正および負のフィードバックメカニズムとは、ある変数の値を別の変数に直面して調整し、初期変数の値の変化を増減させるプロセスを指します。生物学では、フィードバック メカニズムは、恒常性を維持する生物に関連しています。
ホメオスタシスとは、生物がその内部プロセスを調節して特定の平衡状態を達成する傾向を指します。ホメオスタシスは、体の多くの部分が協力して、酸素含有量、インスリンレベル、ドーパミンの寿命など、生物学的変数の値を調節した結果です.正と負のフィードバック メカニズムの違いは、変数の調整の方向に関連しています。
正のフィードバック ループは変数の変化を拡大し、負のフィードバック ループは変数の変化を最小限に抑えます。
ヒトにおける正のフィードバック メカニズムの例は、分娩中のオキシトシンの産生です。分娩中の収縮により、オキシトシンが産生されます。オキシトシンのレベルが上昇すると、より多くの収縮が刺激され、より多くのオキシトシンが生成され、より多くの収縮が引き起こされます。負のフィードバック メカニズムの例は、血糖の調節です。血糖値の上昇は、体内の受容体によって感知されます。それに応じて、膵臓は、グルコースレベルが正常に戻るまで、より多くのインスリンを生成します.したがって、生物学における正および負のフィードバック メカニズムは、生物が恒常性を達成するために必要な正確なバランスをとる行為を構成します。
フィードバック メカニズムのスケッチ
ポジティブまたはネガティブなフィードバックプロセスは、刺激、受容体、入力、出力、および応答の5つの主要な要素を持つものとして表すことができます。 刺激 調整される変数に変化をもたらすものです。受容体は、変数の最初の変化を検出するエンティティを指します。入力とは、センサーから適切な反応を決定する制御センター (脳など) に移動する情報を指します。出力は、コントロール センターがシステムに送り返す信号です。最後に、応答は元の変数を調整するシステムのアクションです。
フィードバック メカニズムは、これら 5 つの主要な要素から構成されるものとして表すことができます。正と負のフィードバック ループの違いは、制御対象の変数に対する応答の影響にあります。正のフィードバック ループでは変数の変化が増加し、負のループでは変数の変化が減少します。
正のフィードバック ループの非常に単純な例を次に示します。ライブ マイクをスピーカーに向けます。甲高い嘆きの音は、マイクが環境内の周囲のノイズを拾い、その音をスピーカーから再生するために送信し、マイクがそれを拾い、スピーカーからより多くの音を生成するなどの結果です。ループは、元のオーディオ信号を増幅して、マイクを使用したことがある人なら誰でも知っている大きな嘆きの音を生成します。負のフィードバック ループの簡単な例は、家のサーモスタットです。サーモスタットが周囲の空気を感知してオン/オフし、家の中を一定の温度に保ちます。このフィードバック メカニズム は、調整変数の変化を最小限に抑えようとするため、負のフィードバック メカニズムとなります。
生物学的フィードバック メカニズム
すべての生物は、特定の生物学的変数を特定の値に保つことに依存しています。生物がその生物学的変数を調節して平衡状態に達する傾向は、ホメオスタシスと呼ばれます。生物はフィードバック機構を使って恒常性を維持しています。ほとんどの生物学的プロセスは、変数の変化を最小限に抑えて特定の範囲内に保つことに依存しているため、生物に見られるほとんどのフィードバック メカニズムは否定的です。
生物には正のフィードバックループの例がいくつかあります.1つの例は、樹木の果実の成熟の現象です.いくつかの果物を生産する木は、一度にすべての果物を熟す傾向があり、通常はあまり視覚的に表示されません.りんごの木は、一晩で未熟から完全に熟すように見えます。最初の果実が熟すと、その皮からエチレンと呼ばれる化学物質を分泌し、周囲の果実を成熟させます.その後、これらの果実はより多くのエチレンを生成し、元の成熟した果実からさざ波が立つ波のように、成熟が木全体に広がります.この正のフィードバック メカニズムは、果実をより早く成熟させるために作物をエチレンで処理する果実生産に利用されています。
正のフィードバック メカニズムの別の例は、人間の血液凝固です。組織への損傷は、血小板産生を刺激する化学物質を放出します。血小板はより多くの化学物質を放出し、血液が凝固するまでより多くの血小板を産生します.ある種の血液凝固障害は、この正のフィードバック ループの機能不全から生じます。
対照的に、負のフィードバック ループは、生物ではより一般的です。人間の負のフィードバックの例は、体温調節です。人間は吸熱生物です。つまり、内部プロセスを通じて体温を調節します。通常の人間の体温は約 98.6°F です。体が熱くなると発汗し、血管が拡張して余分な熱を放出します。逆に、体が冷えすぎると、血管が収縮して熱の放射を防ぎます。
生体における負のフィードバックのもう 1 つの例は、血圧の調節です。血圧は、血液を送り出すのに十分なほど高くなければならず、血管が損傷するほど高くなってはなりません。圧受容器 (圧力を検出する細胞) は、血圧レベルを監視してそれらを抑制します。血圧が高すぎると、化学物質が脳に送られ、心拍数が遅くなり、血管が拡張します。血圧が低すぎると、脳は心拍数を上げて血管を収縮させます。これらのメカニズムの相互作用により、人間は一定の血圧を維持することができます.
要約すると、正および負のフィードバックメカニズムは、別の変数に直面して変数の値の変化を調整するメカニズムです。正のフィードバック メカニズムでは変数の変化が増加し、負のフィードバック メカニズムでは変数の変化が減少します。生物では、正および負のフィードバック メカニズムにより、生物は内部環境を調節し、恒常性を達成することができます。
