反馈机制-定义，类型，过程，例子，应用

反馈机制Definition

反馈机制是生物体内的生理调节系统，其作用是使机体恢复到正常的内部状态体内平衡．

• 这些机制也在不同的生态系统和动物群中发现。
• 活系系统中的反馈机制以循环的形式发生，有助于维持稳态。
• 反馈机制被激活作为系统中触发输出的变化的结果。
• 生物的生物化学控制系统是由分子、基因等多种成分以及这些成分之间的调节相互作用组成的。
• 当一个组件的激活导致另一个组件的激活时，组件之间的交互可以被指定为积极的。如果一个组件的激活导致另一个组件的失效，则指定为负。
• 反馈机制的概念最初是在控制论中引入的，用来描述控制系统将其输出修改为对输入的响应的能力。
• 在生活系统中，反馈机制或反馈回路可以通过扩增特定的生物途径或功能或通过抑制它来使身体朝向稳态。
• 任何系统中反馈机制最重要的功能是将身体的状态变为稳定状态。
• 反馈机制由三个不同的部分组成;控制中心、探测器和执行器。
• 控制中心是系统的“大脑”，它决定了可变因素应处于的极端范围。
• 探测器或传感器接收输入并集成输入信息，以便将其发送到控制中心。
• 根据输入信号，控制中心决定是否需要调整，并将信号发送给执行器。
• 执行器接收输出并导致适当的变化，以将变量因子维持在其限制内。
• 反馈机制是一个动态的过程，它不断变化，调整各种生理参数。

反馈机制类型

反馈机制有两种类型，取决于输入的变化或生理参数偏离其极限。尽管这些机制对变量变化的反应不同，但循环的组成部分是相似的。

图片来源:OpenStax．

正反馈机制循环

正反馈机制的定义

• 顾名思义，正反馈机制是一种途径，当输出发生偏差时，输出会朝着初始偏差的方向发生更大的变化。
• 正反馈机制放大偏差并给输出带来状态变化。
• 正反馈机制远不如负反馈机制常见，因为它会使身体脱离体内平衡。
• 只要刺激持续，正反馈机制的过程就会逐步放大反应。
• 正反馈循环可以由单个组件(激活其自身的活动)或多个组件(通过直接或间接的交互)组成。
• 在生物过程中，正反馈循环经常被观察到，在需要迅速发生和接近完成的过程中，因为输出倾向于增加刺激的效果。
• 在像人体这样的生命系统中，积极的机制是非常少的，但在生态系统中也可以观察到，比如在水果成熟的情况下。

正反馈机制的步骤/过程/机制

正反馈回路的过程由一个控制系统组成，该系统由不同的部件组成，在一个循环路径中相互刺激或抑制。整个过程可以用系统的组成部分来描述。

1.刺激

• 正反馈环的第一步是刺激触发环以完成一个过程。
• 人体的刺激主要是由不同器官释放的激素，这是一个过程开始的结果。
• 启动正反馈机制的刺激的一个例子是分娩期间的收缩。

2.接待

• 循环的第二步是通过不同的传感器接收刺激，并将信息发送给控制单元。
• 这些受体大多是神经，它们将信号从受刺激的地方发送到控制单元，对人类来说，控制单元就是大脑。

3.处理

• 环路中的下一步是处理由接收器发送给控制单元的信息。
• 控制单元会重视信息以检查刺激是否超出了值的正常范围并提出了输出。
• 在分娩的情况下，大脑接收到子宫壁收缩的信息，然后刺激脑垂体分泌催产素。

4.刺激的进一步激活

• 来自大脑的信息通过不同的神经发送到动作的部位，以诱导对刺激作出反应的输出。
• 在正反馈回路的情况下，来自大脑的信号倾向于在偏离的方向上进一步激活刺激。
• 刺激脑下垂体释放催产素，进一步增加分娩时子宫壁肌肉的收缩，就是这一过程的一个例子。

正反馈机制的例子

1.月经周期

• 在月经周期开始时，卵巢释放雌激素。雌激素作为正反馈回路的刺激物。
• 该信息被送到大脑，然后刺激从下丘脑和从垂体中培养的激素释放促性腺激素释放激素的释放。
• 这些激素是控制单元对刺激的反应而释放出来的。这些激素进一步导致卵巢释放雌激素，这个循环一直持续，直到这些激素的水平增加到足以引起促卵泡激素的释放。
• 促卵泡激素的释放最终导致排卵，最终，月经周期开始。
• 这是正反馈机制的示例，因为一个因子的增加引起输出在相同方向上的移动直到任务完成。

2.分娩

图:正常的分娩是由一个积极的反馈回路驱动的。一个积极的反馈回路会导致身体状态的改变，而不是恢复体内平衡。图片来源:OpenStax．

• 正反馈机制在人类也观察到分娩时，是由婴儿压迫卵巢壁引起的。
• 通过不同的神经，压力传感通过不同的神经，响应，脑刺激垂体以产生催产素。
• 催产素负责子宫肌肉的收缩，导致胎儿向子宫颈运动，进一步增加刺激。
• 正反馈回路持续到婴儿出生。

