Независимо от того, отдыхаете ли вы или занимаетесь спортом, физиологические функции должны оставаться в узком диапазоне, чтобы вы могли выжить. Циклы отрицательной обратной связи работают для поддержания физиологических параметров, таких как частота сердечных сокращений в этом целевом диапазоне или гомеостатическая уставка. Например, согласно данным Национального института здравоохранения, средняя частота сердечных сокращений в покое должна оставаться от 60 до 100 ударов в минуту. Без петель отрицательной обратной связи было бы мало регулирования важных физиологических функций.
Фон
Петля отрицательной обратной связи работает, регулируя выходной сигнал, такой как сердечный ритм, в ответ на изменение входного сигнала, такого как кровяное давление. Базовая петля состоит из рецептора, центра управления и эффектора. Если вы находитесь в состоянии покоя и ваше кровяное давление повышается, рецепторы давления в ваших сонных артериях обнаруживают это изменение в поступлении и посылают нервные импульсы в мозговое вещество вашего мозга или контрольный центр. Это сигнализирует мозгу о сокращении нервных импульсов, которые стимулируют сердечную мышцу, эффектор, сокращаться. Ваше сердце сжимается медленнее, а ваша частота сердечных сокращений или частота сердечных сокращений снижаются, в результате чего артериальное давление снижается до целевого уровня.
Упражнения и частота сердечных сокращений
Когда вы занимаетесь спортом, ваши мышечные ткани преобразуют питательные вещества, такие как глюкоза, в химическую энергию в процессе, называемом аэробным клеточным дыханием. Аэробное дыхание требует кислорода, поэтому ваши мышечные ткани нуждаются в большем количестве кислорода, чтобы поддерживать более высокий выход энергии при тренировках. Кислород поступает в легкие и связывается с гемоглобином в крови, который переносит его в мышечную ткань. Ваше тело увеличивает частоту сердечных сокращений и кровяное давление при выполнении упражнений, чтобы увеличить приток крови к мышечной ткани и удовлетворить возросшую потребность в кислороде.
Упражнение и отрицательная обратная связь
Увеличение частоты сердечных сокращений и артериального давления при физической нагрузке не является физиологически ненормальным; Ваше тело увеличивает приток крови к мышечной ткани в ответ на повышенную потребность в кислороде. Поэтому гомеостатические уставки частоты сердечных сокращений и артериального давления «сбрасываются» выше. Например, при активной физической нагрузке частота сердечных сокращений может возрасти до 200 ударов в минуту в зависимости от вашего возраста и уровня физической подготовки, согласно данным клиники Кливленда. Циклы отрицательной обратной связи затем поддерживают частоту сердечных сокращений и артериальное давление в этих новых более высоких целевых диапазонах. После того, как вы тренируетесь, ваши мышечные ткани больше не потребляют столько кислорода, и ваши гомеостатические уставки возвращаются к исходным целевым диапазонам.
Соображения
При выполнении упражнений петли отрицательной обратной связи поддерживают гомеостатические уставки, отличные от частоты сердечных сокращений и артериального давления. Например, pH вашей крови должен оставаться в узком диапазоне от 7, 35 до 7, 45, чтобы происходили важные физиологические процессы. Когда вы занимаетесь спортом, ваши мышечные ткани потребляют кислород и вырабатывают углекислый газ в качестве отходов. Углекислый газ является кислым, и когда он накапливается в вашем организме, pH вашей крови снижается. Хеморецепторы в ваших кровеносных сосудах обнаруживают это изменение pH и сигнализируют вашему мозгу об увеличении частоты дыхания легких, чтобы вы быстрее выдыхали избыток углекислого газа и повышали pH своей крови до целевого диапазона.
