Гомеостаз это постоянство: Гомеостаз — это… Что такое Гомеостаз?

Гомеостаз — это… Что такое Гомеостаз?

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы.

Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.

Общие сведения

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

• Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
• Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
• Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
   • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
   • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
   • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу.

Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды.

Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами. Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона.

Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе, при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза, не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

См. также

Гомеостаз — это… Что такое Гомеостаз?

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.

Общие сведения

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

• Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
• Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
• Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
   • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
   • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
   • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами. Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе, при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза, не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

См. также

Социальный гомеостаз

Менеджмент социальной работы

7.02.2010/учебное пособие

Функции и методы управления социальной работой; социальные проекты, планирование и региональные модели, культура управления и эффективность менеджмента. Развитие практики и обучение менеджменту социальной работы, системный подход к развитию персонала.

СОЦИАЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.

1.1.  Эволюция теории менеджмента.

1.2. Управление социальной работой.

1.3. Развитие практики и обучение менеджменту социальной работы……………..12

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………13

Глава 2……………………………………………………………………………………………………………..15

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТОЙ:ФУНКЦИИ,ОРГАНИЗАЦИОННЫХ  СТРУКТУРЫ И МЕТОДЫ……..15

2.1. Понятней виды функций управления……………………………………………………….15

2.2. Автоматизация функций в социальной работе………………………………………….19

2.3.  Основные понятия и виды организационных структур управления…………..24

2.4.  Организационная структура и функции Центра социального обслуживания

2.5.  Организационные методы управления………………………………………………………34

2.6. Методы создания организации и реорганизация……………………………………….39

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………42

ГЛАВА 3…………………………………………………………………………………………………………..44

СОЦИАЛЬНАЯ СЛУЖБА КАК ИНСТИТУЦИОНАЛЬНАЯ ОСНОВА УПРАВЛЕНИЯ…………………………………………………………………………………………………44

3.1.  Социальная служба………………………………………………………………………………….44

3.2. Центр помощи семье и детям — состояние и развитие……………………………..52

3.3. Регламент городского Центра социальной помощи семье…………………………59

3.4. Городской социальный приют для детей и подростков……………………………..63

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………68

ГЛАВА 4…………………………………………………………………………………………………………..69

СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОЕКТЫ, ПРОГРАММЫ И СОЦИАЛЬНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ В СИСТЕМЕ СОЦИАЛЬНОЙ РАБОТЫ.

4.1.  Социальная политика как инструмент делового менеджмента…………………..69

4.2.  Социальные проекты………………………………………………………………………………..71

4.3.  Социальные программы……………………………………………………………………………74

4.4. Анализ выполнения федеральной целевой программы «Дети-инвалиды»—.85

4.5. Птанирование социальной работы……………………………………………………………94

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………97

Глава 5……………………………………………………………………………………………………………..98

УПРАВЛЕНИЕ ПЕРСОНАЛОМ……………………………………………………………………….98

5.1. Кадры социальной работы………………………………………………………………………..98

5.2. Кадровый менеджмент……………………………………………………………………………100

Гомеостаз — что это такое

Обновлено 21 июля 2021

1. Гомеостаз — это…
2. Виды гомеостаза
3. Функции
4. Свойства и механизмы гомеостаза
5. Пути улучшения функционирования

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Состояние здоровья любого живого организма напрямую зависит от того, как хорошо у него функционирует система гомеостаза.

Сегодня мы посмотрим, что такое гомеостаз, какие его виды различают, какие функции он выполняет и каковы механизмы работы гомеостатической системы.

Гомеостаз — это…

Термин «гомеостаз» (греч. homoios – тот же и stasis – состояние) появился в 1929 году с подачи американского физиолога У.Кеннона (W.Cannon).

Под этим понятием понимается способность организма адаптироваться к условиям окружающего мира и сохранять динамическое равновесие между внутренней и внешней средой.

Такое равновесие достигается путём скоординированных реакций, происходящих в различных системах (нервной, иммунной и эндокринной). Эти системы контролируют состояние внутренней среды, а при её изменении корректируют работу внутренних органов (пищеварения, дыхания, выделения, и др.).

Большинство живых существ, включая человека, испытывает воздействие разнообразных факторов окружающей среды. Чтобы обеспечить нормальное протекание биологических процессов внутренняя среда любого организма должна сохраняться в определённых рамках.

Допустимые отклонения сугубо индивидуальны и зависят от множества факторов, таких как возраст, пол, ареал обитания и др.

Поддержание стабильности параметров в определённых границах с помощью механизмов саморегуляции и есть главная функция гомеостаза.

Виды гомеостаза

В биологии выделяют три вида гомеостаза:

1. генетический;
2. физиологический;
3. структурный.

Человеку для комфортного существования необходимо, чтобы все три вида работали слаженно. Если какой-нибудь вид выпадает либо конфликтует с другими видами, наступают неприятные последствия для здоровья.

Поэтому скоординированная работа всех процессов гомеостаза – залог хорошего самочувствия даже в неблагоприятных условиях. У животных благодаря гомеостазу поддерживается определённая численность популяции.

Генетический гомеостаз направлен на сохранение единого генотипа (это что?) в пределах одной популяции. Он поддерживает однообразную генетическую систему, несущую в себе наследственную информацию.

При скрещивании особей этот механизм обеспечивает единообразие организмов одной видовой категории. Контроль генетического постоянства осуществляет иммунная система, препятствующая проникновению в клетки инородных тел и структур.

Физиологический гомеостаз несёт ответственность за поддержание в требуемом состоянии ключевых параметров, среди которых температура тела, химический состав крови и тканевой жидкости, артериальное давление, концентрация ионов и электролитов.

В физиологическом гомеостазе участвуют нервная, иммунная и эндокринная системы. Сбой в работе любой из них ведёт к ухудшению самочувствия и быстрому ослаблению защитных функций организма, повышая вероятность заболеваний.

Структурный гомеостаз (его ещё называют клеточным или регенерационным) основывается на физиологической регенерации и способствует восстановлению повреждённых клеток и/или тканей организма.

Структурный гомеостаз характеризуется тем, что гомеостаз нижних структур является основой морфологического постоянства вышестоящих структур. Главная задача такого механизма – обеспечить скорейшее выздоровление после травм или болезней.

При радикальном расстройстве функций физиологического и/или структурного гомеостаза их восстановление в ряде случаев может быть достигнуто путём трансплантации отдельных органов или тканей.

Функции гомеостаза

К основным функциям гомеостаза относятся:

1. регулирование баланса жидкости и электролита;
2. регулирование концентрации веществ в крови, органах дыхания, пищеварения и др.;
3. терморегуляция;
4. метаболический контроль (регуляция обмена веществ).

Во многих случаях работа гомеостатических функций зависит от генетического материала, передаваемого по наследству, а также от возраста.

В частности, в младенчестве и в старости функции гомеостаза ещё не работают в полную силу ввиду замедленной реакции многих систем регуляции на этом жизненном этапе.

Для лучшего понимания функций гомеостаза у человека приведём несколько примеров:

1. При интенсивной нагрузке (тяжёлый физический труд, спортивные упражнения и т.п.) учащается дыхание и пульс.
2. При высокой температуре начинается интенсивное потоотделение, предотвращающее перегрев организма.
3. При переезде в другой часовой пояс начинается адаптация организма к новому отсчёту времени (джетлаг). У некоторых на это уходит день-два, а кто-то не может привыкнуть к новым условиям и за неделю.

Утрата хотя бы одной функции ведёт, как правило, к возникновению дискомфорта или различных заболеваний.

Например, результатом неспособности организма поддерживать нужный уровень сахара в крови является сахарный диабет.

Свойства и механизмы гомеостаза

Гомеостаз характеризуется сложной взаимосвязью множества процессов и реакций.

Среди его свойств выделяют:

1. нестабильность – система саморегуляции постоянно ищет пути оптимальной адаптации к изменившимся условиям;
2. стремление к равновесию – сохранение баланса между внутренней и внешней средой;
3. непредсказуемость – получение неожиданной реакции организма на внезапное изменение внешних условий.

Механизм гомеостаза построен по принципу обратной связи. Она может быть отрицательной или положительной.

Отрицательная обратная связь основана на том, что рецепторы организма реагируют на произошедшие изменения и дают команду направить их в обратную сторону, то есть, восстановить равновесие. В частности, обратная связь обеспечивает терморегуляцию, защищая тело от перегревания или переохлаждения.

Положительная обратная связь, наоборот, усиливает действие изменения, выводя организм из равновесия. Такой процесс происходит редко и переводит организм в иное, не всегда желательное состояние.

Тем не менее он также необходим в определённых условиях (например, для ускорения свертываемости крови при ранении).

Пути улучшения функционирования механизмов гомеостатической системы

Современная медицина считает, что практически любое заболевание не обходится без нарушения нормальной работы гомеостатической системы.

Ослабление иммунитета, критическое изменение кислотно-щелочного баланса, избыток или недостаток сахара в крови, деградация жизненно важных органов (печени, почек, поджелудочной железы и т.д.) – всё это, так или иначе, связано с проблемами гомеостаза.

Для эффективной работы функций гомеостаза необходим постоянный контроль за состоянием своего организма, регулярно проводить диагностику и обследования для выявления слабых мест.

Кроме того, есть немало простых и общедоступных способов поддерживать здоровье на должном уровне: избегать нервных потрясений, не допускать перееданий и бессмысленных голоданий, одеваться по погоде и т.д.

Следование этим прописным истинам поможет гомеостатическим процессам правильно и своевременно реагировать на изменения внешней среды.

При наличии массы соблазнов в современном мире придерживаться «праведного» образа жизни весьма непросто. Зато награда будет бесценной – долгая полноценная жизнь.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Гомеостаз | Мир Психологии

ГОМЕОСТАЗ

Гомеостаз (от греч. homoios — подобный + stasis — стояние; букв. смысл «находиться в том же самом состоянии»).

1. В узком (физиологическом) смысле Гомеостаз — процессы поддержания относительного постоянства основных характеристик внутренней среды организма (напр., постоянство температуры тела, кровяного давления, уровень сахара в крови и т.д.) в широком диапазоне условий внешней среды. Большую роль в Г. играет совместная активность вегетативной н. с., гипоталамуса и ствола мозга, а также эндокринной системы, при этом отчасти нейрогуморальная регуляция Г. осуществляется «автономно» от психики и поведения. Гипоталамус «решает», при каком нарушении Г. следует обратиться к высшим формам адаптации и запустить механизм биологической мотивации поведения (см. Гипотеза редукции драйва, Потребности).
   Термин «Гомеостаз» ввел амер. физиолог Уолтер Кэннон (Cannon, 1871-1945) в 1929г., однако понятие внутренней среды и концепция ее постоянства разработаны много раньше фр. физиологом Клодом Бернаром (Bernard, 1813-1878).
2. В широком смысле понятие «Гомеостаз» применяют к самым разным системам (биоценозам, популяциям, личности, социальным системам и т.д.). (Б. М.)

