Fisiologia umana

Feedback negativo e feedback positivo nei sistemi

Nel caso dei sistemi a feedback negativo abbiamo una variabile che agisce sul nostro sistema, viene percepita dal sensore il quale invia il segnale in uscita, nel momento in cui questo segnale in uscita arriva e quindi viene generata una risposta, a feedback negativo mi va a regolare il parametro iniziale.

Nel caso del feedback positivo si va ad amplificare continuamente la risposta, cioè l'amplificatore va a stimolare ancora il sistema nel continuare con la cascata di segnali.

Nel caso del sistema a feedback negativo io vado a controllare e mantenere lo stato di omeostasi mentre nel caso del feedback positivo io vado ad aumentare la divergenza, vado ad amplificare la variabile iniziale.

Nel caso in cui la variabile si trova nell'intervallo desiderato, non è necessario intervenire.

Nel caso in cui la variabile (una variazione di temperatura, quantità di glucosio, variazione di pressione ecc.) si trova fuori dal mio intervallo desiderato, andrò attivare il sensore.

Ossia il recettore collegato a quella variabile. Nel caso della pressione si attiveranno i barocettori, nel caso della temperatura si attiveranno i termocettori ecc. Dunque giranno su questo sensore che è il nostro recettore che manda un segnale al centro di integrazione il quale attiverà gli effettori che vanno ad influenzare poi la variabile iniziale. Con il feedback negativo io riporto la variabile nelle condizioni iniziali.

Es. Immaginiamo che diminuisca la temperatura esterna, in casa abbiamo un termometro che rileva la temperatura all'interno della casa, questo termometro è collegato ad un integratore in cui abbiamo settato un parametro standard di temperatura per la casa. Se la temperatura scende troppo viene percepita e il segnale dal termometro viene mandato all'integratore, quest'ultimo confronta i due parametri - quello settato della casa rispetto alla temperatura esterna - se sono differenti l'integratore fa attivare la caldaia per accendere.

Il riscaldamento e portare la temperatura della casa a quella settata, dopodiché una volta raggiunta la temperatura si spegne la caldaia. Questo è sistema a feedback negativo.

Riguardo il nostro organismo: diminuisce la temperatura esterna, il sensore che percepisce la temperatura è il termocettore localizzato a livello della cute. I termocettori inviano le informazioni al centro di integrazione a livello ipotalamico, se la temperatura si è abbassata (la temperatura standard/fisiologica è di 37°C) l'ipotalamo invia delle vie efferenti di segnalazione che vanno a controllare la muscolatura (contrazione muscolare) creando il brivido che porta la temperatura dell'organismo a quella standard. Attraverso un meccanismo a feedback negativo vado a regolare la mia temperatura corporea: una variabile esterna ha agito sul mio organismo -> attivazione del sensore (in questo caso il termocettore) che invia l'informazione all'ipotalamo che confronta i due.

parametri (quello standard e quello esterno) e se necessario attiva la risposta -> la contrazione muscolare (il brivido) che porta ad aumentare la temperatura.

Il sistema a f. negativo controlla la pressione arteriosa. La pressione arteriosa viene mantenuta in condizioni fisiologiche tra gli 80 e i 120 mmHg. In caso di variazione della pressione arteriosa, questa viene percepita dai barocettori che inviano informazioni a livello del centro di integrazione che si ritrova nel bulbo o midollo allungato e da quest’ultimo viene inviata la via efferente che andrà a controllare sia il cuore sia i vasi sanguigni: vado a variare la frequenza cardiaca e la resistenza periferica agendo sui vasi sanguigni. Nel caso di un aumento della pressione c’è bisogno di generare una vasodilatazione in modo da aumentare la quantità di sangue che passa e quindi ridurre la frequenza cardiaca. Nel caso di un abbassamento avviene il contrario. Quando la variabile controllata è arrivata al parametro standard,

A f. negativo va ad agire sul barocettore informandolo che deve porre fine all'attivazione della cascata, per cui si ritorna nel parametro standard. Questo sistema permetterà, tramite la variazione di pressione che viene percepita dai barocettori o pressocettori, di inviare informazioni a livello del bulbo e da esso viene inviata la via efferente che andrà a controllare la frequenza cardiaca quindi andrà ad agire sul cuore, andrà a controllare la RVP (resistenza vascolare periferica, quindi controllerà vasocostrizione e vasodilatazione delle arteriole) e andrà anche ad agire sulle vene favorendo o meno il ritorno venoso ossia il sangue che ritorna al cuore.

Altro esempio di f. negativo lo ritroviamo nell'acquario. Stabiliamo che la nostra temperatura dell'acqua deve essere di 28°C, se la temperatura scende a 25°C viene attivato il termostato. Il termometro che è collegato al termostato rileva la variazione di temperatura, il

Il termostato attiva la resistenza che fa aumentare la temperatura dell'acqua e riporta il parametro a 30°C, quando la temperatura è arrivata a 30°C si stacca questo sistema. Sia nell'organismo sia in un sistema non biologico possiamo avere un controllo a feedback negativo che ci permette di mantenere l'omeostasi.

