U biologiji i medicini mehanizmi povratnih informacija služe za održavanje različitih stanja ravnoteže unutar sustava. To se naziva i homeostazom. Takve se povratne informacije nalaze u tijelu, na primjer, u održavanju tjelesne temperature i u hormonskom sustavu. Povratna informacija se naziva i povratnom informacijom.
Što je povratna informacija?
Primjer pozitivnih povratnih informacija je mlijeko proizvodnja kod žena koje su nedavno rodile. Dojenje djeteta majčinim dojkama potiče proizvodnju hormona oksitocin. U povratnim informacijama razlikuje se postupak protiv- i zajedničke povratne sprege. U slučaju negativnih povratnih informacija, to su obično negativne povratne informacije. Ovdje izlazna varijabla u sustavu ima inhibicijski učinak na ulaznu varijablu. Pozitivne povratne informacije, s druge strane, pripadaju procesima pozitivnih povratnih informacija. Mehanizam povratne sprege je upravo suprotan mehanizmu negativne povratne sprege. Ovdje izlazna varijabla pojačava ulaznu varijablu. Primjer pozitivne povratne informacije je takozvani Circulus vitiosus.
Funkcija i zadatak
Mehanizmi povratnih informacija ključni su za održavanje ravnoteže unutar različitih tjelesnih sustava. Homeostaza (uravnotežiti) je pak važno da se svi tjelesni procesi odvijaju na fiziološki način. Na primjer, čak i manje fluktuacije u krv pH ima opasne po život posljedice po ljudsko tijelo. Negativna povratna sprega, oblik negativne povratne sprege, važan je element homeostatske kontrolne petlje. Cilj negativne povratne sprege je stabiliziranje određene varijable unutar kontrolne petlje. Negativne povratne informacije javljaju se uvijek kada krajnji proizvod u kontrolnoj petlji djeluje inhibicijski na proizvod na početku reakcijskog lanca. Negativne povratne informacije stoga su samo-reducirajući mehanizam. To spada u osnovne reakcije u regulaciji metabolizma i stoga je dio mnogih procesa u tijelu. Primjer mehanizma negativne povratne sprege je hormonska kontrolna petlja Štitnjača, koja se naziva i tirotropna kontrolna petlja. The Štitnjača proizvodi i skladišti hormoni trijodotironin (T3) i tetraiodotironin (T4). Kada i u čemu koncentracija o hormoni su pušteni u krv određuje hormonska kontrolna petlja. The hipotalamus a hipofiza igraju važnu ulogu u ovoj kontrolnoj petlji. The hipofiza mjere razina hormona štitnjače u krv i oslobađa stimulirajući hormon štitnjače (TSH) kada su nedostaci T3 i T4. TSH, poznat i kao tirotropin, djeluje na stimulirajući rast Štitnjača a također potiče proizvodnju hormona. Suprotno tome, previše štitnjače hormoni u krvi inhibiraju oslobađanje TSH, tako da štitnjača posljedično smanjuje svoju proizvodnju hormoni štitnjače. Pored ove glavne kontrolne petlje, u kontrolnoj petlji štitnjače postoje i druge povratne petlje, poput kontrolne petlje Brokken-Wiersinga-Prummel ili regulacije putem povratne sprege s hipotalamus i tamo proizvedenog hormona za oslobađanje tirotropina (TRH). Pozitivne povratne informacije uvijek su prisutne kada izlazna varijabla u sustavu ima pojačavajući učinak na sebe. Dio je pozitivne povratne informacije. U tijelu je vrlo malo fizioloških mehanizama pozitivne povratne sprege. Primjer pozitivnih povratnih informacija je mlijeko proizvodnja kod žena na porodu. Dojenje djeteta majčinim dojkama potiče proizvodnju hormona oksitocin. To zauzvrat stimulira mlijeko stvaranje u dojkama. Kao rezultat toga, beba pije sve više i više oksitocin posljedično se oslobađa i proizvodnja mlijeka se ponovno povećava. Ako dijete više ne stavlja dojke da pije, razina oksitocina pada, a proizvodnja mlijeka se smanjuje. Patološki procesi pozitivnih povratnih informacija u obliku začaranog kruga češći su u tijelu.
Bolesti i tegobe
Primjer mehanizma pozitivne povratne sprege u tijeku bolesti je srce neuspjeh. Srce kaže se da se neuspjeh javlja kada srce više nije u mogućnosti pružiti volumen krvi potrebne tijelu. Kao rezultat, smanjena je fizička sposobnost. Uobičajeni uzroci srce neuspjeh su srčani napad, visoki krvni tlak or fibrilacija atrija. Oštećenja srčanih zalistaka također mogu rezultirati zastoj srca.Tijelo sada pokušava to nadoknaditi zastoj srca snižavanjem otpora krvi posuđe tako da srce mora pumpati manje sile. Uz to, povećava se kapacitet pumpanja srca u minuti, što znači da srce brže kuca. Međutim, kao rezultat proširenja posuđe, premalo krvi stiže u periferne krvne žile, na primjer u bubrege. U bubreg posuđe, specijalizirane stanice registriraju krvni pritisak i ako je krvni tlak prenizak, uzrokujte njegov porast putem hormonskog kontrolnog kruga, renina-angiotenzin-aldosterona sustav. Da bi se to postiglo, više voda se izlučuje iz urina, tako da krv volumen povećava se, a s tim i pritisak unutar krvnih žila. Za pumpanje povećane krvi volumen kroz tijelo, oštećeno srce sada mora djelovati još veću silu nego prije. The stanje srca pogoršava i zastoj srca povećava. Međutim, bolesti u tijelu mogu nastati i zbog poremećaja u petljama negativne povratne sprege. U upravljačkom krugu štitnjače, poremećaji u povratnoj petlji dovesti bilo kojem hipertireoza or hipotireoza. U autonomiji štitnjače, štitnjača djeluje potpuno neovisno o kontrolnoj petlji. Poremećaj u kontrolnoj petlji također može potaknuti autoimuna bolest. U Gušavost, na primjer, tijelo proizvodi takozvani TSH receptor autoantitijela. Oni imaju isti učinak na štitnjaču kao i TSH hipofiza, tako da ovi TSH receptori autoantitijela dovesti do povećane proizvodnje hormoni štitnjače. Hipofiza tada više nema utjecaja na aktivnosti štitnjače, a cijeli mehanizam negativnih povratnih informacija ostaje potpuno neučinkovit. Rezultat je hipertireoza sa simptomima kao što su gubitak kose, proljev, netolerancija topline, gubitak težine i osteoporoza.