع مختصر، انفجاری از نشت سدیم به داخل فیبر عصبی به وجود می‌آید که پتانسیل عمل عصب را تولید می‌کند. این پتانسیل عمل به نوبه خود موجب برقراری جریان الکتریکی در طول هم خارج و هم داخل فیبر می‌شود و پتانسیل‌های عمل اضافی تولید می‌کند. این روند به دفعات ادامه می‌یابد تا این که سیگنال عصبی سراسر مسیر تا انتهای فیبر عصبی را می‌پیماید.

در هر موردی که در آن فیدبک مثبت مفید است خود فیدبک مثبت بخشی از یک روند فیدبکی منفی کلی به شمار می‌رود. به عنوان مثال، در مورد لخته شدن خون، روند فیدبکی مثبت لخته شدن یک روند فیدیکی منفی برای حفظ حجم خون در حد طبیعی است. همچنین، فیدبک مثبتی که موجب بروز سیگنال‌های عصبی می‌شود به اعصاب اجازه می‌دهد تا عملاً در هزاران سیستم کنترل عصبی فیدبکی منفی شرکت کنند.

بعضی از حرکات بدن چنان به سرعت انجام می‌شوند که صرفاً وقت کافی برای سیگنال‌های عصبی جهت سیر از قسمت‌های محیطی بدن در تمامی مسیر تا مغز و سپس مجدداً سیر در جهت معکوس از مغز به محیط در زمان مناسب برای کنترل حرکات وجود ندارد. بنابراین، مغز از اصلی موسوم به کنترل فید – فوروارد Feed – Forward

برای تولید انقباضات عضلانی مورد نیاز استفاده می‌کند. به این معنی که سیگنال‌های عصبی حسی از بخش‌های متحرک، مغز را بعد از انجام حرکت از این موضوع آگاه می‌سازند که حرکت به طور صحیح انجام شده است یا خیر. هرگاه حرکت به طور صحیح انجام نشده باشد، مغز بار بعدی که این حرکت مورد نیاز باشد سیگنال‌های فید – فورواردی را که به عضلات می‌فرستد تصحیح می‌کند. آن گاه مجدداً اگر تصحیح باز هم بیشتری باید انجام شود این تصحیح نیز برای حرکات بعدی انجام خواهد شد. این حالت موسوم به کنترل سازشی Adaptive است. کنترل سازشی به یک معنی، فیدبک منفی با تأخیر به شمار می‌رود.

به این ترتیب، می‌توان دید که سیستم‌های کنترل فیدبکی بدن تا چه حد می‌توانند پیچیده باشند. زندگی شخص بستگی به تمام این سیستم‌ها دارد.

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.