2. Εσωτερικό περιβάλλον
Claude Bernardt (1865): Η διατήρηση ενός σταθερού
εσωτερικού περιβάλλοντος είναι προϋπόθεση για την
ύπαρξη της ζωής (τόσο για τους μονοκύτταρους όσο
και για τους πολυκύτταρους οργανισμούς).
Φανταστείτε π.χ. μια αμοιβάδα που δεν
μπορεί να ρυθμίσει ωσμωτικά το
εσωτερικό της περιβάλλον ή έναν
άνθρωπο που δεν μπορεί να διατηρήσει
σταθερή θερμοκρασία σώματος ή τη συγκέντρωση της
γλυκόζης στο αίμα.
3. Ομοιόσταση
Ο όρος ομοιόσταση είναι δημιούργημα του διάσημου
φυσιολόγου Walter Cannon (1929).
Σύμφωνα με τη θεώρηση που διατύπωσε ο Cannon
ομοιόσταση είναι η συντονισμένη διαδικασία μέσω της
οποίας διατηρείται σχετικά σταθερό το εσωτερικό
περιβάλλον ενός οργανισμού αποκρινόμενο στις αλλαγές
που πραγματοποιούνται στο εξωτερικό περιβάλλον
(συνεχής εξισορρόπηση).
Η διαδικασία αυτή προϋποθέτει την ύπαρξη
ανατροφοδοτικών μηχανισμών.
Λειτουργία της είναι η διατήρηση των παραμέτρων του
εσωτερικού περιβάλλοντος μέσα σε στενό εύρος τιμών
συμβατών με τη διατήρηση της ζωής.
5. Ελεγχόμενοι Παράμετροι
(ενδεικτικά)
Συγκέντρωση θρεπτικών μορίων (π.χ. γλυκόζη)
Συγκέντρωση O2 και CO2
Συγκέντρωση αποβλήτων
pH
Συγκέντρωση νερού, αλάτων, και άλλων ηλεκτρολυτών
Όγκος και Πίεση αίματος
Θερμοκρασία
6. Αποτελέσματα
Διατάραξη ομοιόστασης λόγω στρες
Επιτυχής προσπάθεια (αλλόσταση - επιτυχής
προσαρμογή: αποκατάσταση ομοιόστασης)
Ανεπιτυχής προσπάθεια (ανεπιτυχής προσαρμογή ως
συνάρτηση του μεγάλου αλλοστατικού φορτίου:
ασθένεια ή και θάνατος)
9. Ρυθμιστικά συστήματα
Το γεγονός ότι συγκεκριμένες φυσιολογικές παράμετροι
όπως το pH του αίματος, η γλυκόζη του αίματος, η
θερμοκρασία του σώματος κ.λπ. επιδέχονται ομοιοστατική
ρύθμιση υπονοεί:
α. την ύπαρξη ενός συστήματος παρακολούθησης των
αλλαγών του εξωτερικού περιβάλλοντος
β. την ύπαρξη ενός μέσου ερμηνείας και απαρτιώσης του
συνόλου των αισθητικών πληροφοριών για τον καθορισμό της
καταλληλότερης απόκρισης και
γ. την ύπαρξη αποτελεσματικών μηχανισμών για την
αντιμετώπιση των προκαλούμενων αλλαγών με προοπτική τη
διατήρηση των εσωτερικών παραμέτρων σε αποδεκτά όρια.
10. Μηχανικό παράδειγμα
ρυθμιστικού συστήματος
Response
No heat
produced
Room
temperature
decreases
Heater
turned
off
Set point
Too
hot
Set
point
Control center:
thermostat
Room
temperature
increases
Heater
turned
on
Too
cold
Response
Heat
produced
Set
point
α
α
β
γ
γ
11. Φυσιολογικό παράδειγμα
ρυθμιστικού συστήματος
Εσωτερικός
θερμοστάτης (36-37)
Αύξηση
θερμοκρασίας
σώματος ανάλογα
με το περιβάλλον
Διόρθωση
θερμοκρασίας
σώματος
Διόρθωση
θερμοκρασίας
σώματος
Μείωση
θερμοκρασίας
σώματος ανάλογα
με το περιβάλλον
Θερμοστάτης
στον υποθάλαμο
Θερμοστάτης
στον
υποθάλαμο
1. Ιδρωτοποιοί αδένες
2. Αγγειοδιαστολή
1. Αγγειοσυστολή
2. Ανόρθωση
τριχών
3. Μυϊκός τρόμος
Υποθάλαμος
13. Ρυθμιστικά συστήματα
Είναι σαφές πως το ΚΝΣ συγκεντρώνει όλα αυτά τα
χαρακτηριστικά για να παίξει το ρόλο ενός
αποτελεσματικού ρυθμιστικού συστήματος (που
μεταφέρει μηνύματα με εξαιρετικά μεγάλη ταχύτητα σε
συγκεκριμένες θέσεις, βλ. νευρικές ώσεις).
Αντίστοιχο ρόλο φαίνεται να διαδραματίζει και το
ενδοκρινικό σύστημα (που μεταφέρει μηνύματα με
σαφώς μικρότερη ταχύτητα, τα μηνύματα αυτά
μεταδίδονται με τη βοήθεια του κυκλοφορικού
συστήματος σε σαφώς μεγαλύτερη έκταση).
14. Βέβαια δεν αποκλείεται κάποιος ιστός ή όργανο να
ανταποκρίνεται άμεσα στις περιβαλλοντικές αλλαγές
ανεξάρτητα από τον νευρικό ή / και ενδοκρινικό έλεγχο
Το εύρος και η έκταση του αποτελέσματος είναι
μικρότερη από τα άλλα δύο είδη.