Психологический словарь. А.В. Петровского М.Г. Ярошевского

Гомеостаз  (от греч. homoios — подобный, statis — стояние) — подвижное равновесное состояние какой-либо системы, сохраняемое путем ее противодействия нарушающим это равновесие внешним и внутренним факторам.

Принцип Г. перешел из физиологии (см. Кеннон) в кибернетику и другие науки, в том числе психологию, приобретя более общее значение принципа системного подхода и саморегуляции на основе обратных связей. Представление о том, что каждая система стремится к сохранению своей стабильности, было перенесено на взаимодействие организма с окружением. Такой перенос характерен, в частности, для необихевиоризма, считающего, что новая двигательная реакция закрепляется благодаря освобождению организма от потребности, нарушившей его Г.; для концепции Ж. Пиаже, признающей, что умственное развитие происходит в процессе уравновешивания организма со средой; для теории «поля» К. Левина, согласно к-рой мотивация возникает в неравновесной «системе напряжений»; для гештальтпсихологии, отмечающей, что в случае нарушения баланса между компонентами психической системы она стремится к его восстановлению. Принцип Г., объясняя явление саморегуляции, не может, однако, раскрыть источник изменений психики и ее активности.

Словарь психиатрических терминов. В.М. Блейхер, И.В. Крук

Гомеостаз (греч. homeios — подобный, сходный, statis — стояние, неподвижность) — подвижное, но устойчивое равновесие какой-либо системы (биологической, психической), обусловленное ее противодействием, нарушающим это равновесие внутренним и внешним факторам (см. Кеннона таламическая теория эмоций).

Принцип Г. широко применяется в физиологии, кибернетике, психологии, им объясняется адаптивная способность организма. Психический Г. поддерживает оптимальные условия для функционирования мозга, нервной системы в процессе жизнедеятельности.

Неврология. Полный толковый словарь. Никифоров А.С.

Гомеостаз — способность организма поддерживать относительное постоянство внутренней среды, уравновешивать функционально значимые для него переменные показатели в пределах, обеспечивающих оптимальную жизнедеятельность. Регуляторные механизмы, определяющие состояние гомеостаза, обозначаются как гомеостатические.

Понятие о гомеостазе и о роли в его поддержании вегетативной нервной системы ввел американский физиолог Кеннон (W. Cannon, 1871–1945).

Оксфордский толковый словарь по психологии

Гомеостаз — в буквальном переводе с греческого означает то же состояние. Американский физиолог У.Б. Кэннон ввел этот термин для обозначения любого процесса, который изменяет существующее условие или набор обстоятельств и вследствие этого инициирует другие процессы, выполняющие регуляторные функции и восстанавливающие первоначальное состояние. Термостат представляет собой механический гомеостат.

Этот термин употребляется в физиологической психологии для обозначения ряда сложных биологических механизмов, которые действуют через автономную нервную систему, регулируя такие факторы, как температура тела, жидкости тела и их физические и химические свойства, кровяное давление, водный баланс, метаболизм и т.д. Например, понижение температуры тела инициирует ряд процессов, таких как дрожь, пилоэрекция и усиление метаболизма, которые вызывают и сохраняют высокую температуру до тех пор, пока не будет достигнута нормальная температура.

предметная область термина

ГОМЕОСТАЗ (HOMEOSTASIS) — совокупность реакций системы, направленных на поддержание стабильности и равновесия.

ГОМЕОСТАЗ (В ФИЗИОЛОГИИ) (от греч. homolos — подобый, одинаковый и stasis — состояние, неподвижность) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды организма и устойчивость основных его физиологических функций. Благодаря приспособительным механизмам физические и химические параметры, определяющие жизнедеятельность организма, меняются в сравнительно узких пределах, несмотря на значительные изменения внешних условий.

ГОМЕОСТАЗ, ГОМЕОСТАЗИС [см. гомео- stasis — стояние, не подвижность] — физиол. относительное динамическое постоянство внутренней среды организма (температуры тела, кровяного давления и т.д.) и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.д.)

назад в раздел : словарь терминов  /  глоссарий  /  таблица

Гомеостаз

Гомеостаз на уровне организма или клетки — это частный случай наблюдаемого в природных открытых системах поддержания стационарного состояния. В простых физико-химических системах стационарное состояние определяется постоянством внешних условий. Биологические системы способны активно противостоять изменениям окружающей среды и стационарное состояние у них — следствие функционирования механизмов регуляции.[ …]

Гомеостаз на уровне экосистем. Многообразные формы связей, существующие между популяциями разных видов, объединяют биоценоз в целостную биологическую систему. Как все биологические системы любого уровня, биоценоз существует в определенных абиотических условиях того или иного участка географической среды. Эта среда никогда не является абсолютно стабильной, а устойчивое выполнение главенствующей функции экосистем — поддержания биогенного круговорота — должно обеспечиваться биоценотическими адаптивными механизмами. Эти механизмы при рассмотрении их на уровне экосистем носят исторический характер, так как складываются на протяжении всего существования и формирования экосистем. Между элементами экосистемы устанавливаются общие стабильные взаимоотношения, которые адаптированы не только к общим факторам существования данной экосистемы, но и к степени взаимосвязей, определяющих устойчивое поддержание этих отношений в колеблющихся условиях данной конкретной среды.[ …]

Гомеостаз популяции — поддержание определенной численности (плотности). Изменение численности зависит от целого ряда факторов среды — абиотических, биотических и антропогенных. Однако всегда можно выделить ключевой фактор, наиболее сильно влияющий на рождаемость, смертность, миграцию особей и т. д. На рис. 15 представлена схема поддержания гомеостаза популяции животных, где ключевым регулирующим факторов является доступность пищевых ресурсов. При повышении плотности популяции усиливаются механизмы, снижающие ее плотность, и наоборот.[ …]

Гомеостаз организма, материальные потоки в котором управляются когерентными электромагнитными полями ферми-систем надмолекулярных структур, определяется их информационным взаимодействием с окружающим волновым пространством. Физической аналогией информационных процессов в белковых структурах может быть резонансный электромагнитный контур, изменения добротности и сдвиги частоты которого, происходящие под воздействием различных факторов, качественно описывают процессы активизации тех или иных генов белковых структур. По этой причине все виды внешних воздействий, включая космические и социальные, вносящие десинхронизацию приобретенных при рождении организма информационных кодов, являются для него деструктивными.[ …]

Гомеостаз (ис) — способность организма или системы организмов поддерживать устойчивое (динамическое) равновесие в изменяющихся условиях среды.[ …]

Гомеостаз — способность биологических систем — организма, популяции и экосистем — противостоять изменениям и сохранять равновесие. Исходя из кибернетической природы экосистем — гомеостатический механизм — это обратная связь. Например, у пойкилотермных животных изменение температуры тела регулируется специальным центром в мозге, куда постоянно поступает сигнал обратной связи, содержащий данные об отклонении от нормы, а от центра поступает сигнал, возвращающий температуру к норме. В механических системах аналогичный механизм называют сервомеханизмом, например, термостат управляет печью.[ …]

Гомеостаз обеспечивается работой механизмов регулирования, действующих по принципу отрицательной обратной связи. Тогда нарушения в функционировании живой системы, используя кибернетические термины, следует констатировать как появление в канале обратной связи «помех» или «шумов».[ …]

Гомеостаз поддержание относительного постоянства внутренних свойств, состава, функций внутренней среды биологической системы, организма при изменяющихся внешних условиях.[ …]

Понятие «гомеостаз» широко используется в экологии для характеристики устойчивости различных систем. Гомеостаз клетки определяется специфическими физико-химическими условиями, отличными от условий внешней среды; гомеостаз многоклеточного организма — поддержанием постоянства внутренней среды. Константами гомеостаза животных являются объем, состав крови и других жидкостей организма.[ …]

По уровню гомеостаза предлагают судить о потенциальной устойчивости организма и клетки. Поэтому малость отклонения в живой системе по сравнению с величиной воздействия его вызывающего должна свидетельствовать о большей устойчивости системы (Левич, 1976). По нашему мнению, в последнем случае правильнее было бы говорить не об устойчивости живой системы, а о ее «робастности» (robust), т.е. об устойчивости к возмущениям. Явление биологической устойчивости много сложнее понятия стабильности гомеостатического состояния. Например, «реакция сверхчувствительности» — важный компонент устойчивости у растения, обеспечивает его выживаемость именно из-за высокой реактивности клеток организма к внешнему воздействию.[ …]

Понятие о гомеостазе существует с древних времен, но оно больше известно под названием «равновесие в природе». Как отмечает П. Митчел (2001), в XX в. взгляды на равновесие в природе изменялись от полного их отрицания и до того, что виды сами поддерживают равновесие «ради своего блага». Последняя идея породила теорию о том, что все сообщества и даже Земля (Гея) представляют собой сверхорганизмы. Ч. Эльтон считал, что равновесие в природе не существует. И, на самом деле, оно не есть навсегда данное состояние, а изменяется, что и определяет ход эволюции биосферы.[ …]

Поддержание гомеостаза экосистемы возможно лишь в определенных пределах. Вне сферы действия отрицательной обратной связи вступает в силу положительная обратная связь. Область действия отрицательной обратной связи можно изобразить в виде гомеостатического плато (рис. 8.6). Оно состоит из ступенек; в пределах каждой ступеньки действует отрицательная обратная связь. Переход со ступеньки на ступеньку может произойти в результате изменения в «датчике». Так, увеличение или уменьшение количества пищевых ресурсов переводит гомеостаз на другой уровень.[ …]

Считается, что гомеостаз является механизмом, регулирующим, упорядочивающим изменение свойств экосистемы. Постулируется, что совокупность оценок, характеризующих процессы, регулируемые в системе гомеостатическими механизмами, при нормальном состоянии подчиняется гауссовскому распределению [48]. Такое положение, подтвержденное экспериментально, дает возможность отделить нормальные состояния от состояний, выходящих за пределы нормы. Например, оценки, укладывающиеся при этом в интервал у±а, свидетельствуют о хорошем состоянии системы, а выходящие за эти пределы — о плохом.[ …]

На уровне экосистем гомеостаз проявляется в наиболее устойчивых формах взаимодействия между видами, что выражается в приспособленности к особенностям среды и поддержании циклов круговорота биогенов. Можно рассматривать даже гомеостаз биосферы, в которой взаимодействие разнообразных организмов поддерживает постоянство газового состава атмосферы, состав почв, состава и концентрации солей мирового океана и др.[ …]

Таким образом, всеобщий гомеостаз биосферы зависит от стабильности биогеохимического круговорота веществ в природе. Но являясь планетарной экосистемой, она состоит из экосистем всех уровней, поэтому первоочередное значение для ее гомеостаза имеют целостность и устойчивость природных экосистем.[ …]

