运用控制论原理分析机体的调节活动时,机体的各种功能调节可分为三类控制系统:反馈控制系统、前馈控制系统和非自动控制系统。
(一)反馈控制系统
图1-1 反馈控制系统
反馈控制系统是一个闭环系统(图1-1),在控制部分和受控部分之间存在着双向的信息联系,即控制部分发出信号指示受控部分发生活动,受控部分发出反馈信息返回到控制部分,使控制部分根据反馈信息改变自己的活动,从而对受控部分的活动进行调节。根据受控部分的反馈信息对控制部分的作用(原有效应)不同,可将反馈分为两种:负反馈和正反馈。
反馈信息的效果是减弱控制部分的功能活动,使反馈后的效应向原效应的相反方向变化,这种反馈称为负反馈(negative feedback)。负反馈系统的作用是使系统保持稳态,是可逆的过程,是机体内普遍存在而有效的调节方式。机体内环境之所以能维持稳态,就是因为有许多负反馈的存在和发挥作用。体内激素的分泌、血糖浓度、血压和体温的相对恒定等均是通过负反馈调节实现的。如动脉血压突然升高时,压力感受器就立即将信息通过传入神经反馈到心血管中枢,使心血管中枢的活动发生改变,从而调节心脏和血管的活动,使动脉血压向正常水平恢复;反之,如血压低于正常,则通过负反馈调节使血压恢复正常。
反馈作用与原效应作用一致,起到促进或加强原效应的作用,这种反馈称为正反馈(positive feedback)。人体内正反馈数量有限,在血液凝固和分娩等少数生理过程中有正反馈机制的参与。如当小血管破裂时,各种凝血因子相继激活,最后形成血凝块,将血管破口封住。在病理情况下,如心力衰竭失代偿期、癌症后期机体功能的恶性循环等均有正反馈机制的参与。
(二)前馈控制系统
在生理功能的控制中,还有一种称为前馈(feed forward)的调节活动。在受控部分的状态尚未发生改变之前,机体通过某种监测装置得到信息,以更快捷的方式调整控制部分的活动,用以对抗干扰信号对受控部分稳态破坏,这种调控称为前馈控制。条件反射活动就是一种前馈控制系统的活动,它使机体的反应具有超前性。例如,动物见到食物就会引起涎液分泌,这种分泌比食物进入口中后引起的涎液分泌来得快,而且富有预见性,更具有适应性意义。
(三)非自动控制系统
非自动控制系统是一个开环控制系统,其控制部分不受受控部分的影响,即不存在反馈。在这种情况下,刺激决定着反应,而反应不能改变控制部分的活动。这种控制系统无自动控制的能力,在体内不多见。如在应激反应中,当应激性刺激特别强大时,应激性刺激能导致促肾上腺皮质激素与糖皮质激素的持续分泌,但糖皮质激素在血中浓度升高时不能反馈抑制它们的活动,而肾上腺皮质却能不断地根据应激性刺激的强度做出相应的反应。
思考题
1.兴奋与兴奋性有什么区别?请举例说明。
2.何谓稳态,其生理意义如何?稳态是如何实现的?
3.刺激与反应有什么关系?举例说明组织对刺激的反应形式有哪些。
4.举例说明反应与反射有何区别。
5.人体功能调节过程中神经调节与体液调节是完全独立的。你对此话有何评价?请发表你的观点。
(章 皓)
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