Lembre-se de que a homeostase é a manutenção de um ambiente interno relativamente estável. Quando um estímulo, ou mudança no ambiente, está presente, os circuitos de feedback respondem para manter os sistemas funcionando perto de um ponto de ajuste, ou nível ideal.
Feedback
A retroação é uma situação em que a saída ou a resposta de um ciclo tem impacto ou influencia a entrada ou o estímulo.
Normalmente, dividimos os circuitos de feedback em dois tipos principais:
- ciclos de feedback positivo, Por exemplo, um aumento na concentração de uma substância provoca uma retroação que produz aumentos contínuos na concentração.
- circuitos de retroação negativa Por exemplo, um aumento da concentração de uma substância provoca uma retroação que, em última análise, faz com que a concentração da substância diminua.
Os circuitos de retroação positiva são sistemas intrinsecamente instáveis. Uma vez que uma alteração num input provoca respostas que produzem alterações contínuas na mesma direção, os circuitos de retroação positiva podem conduzir a condições de fuga. O termo retroação positiva é normalmente utilizado desde que uma variável tenha a capacidade de se amplificar a si própria, mesmo que os componentes de um circuito (recetor, centro de controlo e efector) não sejamNa maior parte dos casos, o feedback positivo é prejudicial, mas há alguns casos em que o feedback positivo, quando utilizado de forma limitada, contribui para o funcionamento normal. Por exemplo, durante a coagulação do sangue, uma cascata de proteínas enzimáticas ativa-se mutuamente, levando à formação de um coágulo de fibrina que impede a perda de sangue. Uma das enzimas da via, chamada trombina, nãoEste último passo leva a um ciclo de feedback positivo, em que um aumento da trombina leva a novos aumentos da trombina. É de notar que existem outros aspectos da coagulação sanguínea que mantêm o processo global sob controlo, de tal forma que os níveis de trombina não aumentam semMas se considerarmos apenas os efeitos da trombina sobre si própria, é considerado um ciclo de feedback positivo. Embora alguns possam considerar que se trata de um ciclo de feedback positivo, esta terminologia não é universalmente aceite.
Os circuitos de feedback negativo são sistemas inerentemente estáveis. Os circuitos de feedback negativo, em conjunto com os vários estímulos que podem afetar uma variável, produzem normalmente uma condição em que a variável oscila em torno do ponto de ajuste. Por exemplo, os circuitos de feedback negativo que envolvem a insulina e o glucagon ajudam a manter os níveis de glicose no sangue dentro de um intervalo de concentração estreito.A insulina faz com que as células do corpo absorvam e armazenem glicose, baixando a concentração de glicose no sangue. Se a glicose no sangue ficar muito baixa, o corpo liberta glucagon, que provoca a libertação de glicose de algumas células do corpo.
Feedback positivo
Num mecanismo de retroação positiva, a produção do sistema estimula o sistema de forma a aumentar ainda mais a produção. Os termos comuns que podem descrever ciclos ou loops de retroação positiva incluem "bola de neve" e "reação em cadeia". Sem uma reação ou processo de contrabalanço ou de "paragem", um mecanismo de retroação positiva tem o potencial de produzir um processo descontrolado.Existem alguns processos fisiológicos que são normalmente considerados como feedback positivo, embora nem todos tenham componentes identificáveis de um ciclo de feedback. Nestes casos, o ciclo de feedback positivo termina sempre com uma contra-sinalização que suprime o estímulo original.
Um bom exemplo de feedback positivo envolve a amplificação das contracções do trabalho de parto. As contracções são iniciadas quando o bebé se coloca em posição, esticando o colo do útero para além da sua posição normal. O feedback aumenta a força e a frequência das contracções até ao nascimento do bebé. Após o nascimento, o estiramento pára e o ciclo é interrompido.
Outro exemplo de feedback positivo ocorre na lactação, durante a qual a mãe produz leite para o seu bebé. Durante a gravidez, os níveis da hormona prolactina aumentam. Normalmente, a prolactina estimula a produção de leite, mas durante a gravidez, a progesterona inibe a produção de leite. No nascimento, quando a placenta é libertada do útero, os níveis de progesterona diminuem. Como resultado, a produção de leite aumenta.Quando o bebé se alimenta, a sua sucção estimula a mama, promovendo uma maior libertação de prolactina, o que resulta numa maior produção de leite. Este feedback positivo garante que o bebé tem leite suficiente durante a amamentação. Quando o bebé é desmamado e deixa de mamar da mãe, a estimulação cessa e a prolactina no sangue da mãe volta aos níveis anteriores à amamentação.