Однако обеспечение дыхательного гомеостаза является важнейшей, но не единственной функцией жабр. Наряду с почками жабры играют активную роль в поддержании водно-солевого гомеостаза, обеспечивая ионное и осмотическое постоянство внутренней среды [39, 140]. Обитая в резко различающихся по концентрации неорганических ионов морских и пресных водах, рыбы вынуждены с помощью различных морфофизиологических и физиолого-биохимических механизмов постоянно решать проблему стабилизации химического состава внутренней среды, т. е. изолировать внутриклеточные и внеклеточные жидкости от прямого влияния повышенной, или пониженной, солености окружающей среды. Основой решения этой проблемы служит непроницаемость для воды и ионов поверхность тела рыб. Исключение составляют именно жабры, непроницаемость которых сделала бы невозможной обеспечение рыб кислородом. Между тем через жабры идет постоянная «утечка» ионов из организма пресноводных рыб. По современным данным экстраренальные потери достигают 75-90% солей [504,681].[ …]

Но происходило обратное. В эпохи дестабилизации гомеостаз или функционирование природных систем в соответствии с принципом Ле Шателье — Брауна не были главными в биосфере и значительно подавлялись другими, более мощными, силами. Будучи порождением свойств космической среды, а также планетарных особенностей Земли, явления дестабилизации, тем не менее, никогда не достигали масштабов, достаточных для уничтожения жизни, хотя сильно меняли эволюцию органического мира, а отчасти и неорганической природы.[ …]

Кроме вышеуказанных «общеорганизменных» функций наличие гомеостаза организма существует еще одна очень важная особенность: живое вещество как бы создает еще одну среду обитания, а именно возможность заселения организма другими живыми существами для постоянного или временного обитания. Это созданная жизнью новая биотическая среда обитания. К существам, которые заселяют эту среду, многие специалисты относят вирусы. Так, И.А. Шилов (2000) считает, что исключительная простота их устройства является вторичным явлением, даже скорее это вновь возникшая форма живых существ, полностью осврившая внутриклеточную среду в организмах других уровней. Вторым подтверждением этого тезиса является то, что вирусы обладают высокой степенью сложности и разнообразия генетической системы. Упрощение строения, ставшее возможным благодаря обязательным безусловным связям вирусов с хозяином-организмом, обеспечивающим стабильные условия жизни, затронуло даже фундаментальные свойства, присущие подавляющему большинству форм жизни: вирусы не обладают раздражимостью и лишены собственного аппарата синтеза белка. Вирусы не способны к самостоятельному существованию, и их связь с клеткой —это не только пространственная, но и жесткая функциональная связь, с которой клетка и вирус представляют некое единство.[ …]

Поддержание численности, оптимальной в данных условиях, называется гомеостазом популяции. Гомеостатические возможности популяций различны и осуществляются они через взаимоотношения особей между собой и с окружающей средой.[ …]

Поддержание определенной численности или равновесное состояние получило название гомеостаза популяций. Рост, снижение или постоянство численности популяций и зависит от соотношения между биотическим потенциалом (прибавлением особей) и сопротивлением среды (гибелью особей), рис. 10.24.[ …]

Наступило совершенно особое третье состояние биосферы, характеризующееся нарушением гомеостаза антропогенными факторами тогда, когда все природные предпосылки благоприятствуют его поддержанию. Это состояние — время третьей природы, оцениваемое часто как недопустимо критическое, в действительности выглядит гораздо предпочтительнее целого ряда биосферных кризисов прошлого, в частности, последней ледниковой эпохи. Тогда силы неорганической субстанции в глобальном масштабе очень сильно ослабляли мощность биологического круговорота. Можно наверняка утверждать, что редуцирующее воздействие на биокруговорот современной цивилизации как и ущерб от нее биоразнообразию еще далеко не достигли уровня времени вюрма-максимума. Это внушает оптимизм, ибо позволяет с научных позиций оценивать упругость глобальной экосистемы как очень высокую.[ …]

Способность популяции поддерживать определенную численность своих особей называется гомеостазом популяции. В основе этого важнейшего, эволюционно приобретенного свойства лежат изменения физиологических особенностей, роста, поведения каждой особи в ответ на увеличение или уменьшение числа членов популяции, к которой эта особь принадлежит.[ …]

Болезнью называют особое состояние организма, характеризующееся серьезным нарушением гомеостаза и развитием на этом фоне специфических приспособительных реакций (например, воспалительного процесса), направленных на его восстановление.[ …]

Основным критерием отнесения того или иного вещества к токсинам служит его способность нарушать гомеостаз какого-либо организма. При этом одно и то же вещество может быть токсйчно по отношению к одним организмам, но не токсично по отношению к другим. С другой стороны, появление токсичных веществ в пищевых цепях различных групп организмов может сложным образом сказываться на разных «звеньях» этой цепи. Какова действительная роль многих ксенобиотиков или малотоксичных веществ в сложных пищевых цепях организмов и различных экосистемах — это во многом остается пока неизвестным.[ …]

Под постоянным наблюдением находились общее состояние организма (динамика массы тела, показатели водного гомеостаза — суточное водопотребление, морфологический состав крови и др.).[ …]

В.Г.Горшковым принимается в качестве основного критерия антропогенной дестабилизации биосферы — нарушения гомеостаза в ней.[ …]

Для управления экосистемами не требуется регуляция извне — это саморегулирующаяся система. Саморегулирующий гомеостаз на экосистемном уровне обеспечен множеством управляющих механизмов. Один из них — субсистема «хищник—жертва» (рис. 5.3). Между условно выделенными кибернетическими блоками управление осуществляется посредством положительных и отрицательных связей. Положительная обратная связь «усиливает отклонение», например увеличивает чрезмерно популяцию жертвы. Отрицательная обратная связь «уменьшает отклонение», например, ограничивает рост популяции жертвы за счет увеличения численности популяции Хищников. Эта кибернетическая схема (рис. 5.3а) отлично иллюстрирует процесс коэволюции в системе «хищник—жертва», так как в этой «связке» развиваются и взаимные адаптационные процессы (см. рис. 3.5). Если в эту систему яе вмешиваются другие факторы (например, человек.уничтожил хищника), то результат саморегуляции будет описываться гомеостатическим плато (рис. 5.3 б) — областью отрицательных связей, а при нарушении системы начинают преобладать обратные положительные связи, что может привести к гибели системы.[ …]

Правило затухания процессов: насыщающиеся системы с увеличением степени равновесности с окружающей их средой или внутреннего гомеостаза характеризуются затуханием в них динамических процессов. Например, темпы размножения акклиматизированных организмов по мере насыщенности сообщества затухают.[ …]

Поскольку единственной формой геологически длительного бесконфликтного существования (коэволюции) человечества и биосферы является гомеостаз (устойчивое равновесие в условиях изменяющейся среды) общества с дикой природой, сохранение которой является необходимым условием выживания человечества, то, отмечает В.Зубаков, единственная реальная форма вхождения человечества в этот гомеостаз — сокращение численности населения Земли к концу XXI в. не менее чем в 4 раза. Регулирование людской численности в биосфере должно происходить сознательно. Недопустимы такие биолягические формы регулирования, как война, эпидемия, голод.[ …]

Дифференциация тканей, появление органов, формирование нервной системы и мозга у животных привели к совершенно новой стратегии существования: вместо стабилизированного гомеостаза приоритет перешел к гибкому приспособительному поведению на основе переработки сигнальной информации и контуров регулирования. Можно сказать, что многие миллионы лет тому назад животные как бы приобрели компьютер, обладающий способностью к адаптации и огромным потенциалом самосовершенствования. В будущем у него многократно возрастет объем памяти, число обратных связей, способность к самонастройке и самообеспечению разнообразными адаптивными программами, возникнет великолепная «периферия» — органы чувств и мотивированного движения. За такой мозг, за большое число степеней свободы и широкие возможности приспособительного поведения пришлось расплачиваться необычайно возросшей напряженностью жизни, риском тактических ошибок, ситуациями стресса и частотой бифуркаций.[ …]

Инициированное микробное сообщество чутко реагирует на внесение минеральных удобрений. Отрицательное воздействие высоких доз минеральных удобрений оценивается по размерам зон гомеостаза и дозам, вызывающим микробный токсикоз. Величины зон гомеостаза и микробного токсикоза по азоту, калию и NPK — минимальные для дерново-подзолистой почвы и наибольшие для выщелоченного чернозема (рис. 20).[ …]

Наиболее устойчивы крупные экосистемы и самая стабильная из них — биосфера, а наименее устойчивы — молодые экосистемы. Это объясняется тем, что в больших экосистемах создается саморегулирующий гомеостаз за счет взаимодействия круговоротов веществ и потоков энергии (Ю. Одум, 1975).[ …]

Гомеостаз1 (от греч. Поддержание гомеостаза — непременное условие существования как отдельных клеток и организмов, так целых биологических сообществ и экосистем.[ …]

Но для того, чтобы следы встречи с тем или иным повреждающим фактором были зафиксированы «молекулярной памятью», необходимо не менее двух условий: чтобы воздействие на организм было достаточно сильным, приводящим к выраженным нарушениям гомеостаза, и чтобы оно было довольно длительным или периодически повторяющимся. Одноразовый подъем в горы не дает долговременной адаптации к гипоксии. Дело ограничивается лишь кратковременным приспособлением. Чтобы оно стало долговременным, надо прожить в горах не менее 3—4 нед или больше. Одноразовая физическая нагрузка, сколь бы она ни была значительна, не приводит к долговременному приспособлению организма к повышенной мышечной деятельности. Для этого нужна длительная систематическая тренировка. И мало того, величина и интенсивность нагрузок в ней должны непрерывно возрастать. Ведь с увеличением тренированности выполнение данной работы, физического упражнения, все более облегчается, сопровождается все меньшими нарушениями гомеостаза. А это значит, что тренирующий эффект упражнения все более снижается. Чтобы избежать этого, надо и объем, и интенсивность нагрузки все время увеличивать, чтобы величина нарушений гомеостаза оставалась достаточно эффективной.[ …]

Многие генетически детерминированные реакции организмов на внешние факторы среды имеют адаптивный характер, что обеспечивает жизнь и размножение организмов в колеблющихся условиях среды. Среди адаптивных реакций различают физиологический гомеостаз и гомеостаз развития. Физиологический гомеостаз — это генетически детерминированная способность организмов противостоять колеблющимся условиям внешней среды У млекопитающих, в том числе у человека, типичным примером физиологического гомеостаза является константность осмотического давления в клетках и концентрация водородных ионов в крови вследствие функционирования почек и наличия в крови буферных субстанций. Гомеостаз развития — это генетически детерминированная способность организмов так изменять отдельные реакции, что функции организмов при этом в целом сохраняются. Например, выход из строя одной почки сопровождается тем, что остающаяся почка выполняет двойную нагрузку. Примером гомеостаза развития может быть также приобретение переболевшим организмом иммунитета против соответствующей инфекции.[ …]

