Hiệu quả của hệ thống điều hòa cơ thể

Mức độ hoạt động của một hệ thống điều hòa duy trì các điều kiện hằng định được xác định bởi hiệu suất của điều hòa ngược âm tính, tuy nhiên hiệu suất của quá trình này thường không đạt 100%. Ví dụ, nếu đưa một lượng máu đủ lớn vào một người mà hệ thống thụ cảm điều hòa về áp lực không hoạt động thì trị số huyết áp động mạch bình thường là 100mmHg sẽ tăng lên 175mmHg. Nhưng nếu hệ thống thụ cảm điều hòa áp lực này hoạt động thì lúc này huyết áp chỉ tăng lên 125mmHg. Như vậy, quá trình điều hòa ngược đã một ‘điều chỉnh’ giảm huyết áp đi một lượng là 50mmHg, từ 175mmHg xuống 125mmHg hay mức tăng huyết áp chỉ còn 25mmHg, được gọi là ‘giá trị sai lệch’,. Hiệu quả điều hòa của hệ thống được tình theo công thức sau:

Hiệu quả điều hòa = C/ E.

Trong đó C là giá trị điều chỉnh. E là giá trị sai lệch.

Theo như ví dụ nêu trên thi C= -50mmHg và E= +25mmHg. Do đó, hiệu quả của hệ thống thụ cảm điều hòa huyết áp động mạch ở người đó là -2. Hiệu quả của một số hệ thống điều hòa sinh lý lớn hơn của các hệ thống cảm giác. Ví dụ, hệ thống điều hòa nhiệt độbên trong cơ thể thể hiện ở một thời tiết lạnh vừa phải là khoảng -33. Do đó có thể thấy rằng hệ thống điều hòa nhiệt độ hoạt động hiệu quả hơn so với hệ thống điều hòa thụ cảm áp suất.

Hình. Hồi phục nhịp tim nhờ điều hòa ngược âm tính sau khi vòng tuần hoàn bị mất đi 1 lít máu. Cái chết gây ra bởi điều hòa ngược dương tính khi 2 lít máu bị lấy ra.

Điều hòa ngược dương tính đôi khi có thể gây ra các quá trình có hại và tử vong

Tại sao hầu hết các hệ thống điều hòa của cơ thể hoạt động bằng điều hòa ngược âm tính nhiều hơn điều hòa ngược dương tính? Nếu xem xét sự tự nhiên của điều hòa ngược dương tính, rõ ràng điều hòa ngược dương tính dẫn đến sự mất ổn định chức năng hơn là ổn định và trong một số trường hợp, có thể gây tử vong.

Hình là một trường hợp tử vong gây ra bởi điều hòa ngược dương tính. Hình ảnh mô tả hiệu quả co bóp của tim, cho thấy trái tim của người khỏe mạnh bơm khoảng 5 lít máu/phút. Nếu một người đột nhiên mất 2 lít, lượng máu trong cơ thể giảm xuống mức thấp đến mức không đủ máu để nhát bóp của tim còn hiệu quả. Hậu quả là huyết áp động mạch giảm và lượng máu qua động mạch vành đến nuôi dưỡng cơ tim bị suy giảt. Lâu dài sẽ dẫn đến tim bị mệt mỏi, nặng hơn là giảm nhịp tim và giảm lượng máu chảy trong các mạch và cuối cùng dẫn đến suy tim,chu trình cứ lặp lại cho đến khi gây tử vong. Nói cách khác, tác nhân kích thích phát sinh ra gây nhiều phản ứng tăng cường lẫn nhau gọi là điều hòa ngược dương tính. Điều hòa ngược dương tính biết đến nhiều hơn là ‘chu trình xấu’, tuy nhiên trong cơ thể bình thường các trường hợp điều hòa ngược dương tính rất ít khi gây hại cho cơ thể vì cơ chế này chỉ diễn ra trong một giới hạn nào đó thì sự điều hòa ngược âm tính lại xuất hiện để tạo lại sự cân bằng nội môi. Ví dụ , nếu người đã nói đến ở ví dụ trước chỉ mất 1 lít hay vì 2 lít máu,cơ chế điều hòa ngược âm tính điều hòa cung lượng tim và huyết áp động, mạch thông thường có thể cân bằng với điều hòa ngược dương tính và người đó có thể hồi phục trở lại.