Il feedback positivo è un meccanismo che amplifica la nostra variabile, in realtà ci permette di aumentare la divergenza. Uno stimolo iniziale genera una risposta, lo stesso stimolo andrà ad agire nuovamente sulla risposta aumentando continuamente questo tipo di segnalazione, cioè amplificando questo tipo di risposta. (legge la slide) Il feedback positivo amplifica è un meccanismo che non mantiene l'omeostasi bensì amplifica la perturbazione del sistema aumentando il parametro in maniera esponenziale. Esempio di feedback positivo: (legge slide). Un classico esempio di feedback positivo lo vedremo quando parleremo del meccanismo del potenziale di

azione (P.A.): la fase di ascesa di depolarizzazione del potenziale d'azione. Altro esempio sono le contrazioni del parto. Il f. positivo si interrompe solo in caso in cui ci sia un intervento di una variabile esterna. Quando si è in prossimità del parto c'è la discesa del feto che esercita pressione contro la cervice creando una distensione della cervice uterina, ciò stimola il rilascio di ossitocina che è un ormone rilasciato dalla neuroipofisi (parte posteriore dell'ipofisi) che crea le contrazioni del parto. Le contrazioni spingono ancor più il feto contro la cervice uterina, creano un'ulteriore distensione della cervice e stimolazione di un ulteriore rilascio di ossitocina che fa aumentare sempre più le contrazioni del parto. Questo meccanismo a f. positivo si interrompe soltanto con la nascita del bambino (variabile esterna). Tramite i sistemi feedback e in particolare il f. negativo riusciamo a mantenere il nostro.

Organismo in condizioni fisiologiche e quindi di equilibrio. Un'altra sfida della fisiologia, oltre che studiare il concetto di omeostasi o di equilibrio, è quella di avere una visione d'insieme dell'intero organismo. Essa parte dalle molecole, cellule, tessuti, organi per vedere come funziona nel suo insieme l'organismo e vedere come i diversi organi sono correlati tra di loro. Questa correlazione è fondamentale per mantenere lo stato fisiologico.

Da quella che è uno zigote (cellula uovo fecondata dallo spermatozoo) si andrà incontro a processi di divisione cellulare, si formerà la blastocisti, l'embrione, tutta una serie di processi che sono differenziamenti cellulari (proliferazione cellulare, movimenti cellulari) e questo porterà a creare diversi tipi di cellule. Ogni cellula è differente dall'altra per il diverso corredo genico, avrà delle zone di inattivazione del DNA diverse, avranno

funzionidiverse.Nell'immagine vediamo globulo rosso,cellula muscolare e neurone. Sonomorfologicamente diverse: es. globulorosso presenta una forma appiattitasenza nucleo il cui compito è quello ditrasportare ossigeno e parzialmenteanche anidride carbonica grazieall'emoglobina. L'unità funzionale delmuscolo scheletrico è il sarcomero checi permette la contrazione costituitodalle proteine contrattili actina emiosina. Questo per dire che le cellulemuscolari hanno un'organizzazionediversa dal globulo rosso. Allo stessomodo il neurone è differente dalla altrecellule poiché ha il compito di trasmettere le informazioni e si presentacostituito dal dendrite che riceve leinformazioni e il corpo cellulare cheintegra le informazioni e le trasmettetramite l'assone.Ognuna di queste cellule andrà aformare dei tessuti che a loro voltacostituiscono i vari organi. Es. il tessuto muscolare nel cuore e quello del muscoloscheletrico.

Il tessuto muscolare scheletrico lo ritroviamo anche a livello del cuore ma avranno funzioni diverse sia nel cuore che nel muscolo scheletrico. Il tessuto muscolare scheletrico nella muscolatura scheletrica avrà il ruolo di generare il movimento (contrazione muscolare) e a livello del cuore avrà la funzione di pompare il sangue in circolo. Il cuore come organo si inserirà in sistema, quello cardiovascolare, che gli permetterà di collegarsi con i vasi sanguigni e consentire l'interazione tra cuore e vasi. La fisiologia parte dal concetto di molecola che si organizzerà all'interno delle cellule - da un livello chimico si passerà a un livello cellulare - che si organizzeranno a loro volta in tessuti e poi in organi che sono inseriti all'interno del sistema. L'insieme dei sistemi ci permetteranno di comprendere il nostro organismo. Molecola - cellula - tessuti - organo - sistema - organismo Le molecoleche le cellule possono variare notevolmente nelle dimensioni. La differenza di dimensioni è determinata principalmente dalla quantità e dalla disposizione delle molecole all'interno della membrana cellulare. Le molecole come proteine, lipidi e carboidrati sono organizzate in modo specifico all'interno della membrana cellulare. La membrana è composta principalmente da un doppio strato di fosfolipidi, con le teste dei fosfolipidi rivolte verso l'esterno e le code idrofobiche rivolte verso l'interno. Questa struttura a doppio strato crea una barriera selettiva che regola il passaggio delle molecole all'interno e all'esterno della cellula. Le proteine sono inserite nella membrana cellulare e svolgono diverse funzioni, come il trasporto di molecole attraverso la membrana, la comunicazione cellulare e la riconoscimento di altre cellule. I lipidi complessi, come i fosfolipidi e i colesterolo, contribuiscono alla stabilità e alla fluidità della membrana. La diversa organizzazione delle molecole all'interno della membrana può influenzare le dimensioni delle cellule. Ad esempio, le cellule del cervelletto, come le cellule del Purkinje, possono avere una maggiore quantità di proteine e lipidi complessi nella loro membrana, che contribuisce alla loro dimensione più grande rispetto ad altre cellule. In conclusione, la diversa organizzazione delle molecole all'interno della membrana cellulare determina una diversa tipologia di cellule che possono avere dimensioni diverse.