Важнейшим свойством экосистемы является ее устойчивость, сбалансированность обмена и происходящих в ней процессов. Способность популяций или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды называется гомеостазом (homoios — тот же, подобный; stasis — состояние). В основе гомеостаза лежит принцип обратной связи. Для поддержания равновесия в природе не требуется внешнего управления. Пример гомеостаза — субсистема «хищник-жертва», в которой регулируются плотность популяций хищника и жертвы.[ …]

Стабильность сообщества может быть длительной лишь в том случае, если изменения среды, вызванные одними организмами, точно компенсируются деятельностью других, с противоположными экологическими требованиями. Это условие нарушается при нарушении круговорота веществ и тогда часть популяций, которые не могут выдержать конкуренции, вытесняются другими, для которых эти условия благоприятны, и гомеостаз восстанавливается.[ …]

Суть саморегуляции у высших животных заключается в том, что при систематически меняющихся окружающих условиях сохраняется постоянство внутренней среды. Это выражается в поддержании постоялкой температуры тела, в постоянстве химического, ионного и газового состава, давления, частоты дыхания и сердечных сокращений, постоянном синтезе нужных веществ и разрушении вредных. Гомеостаз — важнейшее свойство организма — достигается благодаря совместной деятельности нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной и пищеварительной систем.[ …]

Иммунная система человека контролирует постоянство внутренней среды организма, элиминируя различные патологические агенты биологической и ксенобиотической природы. Физиологическое предназначение иммунной системы приводит к ее постоянному контакту с поллютан-тами, попадающими в организм человека через продукты питания, воду, кожные покровы и верхние дыхательные пути (Хаитов, 1995). Способность клеток иммунной системы обеспечивать постоянный контроль гомеостаза внутренней среды организма путем элиминирования микробных и ксенобиотических агентов зависит от быстрого воспроизводства различных клеток белой крови. Таким образом, иммунная система является наиболее обновляемой и регенерирующей, что увеличивает вероятность мутаций лимфоидных клеток, часть из которых может наследоваться, особенно если токсическому воздействию подвергаются беременные женщины или работницы, которые в последующем становятся матерями.[ …]

ЦП С. sumensis нормальные неполночленные. В ЦП-1 неполночлен-ность обусловлена отсутствием особей ювенильного и раннегенеративного возрастного состояния, а в ЦП-2 не обнаружены ювенильные, старые генеративные и сенильные растения. Возрастной спектр ЦП-1 трехвершинный, с преобладанием виргинильного, зрелого генеративного и сенильного онтогенетического состояния. ЦП-2 более молодая по сравнению с ЦП-1. Наличие проростков в обеих ЦП свидетельствавало о семенном размножении и поддержании гомеостаза популяций.[ …]

Единственный выход из этого положения, как считал В. И. Вернадский, — создание ноосферы. Ноосфера — это новый этап в истории биосферы, когда определяющая роль ее развития перейдет от стихийного течения природных процессов и антропогенного воздействия на природу к гармоничному развитию природы и общества. Развитие человека и биосферы пойдет в неразрывной связи по единственному правильному пути — коэволюции, на котором не будет ни победителей, ни господства одной из сторон. Под коэволюцией следует понимать такое совместное развитие человеческого общества и биосферы, которое не выводит параметры биосферы из гомеостаза и обеспечивает ее устойчивое развитие.[ …]

Читать «Внутренняя среда организма» — Кассиль Григорий Наумович — Страница 8

В литературе можно встретить такие термины, как хемостат (постоянство химических процессов), гемостат (постоянство свертывающей системы крови), прессостат (постоянство кровяного давления), иммуногемостат и т. д. Возможно, что первоначальная формула Кеннона может быть расширена, использована при оценке состояния отдельных функций организма. Ее можно приложить и к взаимоотношениям между организмами. Например, гомеостазом называют сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах, способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, обеспечивающего ее максимальную жизнеспособность.

Советский ученый А. А. Логинов в своей интересной книге «Очерки по общей физиологии» [1976] говорит о разных уровнях гомеостаза — цитогенетическом, соматическом (морфологическом), функциональном и онтогенетическом. Он выделяет гомеостаз дыхательный, пищеварительный, выделительный, циркуляторный, двигательный, сенсомоторный, психомоторный, психологический, регуляторный и даже информационный, обеспечивающий оптимальную реакцию на поступающую информацию. Сюда же может быть отнесен пространственный гомеостаз, определяющийся поведением организма для реализации того или иного действия, а также временной гомеостаз, временно-пространственный и т. д.

Все это раздвигает и углубляет первоначальное представление Кеннона, но в то же время суживает его в достаточной мере ограниченное автором физиологическое значение.

В некоторых отношениях столь широкое дробление всеобъемлющего представления о гомеостазе следует признать неоправданным и даже ошибочным. Отсюда уже один шаг до гомеостаза социального, общечеловеческого, планетарного, биосферного, галактического. Попытку Кеннона перенести представление о гомеостазе в область социальных взаимоотношений вряд ли можно признать целесообразной. Вернее, она заранее была обречена на неудачу. Соответствующую оценку «социального гомеостаза» можно найти в книге М. Г. Ярошевского и С. А. Чесноковой «Уолтер Кеннон»[10]. Слишком уж далека конкретная формула Клода Бернара и Кеннона от внебиологических социальных или мировых проблем.

В последние годы проблему гомеостаза стали рассматривать с позиций кибернетики. Начало этому положил ее основоположник Норберт Винер. По определению известного советского ученого А. И. Берга, под кибернетикой понимают науку о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами, происходящими в живой природе, в человеческом обществе или в промышленности. В основе представлений Винера лежит принцип саморегулирования — наличие положительных или отрицательных обратных связей. Эту идею в плане биологии углубил и развил румынский физиолог В. Бенетато. Поддержку эта идея нашла и среди советских физиологов и философов.

Общий биофизический механизм гомеостаза следует рассматривать в плане открытых систем. Условием для достижения значительного равновесия между потоком деградации энергии внутри клеток и потоком, удаляющим деградированную энергию во внешнюю среду, является взаимосвязь всех участвующих в биофизической системе химических реакций. О том, что организм является открытой системой, известно давно. В своей книге «Мудрость тела» Кеннон пишет, что в открытой системе, каковой является наше тело, состоящее из неустойчивых материалов и подверженное постоянному влиянию условий, вызывающих в нем нарушение, его постоянство само по себе подтверждает действие или готовность к действию механизмов, поддерживающих это постоянство.

В. Н. Новосельцев рассматривает проблему гомеостаза как задачу управления потоками веществ и энергии, которыми открытая система обменивается со средой. А. Н. Меделяновский представляет внутреннюю среду в виде сложноцепной системы с рядом «активных входов» (внутренних органов) и последовательностью физиологических показателей (кровоток, артериальное давление, газообмен), значение каждого из которых обусловлено активностью «входов» предшествующих показателей. При этом, однако, не учитывается роль «выходов», различных при разных состояниях организма.

Стремлением решить проблему гомеостаза с тех же позиций является попытка английского исследователя У. Р. Эшби сконструировать искусственное саморегулирующееся устройство, названное им «гомеостатом», моделирующее способность живых организмов поддерживать некоторые величины в физиологически допустимых границах.

Чем же, какими механизмами, условиями, возможностями осуществляется гомеостаз в организме человека и животных?

Ответ на этот вопрос труден и, возможно, не совсем точен. В основном, по-видимому, хотя и не полностью комплексной вегетативной системой. Понятие это охватывает вегетативный нервный аппарат, совокупность гуморально-гормональных и ионных регуляторных механизмов, физико-химическую систему организма. Эрго- и трофотропные функции организма, взаимоотношение которых представлено на схеме Моннье, в значительной степени определяются как количеством, так и качеством адрен- и холинергических метаболитов и медиаторов.

В течение многих лет одной из ведущих задач физиологии, особенно отечественной, являлось изучение роли нервной системы в формировании внутренней среды организма. Рассматривая гуморально-гормональное звено как подчиненную часть той или другой функциональной системы, физиологи, патофизиологи и в значительной степени фармакологи оставляли вне поля зрения значение био- и физико-химических факторов в регуляции и организации деятельности самой нервной системы как центральной, так и периферической. И если можно признать, что в условиях нормальной жизнедеятельности высокоорганизованных организмов нервная регуляция является в определенной степени ведущей, то при некоторых возмущающих воздействиях или при стрессовых и экстремальных состояниях, связанных с нарушением или перестройкой тонких механизмов регуляции функций, деятельность нервной системы подчинена сложным химическим «ветрам и бурям» не только в общей внутренней среде организма, но и в непосредственной питательной среде (микросреде) нервных клеток.

Общебиологический механизм реакций, поддерживающих гомеостаз, рассматривается и расценивается по-разному различными исследователями. Выявление наиболее важного, ведущего звена, определяющего и осуществляющего основные физиологические и биохимические процессы в организме при возмущающих воздействиях, подчас затруднено и на современном уровне знаний не всегда доступно.

Ни одна из предложенных многочисленных конценций гомеостаза не исчерпывает проблемы в целом. Учение о гомеостазе, о механизмах детерминирующих, регулирующих, сохраняющих постоянство внутренней среды, явилось торжеством материалистического мышления, победы его над всеми виталистическими представлениями, господствовавшими в течение многих столетий. Оно возникло в результате стремительных успехов физико-химического направления в физиологии. Как справедливо утверждает М. Г. Ярошевский, особое значение имело для него внедрение в круг естественных наук закона сохранения и превращения энергии, с одной стороны, и триумф дарвинского учения — с другой. В принципе гомеостаза роль внешней среды, систематически истребляющей все, что неспособно к ней приспособиться, сочеталась с идеей борьбы живых существ за существование, за выживание в этой среде. Для того чтобы живая система могла сохраниться, не погибнуть при перепадах температуры, атмосферного давления, переменах в составе и свойствах водного или воздушного океана, природа должна была создать в ней защитное устройство, регулирующее ее известную независимость от внешнего мира. За миллионы лет это первоначальное устройство не только совершенствовалось, но и дополнялось множеством приспособительных механизмов, гуморальных, барьерных, нервных, что привело в конечном счете к нейрогуморально-гормонально-барьерным представлениям, значение которых увеличивалось по мере все большего и большего понимания внутренней сущности адаптации организма к условиям обитания. Вот почему ни одна из общебиологических теорий гомеостаза не может претендовать на свое единственное значение или абсолютную универсальность.

