समस्थिति और प्रतिपुष्टि नियंत्रण

शरीर विज्ञान का संगठनात्मक विचार: कैसे जानवर निरंतर गड़बड़ी के खिलाफ अपनी आंतरिक पर्यावरण की स्थितियों को स्थिर रखते हैं, सेंसर, नियंत्रकों और प्रभावकों से निर्मित प्रतिपुष्टि लूप का उपयोग करके।

Definition

समस्थिति बाहरी और आंतरिक गड़बड़ी के बावजूद अपेक्षाकृत स्थिर आंतरिक पर्यावरण का रखरखाव है, जिसे नियंत्रण प्रणालियों द्वारा प्राप्त किया जाता है — मुख्य रूप से नकारात्मक प्रतिपुष्टि लूप जो सेंसर, एकीकृत केंद्रों और प्रभावकों को जोड़ते हैं — जो निर्धारित बिंदुओं से विनियमित चर के विचलन का पता लगाते हैं और उनका विरोध करने के लिए कार्य करते हैं।

Scope

यह विषय समस्थिति के सिद्धांत और इसे प्राप्त करने वाली नियंत्रण प्रणालियों को शामिल करता है: आंतरिक पर्यावरण की अवधारणा और उसका विनियमन, नकारात्मक और सकारात्मक प्रतिपुष्टि लूप की संरचना, निर्धारित बिंदु और उनका समायोजन, और तंत्रिका और अंतःस्रावी प्रभावकों का एकीकरण। यह समस्थिति को शरीर विज्ञान के एकीकृत ढांचे के रूप में मानता है और जांच करता है कि तापमान, रक्त गैसें, आयन और ईंधन जैसे विनियमित चर कैसे स्थिर होते हैं। कवरेज तुलनात्मक और वैचारिक है।

Core questions

• स्थिर आंतरिक पर्यावरण बनाए रखने का क्या अर्थ है?
• प्रतिपुष्टि लूप की संरचना कैसी होती है, और नकारात्मक प्रतिपुष्टि इतनी सामान्य क्यों है?
• निर्धारित बिंदुओं की क्या भूमिका है, और क्या वे बदल सकते हैं?
• अपनी अस्थिर करने वाली प्रवृत्ति के बावजूद सकारात्मक प्रतिपुष्टि कब उपयोगी होती है?

Key theories

समस्थिति और आंतरिक पर्यावरण की स्थिरता

जानवर अपने शरीर के तरल पदार्थों की संरचना और अन्य आंतरिक स्थितियों को लगभग स्थिर रखने के लिए विनियमित करते हैं, यह विचार बर्नार्ड के आंतरिक पर्यावरण में निहित है और कैनन द्वारा समस्थिति नाम दिया गया है, जो शरीर विज्ञान के संगठनात्मक सिद्धांत के रूप में कार्य करता है।

नकारात्मक प्रतिपुष्टि नियंत्रण

विनियमित चर नकारात्मक प्रतिपुष्टि लूप द्वारा स्थिर होते हैं जिसमें सेंसर एक निर्धारित बिंदु से विचलन का पता लगाते हैं और प्रभावक इसे उलटने के लिए कार्य करते हैं, जबकि कभी-कभी सकारात्मक प्रतिपुष्टि स्व-प्रवर्धित प्रक्रियाओं को पूरा करती है।

Mechanisms

एक समस्थितिक नियंत्रण प्रणाली में एक सेंसर होता है जो एक विनियमित चर की निगरानी करता है, एक एकीकृत केंद्र होता है जो इसकी तुलना एक निर्धारित बिंदु से करता है, और प्रभावक होते हैं जो विचलन को ठीक करने के लिए कार्य करते हैं। नकारात्मक प्रतिपुष्टि में, जो प्रमुख तरीका है, चर में कोई भी परिवर्तन उन प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करता है जो इसका विरोध करते हैं, इसे निर्धारित बिंदु की ओर लौटाते हैं और इसे एक संकीर्ण सीमा के भीतर रखते हैं; उदाहरणों में शरीर के तापमान, रक्त गैसों, आयनों, रक्त शर्करा और द्रव संतुलन का नियंत्रण शामिल है, जो अक्सर संयुक्त तंत्रिका और अंतःस्रावी प्रभावकों के माध्यम से होता है। निर्धारित बिंदु निश्चित नहीं होते हैं: उन्हें रीसेट किया जा सकता है, जैसे कि जब बुखार में तापमान निर्धारित बिंदु बढ़ता है या अनुकूलन के साथ बदलता है। सकारात्मक प्रतिपुष्टि, जिसमें प्रतिक्रिया मूल परिवर्तन को बढ़ाती है, का उपयोग तंत्रिका आवेगों या उन घटनाओं को चलाने के लिए कम ही किया जाता है जिन्हें तेजी से पूरा करना होता है। कई लूपों की अतिरेकता और एकीकरण शारीरिक विनियमन को उसकी स्थिरता प्रदान करते हैं।

Clinical relevance

समस्थितिक और प्रतिपुष्टि ढांचा शारीरिक विनियमन की व्याख्या और इसकी विफलता से आंतरिक पर्यावरण में गड़बड़ी कैसे होती है, इसका आधार है। यह प्रविष्टि शैक्षिक संदर्भ सामग्री है और चिकित्सा मार्गदर्शन प्रदान नहीं करती है।

History

क्लाउड बर्नार्ड की उन्नीसवीं सदी की आंतरिक पर्यावरण की स्थिरता की अवधारणा को वाल्टर कैनन ने विकसित किया था, जिन्होंने 1932 में समस्थिति शब्द गढ़ा था, और नियंत्रण-सिद्धांत के विचारों ने बाद में प्रतिपुष्टि विनियमन को औपचारिक रूप दिया, जिससे समस्थिति आधुनिक शरीर विज्ञान का केंद्रीय संगठनात्मक सिद्धांत बन गया।

Key figures

• Claude Bernard
• Walter Cannon
• Knut Schmidt-Nielsen
• Arthur Guyton

Seminal works

• cannon1932
• hill2016
• randall2002

Frequently asked questions

शरीर में नकारात्मक प्रतिपुष्टि इतनी महत्वपूर्ण क्यों है?

नकारात्मक प्रतिपुष्टि स्वचालित रूप से एक विनियमित चर के अपने निर्धारित बिंदु से किसी भी विचलन का विरोध करती है, जो तापमान, रक्त शर्करा और आयन स्तर जैसी स्थितियों को निरंतर बाहरी दिशा के बिना स्थिर रखती है।

क्या शरीर कभी सकारात्मक प्रतिपुष्टि का उपयोग करता है?

हाँ, लेकिन कम। सकारात्मक प्रतिपुष्टि एक परिवर्तन को बढ़ाती है और इसका उपयोग उन प्रक्रियाओं को चलाने के लिए किया जाता है जिन्हें तेजी से पूरा करना होता है, जैसे कि तंत्रिका आवेग का बढ़ता चरण, स्थिरता बनाए रखने के बजाय।