17. Το ερέθισμα δραστηριοποιεί κάποιους υποδοχείς του
τετρακέφαλου μυ
Μεταφορά μηνύματος από τον αισθητικό νευρώνα
Επεξεργασία μηνύματος σε επίπεδο νωτιαίου μυελού
Δραστηριοποίηση κινητικού νευρώνα
Απόκριση εκτελεστικού οργάνου (τετρακέφαλου
μηριαίου)
Έκταση κνήμης
18. Κυβερνητική: Θεωρία ελέγχου
Το 1948 ο Norbert Wiener [Κυβερνητική ή Έλεγχος και
Επικοινωνία σε Ζώα και Μηχανές] περιέγραψε τη
σχετική θεωρία έχοντας κατά νου την περίπτωση ενός
συστήματος που ελέγχει την εσωτερική λειτουργία μιας
μηχανής (σερβομηχανισμός), αλλά γενικότερα
προσφέρεται για τη μελέτη κάθε συστήματος που
διαθέτει εσωτερική δομή.
Η θεωρία αυτή περιέγραφε με μαθηματικούς όρους τη
συμπεριφορά ενός πολύπλοκού συστήματος ελέγχου.
19. Ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί
Από τη θεωρία του Wiener προέκυψε μια ιδιαίτερα
σημαντική έννοια, αυτή του ανατροφοδοτικού ελέγχου (της
ανάδρασης).
Η έννοια αυτή είναι δύσκολο να περιγραφεί χωρίς τη χρήση
διαγραμμάτων και παραδειγμάτων.
Φανταστείτε ένα υδατόλουτρο όπου η θερμοκρασία του
ελέγχεται από ένα θερμοστάτη και ρυθμίζεται π.χ. στους
37˚C. Οποτεδήποτε η θερμοκρασία του λουτρού μειωθεί
κάτω από την επιθυμητή θερμοκρασία ενεργοποιείται ένας
θερμαντήρας που την ανεβάζει και οποτεδήποτε υπερβαίνει
την επιθυμητή θερμοκρασία διακόπτεται η λειτουργία του.
20. Μηχανισμοί ανάδρασης
Θετικοί ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί: έχουν την τάση
να μεγεθύνουν την απόκλιση του «σφάλματος» από την
επιθυμητή τιμή και επομένως δημιουργούν συνθήκες
αποσταθεροποίησης του συστήματος, γι’ αυτό και
ΠΡΕΠΕΙ να υπάρχει μηχανισμός που να τον διακόπτει.
Δεν είναι τόσο συνηθισμένοι μηχανισμοί.
Αρνητικοί ανατροφοδοτικοί μηχανισμοί: έχουν την
τάση να αμβλύνουν την απόκλιση του «σφάλματος»
από την επιθυμητή τιμή και επομένως δημιουργούν
συνθήκες σταθεροποίησης του συστήματος.
25. Παράδειγμα αρνητικής ανάδρασης
Νευρικά κύτταρα που
παρακολουθούν τις
διακυμάνσεις της Τ
Αγγεία, μύες κ.λπ.
Κέντρο ελέγχου της
θερμοκρασίας
Ρύθμιση
θερμοκρασίας
Μείωση απώλειας θερμότητας
29. Εκτός από τους προηγούμενους τρόπους επικοινωνίας
υπάρχουν και τρόποι επικοινωνίας μεταξύ ατόμων του
ιδίου είδους (με φερομόνες) και μεταξύ ατόμων
διαφορετικών ειδών (με αλλομόνες)
47. Να θυμάστε ότι:
Οι αντιλήψεις μας
Ο τρόπος σκέψης μας
Τα συναισθήματα μας
Τα βιώματα μας
Η συμπεριφορά μας και
Οι αποκρίσεις μας σε ερεθίσματα του περιβάλλοντος
επηρεάζουν ανώτερες εγκεφαλικές περιοχές που με τη
σειρά τους επηρεάζουν τον άξονα Υποθαλάμου -
Υπόφυσης
52. Μηχανισμοί δράσης ορμονών
Κατά κανόνα οι δράσεις των πεπτιδορμονών βαίνουν
κυρίως μέσω δεύτερων και τρίτων μηνυμάτων (βλ.
αντίστοιχους μηχανισμούς νευροδιαβιβαστών)
Κατά κανόνα οι δράσεις των στεροειδών και
θυρεοειδικών ορμονών βαίνουν κυρίως μέσω της
ενεργοποίησης γενωμικών μηχανισμών (π.χ. μέσω
επαγωγής ή αναστολής σύνθεσης πρωτεϊνών)
58. Ορμόνες φλοιού επινεφριδίων
Αναφέρονται γενικά ως κορτικοστεροειδή, και
διακρίνονται σε:
α) αλατοκορτικοειδή π.χ. αλδοστερόνη (στη
σπειδοειδή ζώνη), που ρυθμίζουν τους ηλεκτρολύτες
και την ισορροπία του νερού στο σώμα
β) γλυκοκορτικοειδή π.χ. κορτιζόλη (στη στηλιδωτή
ζώνη), που επιδρούν στο μεταβολισμό των
υδατανθράκων (κυρίως), των λιπών και
των πρωτεϊνών
γ) κορτικοειδή του φύλου (δικτυωτή ζώνη) που
επηρεάζουν τα δευτερογενή χαρακτηριστικά του φύλου