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负反馈机制循环

负反馈机制的定义

• 负反馈机制或环路是由输出的偏差所刺激的一种通路，它导致输出向与初始偏差相反的方向变化。
• 在控制单元解释偏差程度后，负反馈机制将变量因素推向稳定状态或内稳态。
• 负反馈回路比它们倾向于稳定系统，更常见。
• 环路检测到输出的变化，并向相反的方向行动，以抵消引起变化的刺激。
• 这些环在两个条件下激活;当变量的值高于正常值时，必须被触及，并且当变量的值低于正常值并且必须被提升。
• 负反馈机制作为内稳态的一部分，通过抵消刺激，使变量回到正常水平，首先导致偏差。
• 与正反馈机制一样，负反馈机制也包含不同的组件，它们共同帮助维持稳定的状态。

负反馈机制的步骤/过程/机制

负反馈机制的过程与正反馈循环的过程相似，因为这个过程是由刺激激活的，最终导致那些刺激趋于无效的变化。整体过程可以描述如下：

1.刺激

• 负反馈循环的第一步是由于生理参数偏离正常值而产生的刺激。生理参数的偏差可能出现在任何一个极端。
• 这种偏差可能需要激活或抑制身体的不同生理活动来维持正常状态。
• 最常见和最容易理解的刺激是体温偏离正常极限的变化。

2.接待

• 生理参数的变化由控制单元通过存在于身体不同部位的不同受体接收。
• 参与刺激传递的一些常见感受器包括神经和其他热感受器。

3.处理

• 环路的控制单元是首先确定生理参数的变化是否需要激活环路的变化。
• 根据偏离的方向，大脑会通过不同的机制发出信号来撤销这些变化。
• 在体温变化的情况下，大脑下丘脑的一组细胞起到了控制单元的作用。

4.抵消刺激

• 作为循环的最终步骤，控制单元发送信号以使效果无效地导致生理因素的变化。
• 这些变化可以是不同类型的，针对身体的不同部位。信息通过神经系统发送到不同的器官。
• 在体温下降的情况下，下丘脑会发出信号，导致颤抖、血管收缩和行为变化，比如蜷缩起来。
• 这些活动导致体温的增加，然后抑制环路，该过程完整，直到体温再次降低。

负反馈机制的例子

1.调节血糖水平

• 血液中的葡萄糖水平是由负反馈机制控制的。
• 如果血糖水平超出正常范围，更多的葡萄糖会被肠道吸收，并以糖原的形式储存在肝脏中。
• 胰岛素的转化和保存是由胰腺释放的胰岛素控制的。胰岛素刺激肌肉和肝脏吸收葡萄糖。
• 如果血糖水平降低，血液中需要更多的葡萄糖，胰岛素的释放就会受到抑制，降低血糖的吸收。

图:调节血糖水平。图片来源:OpenStax．

2.温度调节

• 恒温动物调节体温是人体负反馈机制的另一个经典例子。
• 当身体温度超过正常水平时，大脑会向身体的不同器官发出信号，比如皮肤，以汗液的形式释放热量。
• 这些生理活性最终温度下降到负反馈机制的路径关闭的点。
• 如果体温超过正常值，则发生类似的过程以维持稳态。

图:在负反馈循环中，一种刺激——一种偏离设定值的刺激——通过一种使身体恢复内稳态的生理过程被抵制。(a)负反馈回路有四个基本部分。(b)体温受负反馈调节。图片来源:OpenStax．

反馈机制的应用

反馈机制在不同的系统和地区具有不同目的的应用。

1. 在生物学中，反馈机制参与维持生物和生态系统的内稳态。正反馈机制和负反馈机制都涉及稳态，但负反馈机制更为常见。
2. 在数学和动态系统中，反馈机制被用来根据应用的需要改变不同系统的行为。
3. 利用正反馈和负反馈机制对气候科学进行了不同的研究，以观察其对大气、海洋和陆地的影响。
4. 反馈机制最常见的应用是在电子工程中，在放大器、振荡器和逻辑电路等元件中使用反馈机制。

积极的反馈vs消极反馈(8个关键区别)

特征	积极的反馈	负面的反馈
定义	正反馈机制是一种途径，当输出出现偏差时，输出会在初始偏差的方向上发生更大的变化。	负反馈机制或环路是由输出的偏差所刺激的一种通路，它导致输出向与初始偏差相反的方向变化。
对体内平衡的影响	阳性反馈机制分解了身体的稳态系统。	负反馈机制的作用是维持体内环境的稳定。
发生	正反馈机制并不常见，只在特定的情况下才会出现。	负反馈机制更常见并且发生在体内的不同器官和系统中。
稳定	正反馈机制不太稳定。	负反馈机制更加稳定。
效果	在具有正反馈机制的系统中，有效输入是通过反馈信号增加实际输入来增加的。	在具有负反馈机制的系统中，当反馈信号抑制实际输入时，有效输入会减少。
外部中断	正反馈机制可能需要外部中断。	负反馈机制不需要外部中断。
变化	它增强了生理因素的变化。	它能抵抗生理因素的变化。
例子	在人类分娩和果实成熟过程中观察到自然界的正反馈机制。	在体温调节和维持血糖水平过程中，观察到负反馈机制。

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