Положительная обратная связь в организме. Причины и последствия положительной обратной связи

Может возникнуть вопрос: почему регуляторные системы организма используют преимущественно отрицательную, а не положительную обратную связь? Ответ на этот вопрос следует искать в природе положительной связи, которая по сути является не стабилизирующей, а дестабилизирующей и может приводить даже к гибели организма.

Рисунок отображает изменение сердечного выброса, в норме составляющего 5 л/мин. Быстрая потеря 2 л крови приводит к такому снижению объема крови, что насосная функция сердца становится малоэффективной. В результате артериальное давление падает, и приток крови по коронарным сосудам к сердечной мышце снижается. Ослабление сердечной деятельности еще больше уменьшает сердечный выброс и, как следствие, приводит к дальнейшему снижению коронарного кровотока и угнетению сердечной деятельности.

Этот цикл повторяется вновь и вновь и в итоге приводит к смерти. Важно отметить, что каждый цикл положительной обратной связи приводит к большему ослаблению сердечной деятельности. Другими словами, запускающий стимул вызывает реакцию того же направления — положительную обратную связь.

Положительная обратная связь более известна как порочный круг. При умеренном нарушении порочный круг можно разорвать с помощью систем, использующих отрицательную обратную связь. Например, если объем кровопотери у вышеупомянутого больного составит только 1 л вместо 2 л, то вклад отрицательной обратной связи в регуляцию сердечного выброса и артериального давления превысит вклад положительной обратной связи и сердечный выброс восстановится.

Положительная обратная связь может быть полезной. В некоторых случаях организм использует преимущества положительной обратной связи. В качестве примера можно привести свертывание крови. При нарушении целостности сосуда и начале формирования тромба происходит активация множества ферментов, называемых факторами свертывания. Некоторые из этих факторов влияют на другие неактивные ферменты в крови, окружающей тромб, таким образом продолжая его рост.

Этот процесс идет до тех пор, пока дефект сосуда не закроется тромбом, и кровотечение не прекратится. Однако в некоторых случаях процесс может выходить из-под контроля, заканчиваясь нежелательным тромбообразованием. Так, основной причиной острого приступа стенокардии является формирование тромба на внутренней поверхности венечной артерии в области атеросклеротической бляшки. Рост тромба продолжается вплоть до полной закупорки просвета сосуда.

Другим примером полезного действия положительной обратной связи являются роды. Когда сокращения матки во время родов становятся настолько сильными, что головка плода достигает шейки матки и растягивает ее, сигналы от шеечных рецепторов распространяются по мускулатуре назад к телу матки, вызывая еще более мощные сокращения миометрия. Таким образом, сокращения матки растягивают шейку, а растяжение шейки, в свою очередь, приводит к сильным сокращениям матки.

Достигнув определенной силы, этот процесс приводит к рождению ребенка. Если этот процесс недостаточно эффективен, сокращения матки обычно затухают, но через несколько дней начинаются вновь.

Еще один пример положительной обратной связи — генерация возбуждения в нервном волокне. При стимуляции нервного волокна возникает небольшая утечка ионов натрия через каналы внутрь волокна. Входящий внутрь натрий изменяет мембранный потенциал, что приводит к еще большему открытию каналов, а это, в свою очередь, — к еще большему изменению потенциала и т.д.

Таким образом, небольшая утечка ионов в итоге вызывает бурный вход ионов натрия в нервное волокно, в результате формируется потенциал действия. В свою очередь, этот потенциал вызывает образование петель тока, распространяющихся внутри и снаружи по мембране. Процесс повторяется вновь и вновь, пока импульс не достигнет окончания волокна.

В приведенных примерах положительная связь является частью всеобъемлющей отрицательной обратной связи. Например, положительная связь в случае с образованием тромба является частью механизма отрицательной связи по поддержанию постоянного объема циркулирующей крови. То же самое относится и к положительной связи, формирующей нервный импульс, поскольку она позволяет нервным волокнам участвовать в многочисленных системах нервной регуляции на основе отрицательной обратной связи.

Источник: http://meduniver.com