Điều hòa ngược dương tính đôi khi có lợi

Trong cơ thể bình thường, sự điều hòa ngược dương tính rất có ý nghĩa cho cơ thể. Sự hình thành cục máu đông là một ví dụ về tác dụng của nó.Khi một mạch máu bị đứt thì cục máu đông sẽ được hình thành, các enzym hay các yếu tố đông máu được hoạt hóa trong cục máu đông đó. Các enzym này lại sẽ hoạt hóa các enzym khác, dẫn đến cục máu đông sẽ được hình thành nhiều hơn… quá trình này tiếp tục cho đến khi khi lỗ thủng của mạch máu được bị kín và sự chảy máu không xảy ra nữa. Trong nhiều trường hợp cơ thể mất kiểm soát với quá trình trên dẫn tới hình thành các cục máu đông không mong muốn.. thực tế, điều này gây ra phần lớn các cơn đau tim, điều mà có thể bị gây ra bởi bởi sự hình thành cục máu đông trên bề mặt mảng xơ vữa trong động mạch vành và tiếp tục phát triển đến khi động mạch bị tắc nghẽn hoàn toàn.

Sổ thai cũng là một trường hợp có sự góp mặt của điều hòa ngược dương tính. Khi các cơn co bóp tử cung trở nên đủ lớn để đẩy đầu thai nhi qua cổ tử cung. Sự căng cổ tử cung truyền tín hiệu về thân tủ cung làm cơ tử cung co bóp mạnh hơn. tử cung co bóp càng mạnh làm căng cơ ở cổ tử cung lại tạo thêm co bóp của thân tử cung hơn.

Khi co bóp này đủ mạnh, em bé sẽ được ra đời. nếu quá trình chưa đủ mnh, sự co bóp sẽ mất, và vài ngày sau đó chúng sẽ trở lại.

Một lợi ích quan trọng khác của điều hòa ngược dương tính là phát sinh các tín hiệu thần kinh. Đó là, khi kích thích vào màng tế bào của các sợi thần kinh gây ra sự di chuyển ion Na+ qua các kênh Na+ từ bên ngoài màng vào bên trong của các sợi thần kinh . và chính quá trình này làm thay đổi điện thế màng của sợi thần kinh, tiếp nữa làm mở thêm các kênh Natri. Càng nhiều sự thay đổi điện thế màng càng mở thêm các kênh, tiếp tục như vậy thì từ một kích thích nhỏ làm bùng nổ ion Na+ xâm nhập vào bên trong sợi thần kinh, gây ra điện thế hoạt động đủ lớn của dây thần kinh. Điện thế hoạt động này lại gây ra một điện trường đủ mạnh để tăng thêm sự di chuyển của các ion cả bên ngoài và bên trong sợi thần kinh, và phát sinh thêm điện thế hoạt động. Quá trình này sẽ tiếp diễn cho đến khi tín hiệu thần kinh được truyền đi đến tận cùng.

Trong mỗi trường hợp mà điều hòa ngược dương tính có ích thì điều hòa ngược dương tính là một phần của toàn bộ quá trình điều hòa ngược âm tính. ví dụ,trường hợp tạo cục máu đông, sự điều hòa ngược dương tính chỉ là một phần trong điều hòa ngược âm tính để duy trì dòng máu bình thường. cả hai đều gây các tín hiệu truyền theo các sợi thần kinh tham gia vào hàng ngàn các ccơ chế điều hòa theo con đường thần kinh

Càng nhiều hệ thống điều hòa phức tạp - điều khiển thích nghi

Sau chủ đề này, khi chúng ta nghiên cứu hệ thống thần kinh, ta có thể tháy có rất nhiều các cơ chế kiểm soát nối liền với nhau. Số ít là các hệ thống phản ứng đơn giản tương tự những cơ chế đã bàn luận còn phần lớn lại rất phức tạp. Ví dụ, một số cử động của cơ thể xảy ra quá nhanh không đủ thời gian để các tín hiệu thần kinh truyền từ các cơ quan ngoại biên của cơ thể đến não sau đó tư nãoquay trở lại để điều khiển các cử động cơ quan. Do đó, não bộ sử dụng một nguyên tắc gọi là phát động điều khiển để tao ra sự co cơ cần thiết. Đó là, các tín hiệu thần kinh cảm giác từ các cơ quan di chuyển truyền về cho não bộ biết các chuyển động có chính xác hay không Nếu không, não bộ sẽ chỉnh sửa các tín hiệu truyền đến các cơ trong cử động tiếp theo. Sau đó, nếu sự điều chỉnh vẫn cần thiết, quá trình sẽ thực hiện lại trong các cử động tiếp theo. Quá trình này gọi là điều khiển thích nghi.. điều khiển thích nghi xét trên một mặt nào đó có tác dụng làm chậm các feedback âm tính.

Theo đó, có thể thấy các hệ thống điều khiển phản hồi của cơ thể phức tạp như thế nào và ảnh hưởng của nó là rất quan trọng đối với sự sống của con người. Do đó, những thông tin được đề cập trong đề tài này sẽ là nền tảng trong thảo luận về các cơ chế hình thành sự sống.