Определение внутреннего постоянства и гомеостаза в контексте неравновесной термодинамики

Постоянство внутренней среды, внутренний гомеостаз и ее стабильность являются необходимыми условиями для выживания биологической системы в ее среде. Они никогда не были четко определены. Для этого за основу взята неравновесная термодинамика, и кратко проиллюстрированы основные принципы равновесия, обратимости, стационарного стационарного состояния и устойчивости (ляпуновские, асимптотические, локальные и глобальные).Исходя из этого, внутренний гомеостаз описывает стационарное состояние неравновесности, фактическое состояние покоя, X (t), являющееся результатом отношения X (t) = Xs + x (t), между не зависящим от времени устойчивым эталонным состоянием ( Xs) и зависящие от времени флуктуации переменных состояния x (t). У людей двумя спонтанными гомеостатическими состояниями покоя являются: (1) сознательное состояние спокойного бодрствования, в течение которого зависящие от времени переменные демонстрируют ограниченные колебания около среднего, не зависящего от времени уровня устойчивого состояния, при этом это сознательное состояние является стабильным в смысле Ляпунова. и (2) бессознательное стабильное состояние сна с медленным движением глаз, в котором зависящие от времени переменные будут асимптотически приближаться к самому низкому спонтанно достижимому не зависящему от времени состоянию, сон становится глобально стабильным и привлекательным состоянием.Упражнение можно описать как неустойчивое, нестабильное активное состояние вдали от равновесия, а спячку — это не зависящее от времени устойчивое состояние покоя, очень близкое к равновесию. Интервал между сном и физическими упражнениями регулируется нейрогуморально. Для возникновения спонтанно стабильных состояний необходимо замедление скорости метаболизма, прекращение симпатического возбуждения и усиление тонуса блуждающего нерва к сердцу и кровообращению, что подтверждает, что парасимпатический отдел вегетативной нервной системы является основным регулятором гомеостаза.

РЕШЕНИЕ: Почему гомеостаз определяется как «относительное постоянство внутренней среды»? Отрицательная обратная связь или положительная обратная связь способствуют гомеостазу? Объяснять. (страницы 88-91)

Расшифровка стенограммы

Давайте на минутку подумаем о доме, основанном на Eos, о том, что говорит Ромео Пребывание, и о том, что это значит. Хм, они думают о том, как это влияет на вашу внутреннюю среду, и пытаются сделать эту внутреннюю среду согласованной.Итак, вы хотите, чтобы у вас были постоянные многие вещи, постоянная температура тела, постоянство пищеварения, постоянство и многое другое. Так что дома твои станции с этим справляются? И вы думаете, даже подумайте об этом с голубой позой. Ваша поджелудочная железа вырабатывает инсулин. Глюкоза удаляется из крови и хранится в печени. — Эм, это часть «Ромео», — говорит Дэйс. И положительные или отрицательные отзывы вызывают дни домашнего использования? Это хорошо, ответ будет как положительным, так и отрицательным. Таким образом, положительная обратная связь не означает увеличения изменений в том же направлении.Так что что-то вроде пищеварения. Чем больше еды вы едите, тем больше вы увеличиваете скорость пищеварения и увеличиваете количество инсулина, используемого для переваривания сахаров. У вас также может быть отрицательный отзыв, и это будет изменение в противоположном направлении. Предотвращение изменений в одном направлении. Так, например, ваше тело горячее, это повышенная температура, но ваши кровеносные сосуды умирают поздно, чтобы снизить температуру, и ваши потовые железы будут активированы. Так что это произойдет, когда температура вашего тела выше, а температура тела ниже нормальной.Центр управления выбирает направление сужения кровеносных сосудов кожи. Так что наоборот нарушать сохранение тепла И если температура вашего тела даже упадет. Что ты собирался начать дрожать, чтобы генерировать тепло. Так вы об этом не подумали? Гм, отрицательная обратная связь как с датчиком и системой управления. Даже подумайте о термостате в вашей комнате — это один из примеров, который многие люди используют для этого. Итак, это дом. Ты остаешься в порядке.

исследований гомеостаза и гетерозиготности I.Общие Соображения. Число брюшных щетинок у гомозигот второй хромосомы Drosophila melanogaster по JSTOR

Абстрактный

В этой статье гомеостаз определяется как свойство генотипа или набора генотипов, которое позволяет ему адаптивно реагировать на широкий спектр условий. Таким образом, мерой гомеостаза является средняя адаптивная ценность для ряда сред. Изучены различия в количестве щетинок брюшной полости у ряда штаммов Drosophila melanogaster, гомозиготных по полулетальным и суб-жизненным генным комплексам.Показано, что эти гомозиготы, которые менее гомеостатичны, чем гетерозиготы, составленные из них, демонстрируют меньшую дисперсию общего числа щетинок, чем гетерозиготы или популяции F2. С другой стороны, как гетерозиготы, так и популяции F2 показывают более высокую корреляцию по количеству щетинок между двумя исследованными сегментами. В заключение можно сделать вывод, что не существует однозначного соответствия между фенотипической дисперсией и гомеостазом, хотя более высокая фенотипическая корреляция между двумя частями одного и того же организма может быть чаще, чем не сопутствующей превосходной гомеостатической адаптации.

Информация о журнале

Текущие выпуски теперь размещены на веб-сайте Chicago Journals. Прочтите последний выпуск. С момента своего создания в 1867 году журнал The American Naturalist сохраняет свои позиции в качестве одной из ведущих рецензируемых публикаций в мире по вопросам экологии, эволюции и исследований поведения. Его цели — публиковать статьи, представляющие широкий интерес читателям, ставить новые и важные проблемы, знакомить с новыми предметами, развивать концептуальную унификацию и изменять образ мышления людей.AmNat делает упор на сложные методологии и новаторские теоретические синтезы — все в попытке продвинуть знания об органической эволюции и других общих биологических принципах.

Информация об издателе

С момента своего основания в 1890 году в качестве одного из трех основных подразделений Чикагского университета, University of Chicago Press взяла на себя обязательство распространять стипендии высочайшего стандарта и публиковать серьезные работы, которые способствуют образованию, способствуют общественному пониманию. , и обогатить культурную жизнь.Сегодня Отдел журналов издает более 70 журналов и сериалов в твердом переплете по широкому кругу академических дисциплин, включая социальные науки, гуманитарные науки, образование, биологические и медицинские науки, а также физические науки.

Определение и обзор — Самоконтроль диабета

Что такое гомеостаз?

Гомеостаз — это постоянство в системе, такой как человеческое тело, поддерживаемое механизмами восприятия, обратной связи и контроля.Знакомый пример системы гомеостаза — дом с термостатом. Когда температура в птичнике опускается слишком сильно ниже желаемой температуры, термостат определяет это и посылает сигнал печи на включение. При достижении заданного уровня температуры термостат также определяет это и подает сигнал печи на отключение. Человеческое тело выполняет ряд функций, которые контролируются гомеостатическими механизмами, включая сердцебиение, артериальное давление, температуру тела, баланс электролитов, дыхание и регулирование уровня глюкозы в крови.

Что означает гомеостаз?

У человека, не страдающего диабетом, в организме есть ряд механизмов, позволяющих удерживать уровень глюкозы в крови в довольно ограниченном диапазоне. Поджелудочная железа реагирует на низкий уровень глюкозы в крови снижением секреции инсулина. Если уровень глюкозы в крови падает ниже, альфа-клетки поджелудочной железы выделяют больше гормона, называемого глюкагоном, который стимулирует печень производить больше глюкозы и выпускать ее в кровоток. В то же время надпочечники выделяют больше гормона адреналина.Помимо стимуляции производства и секреции глюкозы печенью, адреналин не дает тканям организма использовать столько глюкозы. Считается, что адреналин вызывает некоторые физические симптомы гипогликемии, такие как потливость, дрожь и учащенное сердцебиение. Другие противорегулирующие гормоны, включая гормон роста и кортизол, также помогают повысить уровень глюкозы в крови за счет увеличения выработки глюкозы и ограничения ее использования.

Почему важен гомеостаз?

Человек с диабетом 1 типа потерял один или несколько из этих защитных механизмов.Поскольку его поджелудочная железа больше не производит инсулин, и он должен вводить его, его поджелудочная железа не может контролировать уровень инсулина в кровотоке из-за снижения секреции. Более того, после того, как человек болеет диабетом 1 типа в течение примерно пяти лет, альфа-клетки его поджелудочной железы имеют пониженную реакцию глюкагона на гипогликемию. Люди, которые поддерживают уровень глюкозы в крови близким к нормальному (часто называемый «жестким» контролем), также могут иметь пониженный ответ адреналина, а это означает, что уровень глюкозы в крови должен упасть намного дальше, чем нормальный порог для гипогликемии, прежде чем произойдет реакция адреналина.Это состояние, известное как нарушение регуляции глюкозы, подвергает людей риску тяжелой гипогликемии. Эти люди также склонны не осознавать гипогликемию, при которой они не испытывают или не замечают никаких классических физических ранних предупреждающих признаков гипогликемии. Следовательно, у них может внезапно развиться тяжелая гипогликемия.

Первоначально опубликовано 30 октября 2009 г.

Что такое физиология? — PhysiologyWeb

Что такое физиология?

Физиология — это исследование того, как функционируют живые системы.Ученые, изучающие физиологию, называются физиологами . Физиологи пытаются описать биологические явления в физических и химических терминах. Физиологи работают в этой области с чрезвычайно разнообразным опытом и применяют свои специальные навыки и знания для понимания функций живых систем. Физиологи изучают живые системы от субклеточного уровня (молекулы и органеллы) до уровня всего организма, а также то, как организмы приспосабливаются к совершенно различным условиям окружающей среды, таким как жаркая, холодная, сухая, влажная или большая высота.В своих попытках выяснить механизмы, действующие в живых системах, физиологи используют огромное количество экспериментальных методов. Методы клеточной и молекулярной биологии, генетики, геномики, биоинформатики, химии, физики и инженерии находят применение при изучении живых систем физиологами.

Психологические исследования варьируются от изучения молекулярных основ жизни до понимания интегративных функций биологических систем.Например, если кто-то интересуется функцией растворимых ферментов, мембранных белков, митохондрий, сердца или интегрированной функцией нервной системы, работа может быть отнесена к категории физиологии. Поэтому физиолога интересует не только молекулярная функция отдельных игроков (например, ферментов, мембранных переносчиков и т. Д.), Но и то, как эти молекулы взаимодействуют в сети белков, чтобы удовлетворить потребности клетки, ткани, орган, система органов и, в конечном итоге, организм.Поэтому физиологи хотят знать больше, чем просто изолированно функционируют молекулы. Они также хотят понять клеточный и физиологический контекст, в котором действуют молекулы.

Физиология является основой всех биомедицинских наук и служит мостом между всеми другими биомедицинскими науками. Физиология позволяет описать информацию, полученную с помощью молекулярной биологии, клеточной биологии, генетики, фармакологии, биофизики, биоматематики и биохимии, в комплексной форме, которая может быть применена в медицине человека.Большая часть клинической медицины основана на четком понимании молекулярной, клеточной и системной физиологии.

