Задача-минимум любого живого существа это постоянно поддерживать собственную жизнь. Для этого его организму необходимо постоянно поддерживать внутренние физические и химические условия в определенных, порой очень узких диапазонах. Это то, что называется термином "гомеостазис".
Скажем, значение кислотно-основного состояния, pH, артериальной крови человека поддерживается в диапазоне от 7,35 до 7,45. Выход за эти границы является опасным для жизни.
Организм поддерживает оптимальное постоянное состояние своей внутренней среды с помощью множества самых разнообразных механизмов. Но это множество подчиняется некоторым общим принципам.
Так, в организме можно выделить два фундаментальных принципа физиологической регуляции:
- принцип отрицательной обратной связи; и
- принцип положительной обратной связи.
Согласно принципу 1), отрицательной обратной связи УВЕЛИЧЕНИЕ какого-либо физиологического показателя запускает в организме процесс, который целенаправленно приводит к УМЕНЬШЕНИЮ этого показателя, возвращая его к исходному значению.
Например, по принципу отрицательной обратной связи регулируется процесс дыхания (внешнего дыхания).
Веществом, который в этой регуляции выполняет роль сигнального является углекислота (СO2, растворенный в жидких средах организма углекислый газ). Вместе с водой, углекислота является конечным продуктом окисления глюкозы клетками. И как конечный продукт, она выводится из клеток в межклеточное пространство и далее - в кровь.
Нарастание концентрации СО2 в крови раздражает дыхательный центр в продолговатом мозге, из которого запускается команда дыхательной мускулатуре на учащение дыхательных движений и на увеличение глубины этих движений.
А за счёт более активного (частого и глубокого) дыхания, углекислота начинает активнее покидать организм и её концентрация в крови снижается.
Так, по сути, вещество-отход жизнедеятельности является сигнальной субстанцией для регуляции процесса дыхания.
Итак, направленность процессов, регулируемых по принципу отрицательной обратной связи это поддержание баланса, или, иначе говоря, оптимального для жизнедеятельности состояния организменной среды.
Процессы, протекающие по принципу отрицательной обратной связи противостоят всему тому, что пытается "ввергнуть" химические и физические показатели организма в те диапазоны значений, при которых жизнь организма, либо затруднена, либо невозможна.
Таким образом принцип 1) можно назвать принципом БАЛАНСИРОВАНИЯ.
Следуем далее. Существует и другой принцип регуляции, противоположный ему.
Это регуляция по принципу положительной обратной связи.
И в этом случае изменение какого-либо физического или химического показателя организма запускает процесс, который целенаправленно УВЕЛИЧИВАЕТ, УСИЛИВАЕТ это изменение.
Таким образом работают КАСКАДЫ РЕАКЦИЙ. "При нарушении целостности сосуда и начале формирования тромба происходит активация множества ферментов, называемых факторами свёртывания. Некоторые из этих факторов влияют на другие неактивные ферменты в крови, окружающей тромб, таким образом продолжая его рост. Этот процесс идёт до тех пор, пока дефект сосуда не закроется тромбом и кровотечение не прекратится".
("Медицинская физиология по Гайтону и Холлу", Москва, Логосфера, стр. 10).
Другой пример, приведенный в процитированном выше пособии, это развитие так называемого потенциала действия возбудимой ткани (также разобран в видео-методичке НормФиз, вопрос 6), когда при пороговом, или сверхпороговом раздражении возбудимой ткани в ней лавинообразно начинает развиваться возбуждение, охватывая максимально возможное количество клеток.
Таким образом, принцип 1) отрицательной обратной связи ориентирован на возврат организма в сбалансированное состояние, оказывая противодействие силам, выводящим организм из него, а принцип 2) положительной обратной связи направлен на развитие организмом определенного физиологически значимого эффекта. И его можно назвать принципом УСИЛЕНИЯ .
Кстати, по принципу положительный обратной связи развиваются многие патологические процессы и называется он в таком случае "порочным кругом", ведь он постепенно выводит отлаженную систему организма из равновесия. Но продолжим говорить именно о нормальной физиологии.
Каждый отдельный физиологический процесс сам по себе осуществляется на основе переплетения и взаимодополнения 1) и 2) принципа.
Например, развитие потенциала действия осуществляется в определённом интервале значений вольтажа мембраны клетки (мембранного потенциала). У клетки есть значение потенциала покоя, например, - 7- мВ и уровня максимальной деполяризации, скажем + мВ (нервная клетка). И существуют физиологические механизмы, которые неуклонно удерживают колебания мембранного потенциала в этих границах значений. То есть, само развитие потенциала действия происходит согласно принципу 2) положительной обратной связи, но пределы его развития строго ограничиваются. И механизмы этого ограничения подчиняются принципу 1) отрицательной обратной связи.
И в данном ключе функционирует организм в целом, в диалектическом взаимоотношении моментов БАЛАНСИРОВАНИЯ и УСИЛЕНИЯ.