Os exemplos acima apresentados são de mecanismos de feedback positivo benéficos. No entanto, em muitos casos, o feedback positivo pode ser potencialmente prejudicial para os processos vitais. Por exemplo, a tensão arterial pode baixar significativamente se uma pessoa perder muito sangue devido a um traumatismo.
A pressão arterial é uma variável regulada que leva o coração a aumentar o seu ritmo (ou seja, a frequência cardíaca aumenta) e a contrair-se com mais força. Estas alterações no coração levam-no a necessitar de mais oxigénio e nutrientes, mas se o volume de sangue no corpo for demasiado baixo, o próprio tecido cardíaco não receberá fluxo sanguíneo suficiente para satisfazer estas necessidades acrescidas. O desequilíbrio entre as necessidades de oxigénio do coraçãoO ciclo responde tentando estimular o coração ainda mais fortemente, o que leva a mais danos no coração... e o ciclo continua até à morte.
Feedback negativo
A maioria dos sistemas biológicos de feedback são sistemas de feedback negativo. O feedback negativo ocorre quando a produção de um sistema actua para reduzir ou amortecer os processos que levam à produção desse sistema, resultando numa produção menor. Em geral, os circuitos de feedback negativo permitem que os sistemas se auto-estabilizem. O feedback negativo é um mecanismo de controlo vital para a homeostase do corpo.
Você viu um exemplo de um ciclo de feedback aplicado à temperatura e identificou os componentes envolvidos. Este é um exemplo importante de como um ciclo de feedback negativo mantém a homeostase é o mecanismo de termorregulação do corpo. O corpo mantém uma temperatura interna relativamente constante para otimizar os processos químicos. Os impulsos neurais dos termorreceptores sensíveis ao calor no corpo sinalizam oHipotálamo - O hipotálamo, localizado no cérebro, compara a temperatura corporal com um valor de referência.
Quando a temperatura corporal desce, o hipotálamo inicia várias respostas fisiológicas para aumentar a produção de calor e conservar o calor:
- O estreitamento dos vasos sanguíneos superficiais (vasoconstrição) diminui o fluxo de calor para a pele.
- Começa a tremer, aumentando a produção de calor pelos músculos.
- As glândulas supra-renais segregam hormonas estimulantes, como a norepinefrina e a epinefrina, para aumentar as taxas metabólicas e, consequentemente, a produção de calor.
Estes efeitos provocam o aumento da temperatura do corpo e, quando esta volta ao normal, o hipotálamo deixa de ser estimulado e os efeitos cessam.
Quando a temperatura corporal aumenta, o hipotálamo inicia várias respostas fisiológicas para diminuir a produção de calor e perder calor:
- A dilatação dos vasos sanguíneos superficiais (vasodilatação) aumenta o fluxo de calor para a pele e esta fica ruborizada.
- As glândulas sudoríparas libertam água (suor) e a evaporação arrefece a pele.
Estes efeitos provocam uma diminuição da temperatura corporal que, quando volta ao normal, deixa de ser estimulada pelo hipotálamo e os efeitos cessam.
Muitos mecanismos homeostáticos, como a temperatura, têm respostas diferentes se a variável estiver acima ou abaixo do ponto de ajuste. Quando a temperatura aumenta, suamos, quando diminui, trememos. Estas respostas utilizam diferentes efectores para ajustar a variável. Noutros casos, um ciclo de feedback utilizará o mesmo efector para ajustar a variável de volta ao ponto de ajuste, quer a alteração inicial daPor exemplo, o diâmetro pupilar é ajustado para garantir que uma quantidade adequada de luz está a entrar no olho. Se a quantidade de luz for demasiado baixa, a pupila dilata-se, se for demasiado alta, a pupila contrai-se.
Se a sua velocidade for superior ao ponto de referência (o valor que pretende que seja), pode simplesmente diminuir o nível do acelerador (ou seja, abrandar), ou pode ativar um segundo sistema - o travão. Em ambos os casos, abranda, mas isso pode ser feito "recuando" num sistema ou adicionando um segundo sistema.
Vejamos como estes dois exemplos funcionam em relação à homeostase normal da tensão arterial.
A pressão arterial é medida à medida que o sangue circulante exerce pressão sobre as paredes das artérias do corpo. A pressão arterial é criada inicialmente pela contração do coração. As alterações da força e da velocidade de contração estão diretamente relacionadas com as alterações da pressão arterial. As alterações do volume de sangue também estão diretamente relacionadas com as alterações da pressão arterial.A homeostase da pressão arterial implica que os receptores monitorizem a pressão arterial e que os centros de controlo iniciem alterações nos efectores para a manter dentro de um intervalo normal.