Физиология человека , раздел общей физиологии, занимается тем, как работает человеческое тело. Обычно к изучению физиологии человека подходят органо-системный подход. Системы органов — это совокупность клеток, тканей и органов, которые выполняют определенные функции в организме. В организме человека системами органов являются нервная система, эндокринная система, сердечно-сосудистая система, дыхательная система, мочевыделительная система, опорно-двигательная система, покровная система, репродуктивная система, пищеварительная система и иммунная система.Хотя правильная функция каждой системы органов имеет важное значение, именно коллективные и интегративные функции всех систем органов способствуют здоровому состоянию. Тщательное изучение физиологии человека включает понимание систем органов, а также лежащих в их основе тканевых, клеточных и молекулярных принципов. Если не указано иное, информация, представленная на этом веб-сайте ( PhysiologyWeb на www.physiologyweb.com и на всех его подстраницах), относится к физиологии человека. Тем не менее, важно помнить, что многие физиологические принципы имеют общие черты у разных организмов и, следовательно, не являются уникальными для физиологии человека.Действительно, для изучения физиологического процесса очень часто используют модельные организмы или клеточные линии. Во многих случаях результаты можно распространить на другие организмы.
Логотип, используемый PhysiologyWeb , символизирует типичную петлю обратной связи. Мы выбрали этот логотип, потому что он означает важность гомеостаза , который является объединяющей темой в физиологии. Гомеостаз означает пребывание в подобном состоянии. Это относится к различным физиологическим параметрам человеческого тела, которые постоянно поддерживаются в очень узких пределах даже перед лицом постоянно меняющихся внешних условий окружающей среды.Например, физиологические параметры, такие как внутренняя температура тела, концентрация глюкозы и электролитов в плазме (Na ⁺ , K ⁺ , Cl ^— ) и многие другие, строго регулируются, чтобы оставаться в допустимых пределах. Французский физиолог Клод Бернар, которого считают отцом современной экспериментальной физиологии, был первым, кто обратил внимание на поддержание внутренней среды. Позже американский физиолог Уолтер Б. Кэннон ввел термин «гомеостаз » и «».Хотя гомеостаз подразумевает постоянство, на самом деле это состояние динамического постоянства , что означает, что физиологические параметры не постоянны, а колеблются около заданного значения . Например, хотя внутренняя температура человеческого тела составляет 37 ° C (98,6 ° F), известно, что внутренняя температура тела обычно колеблется выше и ниже этого заданного значения на ~ 1 ° C (1,8 ° F) в в любом направлении. Таким образом, заданное значение как таковое представляет собой только среднее значение всех точек, которые попадают в нормальный диапазон.Подробное объяснение этого логотипа и обратной связи в целом приведено в примечаниях к лекции «Введение в физиологию».

Размещено: 25 сентября 2000 г., понедельник
Последнее обновление: 19 августа 2018 г.

Гомеостаз сна — Scholarpedia

Гомеостаз сна обозначает основной принцип регуляции сна. Дефицит сна вызывает компенсирующее увеличение интенсивности и продолжительности сна, в то время как чрезмерный сон снижает склонность ко сну.Медленные волны на электроэнцефалограмме (ЭЭГ), являющиеся коррелятом интенсивности сна, служат индикатором гомеостаза сна в не-быстром сне, также называемом медленноволновым сном у животных.

Определение

Гомеостаз относится к регуляторным механизмам, которые поддерживают постоянство физиологии организмов.

Термин был применен к сну А.А. Борбели: сон имеет регулирующую систему, позволяющую организмам компенсировать потерю сна (например, из-за недосыпания) или избыток сна (например, из-за недосыпания).g, продлевая сон по утрам или вздремнув).

Ежедневный монофазный или двухфазный цикл сна-бодрствования, типичный для человека, и полифазный цикл сна-бодрствования у животных регулируются

• гомеостатический механизм
• циркадная система
• и их взаимодействие

Двумя основными регулируемыми переменными являются:

• Интенсивность сна и
• в меньшей степени продолжительность сна (или количество сна)

Гомеостатический механизм регулирует интенсивность сна , в то время как циркадные часы регулируют время сна .

Компонент интенсивности сна — это медленноволновая активность (ее уровень положительно коррелирует с порогом возбуждения субъектов или животных). Медленноволновая активность определяется как спектральная мощность электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в диапазоне частот приблизительно 0,5 — 4,0 или 4,5 Гц.

Краткая история концепции

Общая концепция гомеостаза восходит к двум пионерам:

• Клод Бернар (1813-1978) профессор физиологии Французского колледжа и Сорбонны в Париже, и

• Уолтер Кэннон (1871-1945) (Кэннон, 1939), профессор Гарвардского университета.

Оба мужчины занимались физиологией, Бернар определил среду обитания , а Кэннон ввел термин гомеостаз .

Александр Борбели , швейцарский фармаколог и исследователь сна, который начал свои исследования с изучения регуляции сна у лабораторных крыс в различных контролируемых условиях (Borbély & Neuhaus, 1979), применил концепцию гомеостаза к регуляции сна.

Гомеостаз сна : регулируемый баланс между сном и бодрствованием.Гомеостатические механизмы противодействуют отклонениям от среднего референтного уровня сна , (Borbély, 1980) .

Основываясь на исследованиях на животных, Борбели предположил, что в основе регуляции сна лежат зависимости от сна и бодрствования и циркадный процесс (Borbély 1980). Эта концепция была распространена на человеческий сон (Borbély, 1982) и доработана Сержем Дааном, Домиеном Бирсмой из Университета Гронингена (Нидерланды) и Александром Борбели до количественной модели (Daan et al, 1984).Двухпроцессная модель регуляции сна вдохновила множество исследователей на проверку ее принципов, а также ее применимости к расстройствам сна у человека:

Процесс S, гомеостатический процесс, увеличивается как экспоненциальная функция насыщения во время бодрствования и уменьшается как экспоненциальная функция во время сна. Медленноволновая активность во время сна без быстрого сна (сон подразделяется на сон с быстрым движением глаз, быстрый сон и сон без быстрого сна) является маркером уменьшения процесса S .

О том, что медленный сон зависит от продолжительности бодрствования и продолжительности сна, сообщалось ранее (Webb & Agnew, 1971).Гипотеза о том, что медленный сон меняет нейронные эффекты бодрствования, была предложена в 1974 г. (Feinberg, 1974).

Рисунок 1: Моделирование гомеостатического процесса S, экспоненциально увеличивающегося во время бодрствования и экспоненциально уменьшающегося во время сна. Синий: исходный уровень с 8-часовыми эпизодами сна; красный: лишение сна и восстановительный сон после 40 часов бодрствования; розовый: 2-часовой дневной сон в 18:00 и последующий ночной сон. Полоски вверху обозначают эпизоды сна.

Экспериментальные данные, подтверждающие существование гомеостаза сна

Ранние эксперименты показали, что лишение сна оказывает сильное влияние на гомеостатическую регуляцию сна, но оказывает лишь незначительное влияние или не влияет на циркадный кардиостимулятор.Недосыпание неизменно приводит к увеличению медленноволновой активности во время восстановительного сна. Потенциальное заблуждение, что активация, вызванная недосыпанием, может вызывать стресс, и, следовательно, неспецифические факторы, не связанные напрямую с недосыпанием, могут быть ответственны за усиление медленных волн во время восстановительного сна, во многих исследованиях исключалось:

Например, ранние эксперименты на двух разных линиях крыс (Alan Rechtschaffen, Чикаго и Alexander Borbély, Цюрих, 1979 г.) показали, что удвоение скорости вращения медленно вращающегося цилиндра, используемого для лишения сна животных, не имело дополнительного эффекта на выздоровление, и у крыс, у которых не было циркадной организации цикла сна и бодрствования, все же наблюдалось компенсирующее увеличение медленных волн во время восстановления после лишения сна (Tobler, Gross & Borbély, 1983).

Эволюционное преимущество в развитии измерения интенсивности сна, обеспечивало сну относительную независимость от циркадной системы, позволяя организмам более гибко адаптироваться к изменениям сна, чем строго контролируемое время сна в пределах временных ограничений, установленных циркадный кардиостимулятор.

Элегантные эксперименты на людях

1. Здоровые юноши спали в разное время суток, пока их сон записывался.Более высокий уровень медленных волн ЭЭГ наблюдался тем позже днем, когда они ложились спать, или, другими словами, чем дольше они бодрствовали с момента прекращения вчерашнего сна (Dijk, Beersma, Daan, 1987).

2. Точно так же у людей, которые спят 2 часа вечером, имитируя то, что часто происходит в течение обычного дня, когда люди засыпают, расслабляясь после возвращения с работы домой, имели более низкий уровень медленных волн во время последующего ночного сна. (Werth et al, 1996). Этот вывод согласуется с более ранним отчетом (Feinberg et al.1985).

Эти исследования продемонстрировали предсказуемое увеличение давления сна как функцию продолжительности предыдущего интервала бодрствования. В модели с двумя процессами увеличение происходит согласно экспоненциальной функции насыщения. Кэмпбелл и др. (2006) сообщили о линейном увеличении.

Полифазный цикл сна-бодрствования животных является идеальной характеристикой сна животных для изучения того, не дает ли им бодрствовать животным, в данном случае множеству различных линий мышей, хомякам, крысам, белкам и даже кошкам, в течение различного количества часов. приводит к предсказуемому изменению интенсивности сна (обзор в Tobler, 2005).Это произошло, и результаты, полученные на разных видах, были согласованными: активность медленных волн увеличивается в зависимости от продолжительности предшествующего бодрствования. Более того, такая же взаимосвязь между увеличением медленноволновой активности в не-быстром сне наблюдалась у нескольких видов после спонтанных приступов бодрствования, а не после экспериментального вмешательства.

Более поздние исследования

расширили переменные , отражающие гомеостаз сна

• Очень короткие пробуждения ото сна ( кратковременные пробуждения ) , типичные для большинства животных, уменьшаются при высокой интенсивности сна (Franken et al, 1991).
• Фрагментация сна уменьшается у людей по мере увеличения интенсивности сна.

Разработка и применение двухпроцессной модели

Исходная модель могла учесть такие разнообразные явления, как:

• восстановление после недосыпания
• циркадная фазовая зависимость продолжительности сна
• сон при сменной работе
• фрагментация сна при непрерывном постельном режиме, и
• внутренняя десинхронизация при отсутствии временных меток.

Двухпроцессная модель послужила поводом для многочисленных экспериментальных исследований с целью проверки ее прогнозов и использовалась для прогнозирования реакции людей, которые обычно долго и коротко спят, на лишение сна.

Доработанная модель

В более поздней версии модели это изменение процесса S, а не его уровня, которое пропорционально мгновенному количеству SWA. Разработанная модель учитывала не только глобальные изменения SWA , представленные процессом S, но также изменения в эпизодах небыстрого сна (Achermann et al., 1993).

Рисунок 2: Динамика моделируемой медленной активности (SWA) и процесса S на основе разработанной модели. Черные горизонтальные полосы и прерывистые вертикальные линии обозначают эпизоды быстрого сна. Обратите внимание, что снижение процесса S больше не является экспоненциальным.

Эта разработанная модель успешно предсказала величину ночного восстановления после селективной депривации SWS (стадии 3 и 4 неактивного сна у людей) в первые 3 часа сна. Также можно смоделировать возникновение поздних пиков SWA во время расширенного сна .Моделирование продемонстрировало, что разработанная модель количественно учитывает эмпирические данные и предсказывает изменения, вызванные продлением бодрствования или сна.

Эта модель также использовалась для моделирования динамики SWA в экспериментальном протоколе с

• ранний вечерний сон и
• влияние изменений латентности быстрого сна на динамику медленноволновой активности.

Наконец, не только время сна, но и изменения дневной бдительности регулируются взаимодействием процессов S и C.Повышение гомеостатического давления сна во время бодрствования, по-видимому, компенсируется снижением склонности к суточному сну. И наоборот, во время сна возрастающая склонность к суточному сну может служить противодействием снижению гомеостатического давления сна, тем самым обеспечивая поддержание сна.

Депрессия

Во сне у пациентов с депрессией часто наблюдаются следующие изменения: увеличенная латентность сна, неглубокий фрагментированный процесс сна и преждевременное пробуждение по утрам.Медленный сон обычно сокращается (Steiger & Kimura 2010; Germain & Kupfer 2008). Недосыпание на одну ночь оказывает немедленный и кратковременный антидепрессивный эффект. Была выдвинута гипотеза, что регуляция сна (Процесс S) недостаточна при депрессии (Borbély & Wirz-Justice, 1982). Антидепрессивный эффект недосыпания объясняли повышенным уровнем процесса S, достигнутым за счет продления бодрствования.

Нарколепсия

Гомеостаз сна у больных нарколепсией функциональный.Однако снижение процесса S, по-видимому, более круто у пациентов, зарегистрированных в исходных условиях (Khatami et al., 2007). Это может быть связано с увеличением количества и большей продолжительности коротких эпизодов бодрствования во втором и третьем циклах сна. Таким образом, снижение S не является экспоненциальным и может быть лучше аппроксимировано разработанной моделью. Однако во время восстановления после недосыпания снижение S больше не различается между пациентами и здоровыми контрольными субъектами (Khatami et al., 2008).Медленноволновая активность не отражает уровень процесса S в исходных условиях, а только при повышенном давлении сна.

Дети

Повышение гомеостатического давления сна во время бодрствования происходит быстрее у детей препубертатного или раннего полового созревания по сравнению со зрелыми подростками, в то время как снижение процесса S одинаково в обеих группах развития (Jenni et al., 2005). Эти возрастные различия показывают, что мозг достигает своей способности генерировать медленные волны с меньшим временем бодрствования в молодом возрасте, чем в зрелом мозге.

Сходства / различия видов

Животные, от млекопитающих до птиц и даже до беспозвоночных, обнаруживают компенсаторные механизмы после потери сна (Tobler, 2005). Первая такая демонстрация была проведена на тараканах, а затем и на скорпионах (Campbell and Tobler, 1984; Tobler, 2005). Однако строгая взаимосвязь между количеством потерянного сна и степенью компенсации была продемонстрирована для некоторых млекопитающих, таких как крысы, мыши, хомяки, белки, люди и плодовая муха.

Особенно открытие того, что насекомых действительно компенсируют потерю сна , вдохновило на исследование регуляции сна у тысяч мутантов плодовой мушки Drosophila, где можно исследовать генетические механизмы компенсаторного процесса (перекрестная ссылка).

Нейронные механизмы, лежащие в основе гомеостаза сна

Недостаток сна вызывает поведенческие, физиологические и молекулярные изменения. Несмотря на значительные знания о нейронных механизмах, обеспечивающих переход от бодрствования ко сну (перекрестная ссылка) и синхронизации волн ЭЭГ в коре головного мозга, механизмы, приводящие к увеличению интенсивности, до сих пор полностью не изучены.

Распространено мнение о существовании фактора сна (или, возможно, нескольких факторов сна), накапливающегося во время бодрствования и рассеивающегося во время сна. Многие нейротрансмиттеры и нейропептиды должны участвовать в регуляции сна, но одно из таких веществ, нейротрансмиттер , аденозин , все больше и больше оказывается в центре внимания. Манипулирование аденозиновой системой приводит к изменениям сна (обзор у Basheer et al, 2004). В частности, антагонист аденозина, , кофеин, , является самым популярным в мире веществом, вызывающим и поддерживающим бодрствование.Кофеин снижает медленноволновую активность в последующем эпизоде ​​сна, а потребление кофеина во время длительного бодрствования противодействует типичным эффектам депривации сна на ЭЭГ бодрствования и сна (Landolt et al, 2004).

Открытые вопросы и перспективы

До сих пор не решено, имеет ли REM-сон собственный гомеостатический регуляторный компонент. Потеря быстрого сна действительно приводит к усилению тенденции к переходу в фазу быстрого сна, и его потеря компенсируется лишь до определенной степени, с некоторыми различиями между видами.Однако, в отличие от медленного сна, который имеет измерение интенсивности,

нет данных об измерении интенсивности быстрого сна .

В недавних экспериментах использовались изящные, избирательные манипуляции , активирующие определенные области мозга во время сна. У крыс и мышей срезание усов на одной стороне морды и стимулирование спонтанной стимуляции оставшихся усов путем помещения животных в обогащенную среду приводило к избирательному увеличению медленных волн над стимулированной областью мозга во время сна (Вязовский и др., 2004 г.).Точно так же крысы, которые преимущественно используют правую или левую лапу для захвата пищи в задаче поиска пищи, показали большее увеличение медленных волн во время сна в ЭЭГ, противоположное предпочтению лапы, поддерживая зависимое от использования представление об изменениях медленноволновой активности. (Вязовский и др., 2008).

Раннее исследование на людях показало аналогичное избирательное увеличение медленных волн в «стимулированном полушарии» во время сна после того, как одна рука вибрировала ранее в течение нескольких часов (Kattler et al, 1994).

Записи с использованием топографии ЭЭГ , размещения 256 электродов на головах испытуемых и выполнения им двигательной задачи перед сном, привели к избирательному увеличению медленных волн в той конкретной области мозга, где нейроны стимулировались во время сна. обучающая задача (Huber et al., 2004). Кроме того, иммобилизация руки привела к снижению медленноволновой активности в соответствующих двигательных областях (Huber et al., 2006). Исследования на крысах получили дальнейшее развитие и показали причинную роль мозгового фактора роста нервов (BDNF) в гомеостатической регуляции сна (Fargauna et al., 2008).

Эти исследования преследуют гипотезу о том, что сон может изменять масштаб нейронных связей и синапсов в соответствии с их предыдущим использованием (Tononi and Cirelli, 2006).

Список литературы

Basheer R., Strecker RE., Thakkar MM. и Маккарли Р.В. Аденозин и регуляция сна и бодрствования. Прогресс в нейробиологии 73 (6) 2004.

Borbély AA. и Neuhaus HU. Недостаток сна: влияние на сон и ЭЭГ у крыс. J. Comp Physiol A 133 (1979) 71 87.

Borbély AA. Сон: циркадный ритм против процесса восстановления. В: Koukkou M., Lehmann D. и Angst J. (Eds.) Функциональные состояния мозга: их детерминанты. Elsevier, Амстердам, 1980, стр. 151 161.

Борбели А.А., Бауманн Ф., Брандейс Д., Штраух И. и Леманн Д. Депривация сна; влияние на стадии сна и плотность мощности ЭЭГ у человека. Электроэнцефальный клин. Нейрофизиол 51 (1981) 483 493.

Borbély AA. Двухпроцессная модель сна. Человеческий нейробиол 1 (1982) 195 204.

Borbély AA. и Wirz-Justice A. Сон, недосыпание и депрессия. Гипотеза, основанная на модели регуляции сна. Человеческий нейробиол 1 (1982) 205 210.

Borbély AA. и Achermann P. Гомеостаз сна и модели регуляции сна. В: Принципы и практика медицины сна, Kryger MH., Roth T., Dement WC. (Редакторы), Elsevier Saunders, Филадельфия (2005), стр. 405-417.

Кэмпбелл И.Г., Хиггинс Л.М., Дарчиа Н. и Фейнберг И. Гомеостатическое поведение мощности быстрого преобразования Фурье на электроэнцефалограмме человека с очень низкочастотным и небыстрым движением глаз.Неврология 140 (2006) 1395-1399.

Кэмпбелл СС. и Тоблер I. Сон животных: обзор продолжительности сна в филогенезе. Neurosci Biobehav Rev 8 (1984) 269-300.

Пушка WB. Мудрость тела, Нью-Йорк, WW Norton, 1939.

Даан С., Беерсма ДГМ. и Борбели А.А. Время сна человека: процесс восстановления регулируется циркадным кардиостимулятором. Am J Physiol 246 (1984) R161 R183.

Фарагуна У., Вязовский В.В., Нельсон А.Б., Тонони Г. и Чирелли К. Причинная роль нейротрофического фактора головного мозга в гомеостатической регуляции сна.J Neuroscience 28 (2008) 4088-4095.

Файнберг И. Изменения в структуре цикла сна с возрастом. J. Psychiatr Res 10 (1974) 283-306.

Файнберг И., Марч Дж. Д., Флойд Т.С., Джимисон Р., Боссом-Демитрак Л., Кац PH. Гомеостатические изменения во время сна после дневного сна поддерживают исходные уровни дельта-ЭЭГ. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 61 (1985) 134-137.

Франкен П., Дейк Д., Тоблер И. и Борбели А.А. Крысы с депривацией сна: влияние на спектры мощности ЭЭГ, состояние бдительности и корковую температуру.Am J Physiol 261 (1991) R198-R208.

Фридманн Л., Бергманн Б.М. и Рехтшаффен А. Влияние лишения сна на сонливость, интенсивность сна и последующий сон у крыс. Сон 1 (1979) 369-391.

Dijk DJ., Beersma DG и Daan S. Плотность мощности ЭЭГ во время дневного сна: отражение песочных часов, измеряющих продолжительность предыдущего бодрствования. Журнал Биол Ритмы 2 (1987) 207-209.

Жермен А. и Купфер Диджей. Нарушения циркадного ритма при депрессии. Человек Psychopharmacol 23 (2008) 571-85.

Хубер Р. Гиларди М.Ф., Массимини М. и Тонони Г. Местный сон и обучение. Nature 430 (2004) 78-81.

Хубер Р., Гиларди М.Ф., Массимини М., Феррарелли Ф., Риднер Б.А., Петерсон М.Дж. и Тонони Г. Иммобилизация руки вызывает корковые пластические изменения и местно снижает активность медленных волн во время сна. Nature Neurosci 9 (2006) 1169-1176.

Дженни О.Г., Ахерманн П. и Карскадон М.А. Гомеостатическая регуляция сна у подростков. СОН 28 (2005) 1446-1454.

Каттлер Х., Dijk DJ., Borbély AA. Влияние односторонней соматосенсорной стимуляции перед сном на ЭЭГ сна у людей. J Sleep Res 3 (1994) 159-164.

Хатами Р., Ландольт Х.П., Акерманн П., Рети Дж. В., Верт Э., Матис Дж., Бассетти, КЛ. Недостаточная интенсивность медленного сна при нарколепсии-катаплексии. СОН 30 (2007) 980-989.

Khatami R., Landolt HP., Achermann P., Adam M., Rétey J.V., Werth E., Schmid D. и Bassetti CL. Вызов гомеостаза сна при нарколепсии-катаплексии: последствия для регуляции не-REM и REM сна.СОН 31 (2008) 859-867.

Landolt HP., Rétey JV., Tönz K., Gottselig JM. Khatami R., Buckelmüller I. и Achermann P. Кофеин ослабляет электроэнцефалографические маркеры гомеостаза сна во время бодрствования и сна. Нейропсихофармакология 29 (2004) 1933-1939.

Стейгер А. и Кимура М. ЭЭГ во время бодрствования и сна являются биомаркерами депрессии. J Psychiatr Res 44 (2010) 242-252.

Тоблер И., Борбели А.А. и Groos G. Влияние лишения сна на сон у крыс с супрахиазматическими поражениями.Neurosci Lett 42 (1983) 49 54.

Тоблер И. Филогения регуляции сна. Kryger MH., Roth T. III, Dement, WC. (Ред.) Принципы и практика медицины сна. Эльзевир / Сондерс, Филадельфия, (2005), стр. 77-90.

Тонони Г. и Чирелли К. Сон и синаптический гомеостаз: гипотеза. Brain Res Bull 62 (2003) 143-150.

Тонони Г. и Чирелли К. Функция сна и синаптический гомеостаз. Медицина сна Ред. 10 (2006) 49-62.

Вязовский В.В., Велкер Э., Fritschy JM., Tobler I. Региональный паттерн метаболической активации отражается в ЭЭГ сна после лишения сна в сочетании с односторонней стимуляцией усов у мышей. Eur J Neurosci 20 (2004) 1363-1370.

Вязовский В.В., Тоблер И. Рука крысы приводит к межполушарной асимметрии ЭЭГ во время сна. J. Neurophysiol 99 (2008) 969-975.

Уэбб ВБ. и Агнью младший HW. Последствия хронического ограничения продолжительности сна. Психофизиология 11 (1974) 265-274.

Верт Э., Achermann P., Borbély AA. Топография мозга человека на ЭЭГ сна: переднезадние сдвиги спектральной мощности. NeuroReport 8 (1996) 123-127.

Внутренние ссылки

См. Также

Нарколепсия, быстрый сон, сон, депривация сна

Гомеостаз и система контроля — физиология для всего

Гомеостатические функции нашего тела зависят от функционирования систем контроля.

Для каждой переменной нашего тела существует система управления.

Система управления состоит из —

• Датчик,

• Центральный компаратор или интегратор,

• Уставка,

• Эффектор.

Заданная точка — это физиологическое оптимальное значение параметра, которое предварительно определено и предварительно установлено. Датчик постоянно контролирует значение переменного параметра. Значение в реальном времени отправляется на центральный компаратор в качестве входа.Если компаратор обнаруживает разницу между уставкой и входным значением, это считается ошибкой. В игру вступает эффектор для исправления ошибки. Таким образом, система управления поддерживает каждый изменяемый параметр как можно ближе к заданному значению (физиологическому диапазону). Физиологическая система состоит из бесчисленных систем управления. Некоторые системы управления даже вместе могут образовать другую систему управления. Когда системы управления не могут исправить ошибку, гомеостатическая система выходит из строя.Будучи физической системой, тело имеет естественную тенденцию приближаться к беспорядку (согласно термодинамике, к увеличению энтропии), а системы управления работают таким образом, чтобы упорядоченность поддерживалась (уменьшение энтропии).

Системы управления работают таким образом, что поддерживается постоянство системы. Однако целью гомеостаза является не абсолютное постоянство, а скорее достижение уровня устойчивого состояния, при котором чистая разница равна нулю или равна нулю.Устойчивое состояние достигается с помощью некоторых ключевых парадигм регулирования, таких как —

а. Обратная связь: компенсирующее усилие или эффект влияет на «причину» или запускающий стимул.

г. Иерархическая коммуникация: есть «командная» структура, контролирующая результат.

г. Адаптация: установившееся состояние изменяется, чтобы приспособиться к новой ситуации.

Для конкретной гомеостатической системы, если система управления включает внешнее вмешательство, она называется внешней, в противном случае — внутренней.Если изменения слишком велики для организма, чтобы восстановить гомеостаз самостоятельно (внутренними, непроизвольными действиями), человек будет участвовать в некотором поведении, чтобы помочь восстановить оптимальный физиологический баланс (внешними, произвольными действиями). Нервные и эндокринные регулирующие механизмы организма — это внешние воздействия, которые определяют баланс или устойчивое состояние ряда систем управления в нашем организме.

Почти все гомеостатические системы функционируют посредством механизма управления отрицательной обратной связью.В этом механизме управления источнику наблюдаемой реакции противостоит сама реакция. Однако в некоторых случаях наблюдалось срабатывание механизма положительной обратной связи.

N Управление обратной связью

В механизме отрицательной обратной связи компенсирующее воздействие, создаваемое исполнительным элементом системы управления
, таково, что отклонение параметра уменьшается. Причина компенсирующего эффекта — ошибка; однако эффектор отрицает саму причину.Таким образом, управление называется отрицательной обратной связью.

Петли отрицательной обратной связи полезны для поддержания устойчивого состояния системы, поскольку они исправляют ошибку время от времени. Это также полезно для сохранения значения любого параметра в пределах физиологического диапазона или предела.

Управление положительной обратной связью

Очень немногие системы нашего тела используют контроль положительной обратной связи. Этот тип управления в основном
используется для усиления изменения, а не для его исправления.Как только изменение будет инициировано, реакция будет такой, что изменение будет продолжать усиливаться или усиливаться.

Этот тип управления обратной связью используется с определенной целью, и этот цикл или циклический путь продолжается до тех пор, пока действие не будет завершено. Чтобы остановить или прервать постоянный цикл положительной обратной связи, до завершения целевой деятельности требуется внешний фактор.

Примеры положительной обратной связи:

1. Открытие все большего количества стробированных каналов Na + 2.Привлечение все большего количества факторов свертывания во время образования сгустка при гемостазе.

3. Усиление сокращения матки за счет растяжения самой шейной стенки во время родов.

4. Внезапная потеря 2 л крови из организма приводит к состоянию, при котором сердечная мышца не получает достаточно крови для нормального функционирования. Таким образом, ослабленное сердце будет перекачивать меньше крови в сердечную мышцу, что еще больше снижает эффективность работы сердца.Эти циклические процессы продолжаются, и наступает смерть.

Из этих четырех примеров первые три полезны для организма (с определенной целью для каждого действия), а последний — смертельным. Система управления с положительной обратной связью входит в порочный круг и продолжается до тех пор, пока не произойдет серьезное изменение самой системы.

Свойства системы управления:

• Направление коррекции всегда будет в сторону стабильности.

• После обнаружения ошибки происходит задержка начала исправления.

• Коррекция пропорциональна величине ошибки и изменяется в соответствии с дифференциальной функцией ошибки.

• После исправления всегда остается некоторая остаточная ошибка.

Эффективность той или иной системы управления можно оценить путем расчета выигрыша.

Усиление = Поправка / Остаточная ошибка

Особые свойства или сложности системы управления:

1.Переменное усиление: усиление , то есть , производительность любой гомеостатической системы управления не может быть фиксированной (, например, , усиление рефлекса растяжения является переменным). Изменение усиления полезно для управления колебательными изменениями.

Незатухающие колебания: Гиперактивность механизмов управления иногда может приводить к чрезмерной коррекции. В случае, если высокое усиление сохраняется для состояния, при котором ошибка достаточно мала, это приводит к чрезмерной коррекции, и корректирующее усилие избыточной коррекции снова приводит к еще одной избыточной коррекции.Таким образом, вместо постоянной коррекции значение параметра продолжает двигаться вокруг заданного значения. Это называется незатухающими колебаниями. Clonus — пример незатухающих колебаний.

2. Переменная уставка (сервомеханизм): В разных ситуациях оптимальное значение параметра может меняться. Некоторые механизмы гомеостатического контроля изменяют заданное значение в различных условиях (, например, , оптимальная длина мышцы изменяется, и рефлекс растяжения устанавливает коррекцию соответственно).

3. Упреждающее или упреждающее управление: в этом состоянии исправление выполняется перед ошибкой, в то время как тело ожидает ошибки. Предвидение холода (хотя на самом деле его не существует) перед тем, как погрузиться в воду, и принятие корректирующих мер, предпринимаемых телом, являются примером упреждающего контроля.

4. Сцепление: В организме практически нет какого-либо механизма физиологического контроля, который функционировал бы изолированно. Большинство механизмов управления связаны с одним или многими другими механизмами управления.Таким образом, изменение одного повлияет на другие. Совместные усилия механизмов управления дают наилучший ответ в заданной ситуации. Например, дыхание зависит от уровня кислорода, уровня углекислого газа, уровня ионов водорода, кровообращения, психического статуса и т. Д. Это переплетение механизмов контроля называется связью.

5. Адаптивное управление: переменное усиление, переменная уставка и управление с прогнозированием в совокупности помогают любой системе управления адаптироваться к изменившимся условиям.

Система организма и гомеостаз

Согласно концепции внутренней среды, все системы организма также являются частью внутренней среды. С другой стороны, выживание компонентов систем организма, то есть клеток, зависит от надлежащего содержания внутренней среды. Таким образом, для поддержания гомеостаза системы организма также должны принимать участие в гомеостатических механизмах.

Каждая из наших систем организма, а именно пищеварительная система, система кровообращения, дыхательная система, выделительная система, нервная система, эндокринная система, иммунная система, опорно-двигательный аппарат, покровная система, по-своему способствует поддержанию гомеостаза.Коллективная цель всех систем организма включает —

а. Продолжение адекватной концентрации источников энергии.

г. Адекватная и непрерывная подача окислителей.

г. Ограничьте концентрацию отходов.

г. Поддержание оптимального pH для правильного функционирования.

e. Поддержание концентрации воды, соли и электролитов.

ф. Регулировка объема, давления и температуры в устойчивом диапазоне.

Системы организма не только поддерживают внутреннюю среду, они позволяют организму использовать внешнюю среду для ресурсов и удаления отходов, защищая организм от изменений во внешней среде.

В нашем теле триллионы клеток. Каждая ячейка поддерживает ряд механизмов управления. Когда все эти клетки живут и работают вместе для достижения цели, некоторые бесчисленные механизмы гомеостатического контроля должны находиться в гармонии. Отказ любой из этих индивидуальных систем управления должен быть компенсирован и исправлен, в противном случае это повлияет на общий гомеостатический механизм и физиологическое функционирование.