HOMEOSTASIS DEFINED

A melegvérű állatok, például az ember egyik jellemzője, hogy képesek a környezeti hőmérséklettől eltérő testmaghőmérsékletet fenntartani. Az emberi test átlagos hőmérséklete 37 °C (98,6 °F), és a test meglehetősen sok energiát fordít arra, hogy ez a hőmérséklet viszonylag állandó maradjon; ezt nevezzük a testhőmérséklet beállítási pontjának. A testben a különböző rendszerek számára különböző beállítási pontok találhatók. Például a glükóz (vércukor) beállítási pontja 85 mg/dl, a nátrium beállítási pontja pedig 142 mmol/l. A szervezet számos szervet és szervrendszert használ arra, hogy bizonyos változók a lehető legközelebb maradjanak a beállított értékükhöz, vagy legalábbis a normál tartományon belül maradjanak. Az emberi test például ruházat nélkül is figyelemre méltó módon képes a testhőmérsékletet 98°F és 100°F között tartani, még akkor is, ha 68°F és 130°F közötti környezeti feltételek közé kerül. Hogyan marad a test meleg 68°F-on és hűvös 130°F-on?

A meleg megőrzése érdekében a test fokozhatja az anyagcserét, el tudja terelni a véráramlást a felszíntől, vagy az izmokat remegésre késztetheti. Mindezek a mechanizmusok hőt termelnek. Persze használhatjuk magasabb kognitív képességeinket is, és felöltözhetünk. Hogy hűvös maradjon, a test vízcseppeket bocsát ki a bőr felszínén, izzadságot képezve, amelyek a víz elpárolgása során a hő elvezetésére hatnak. A legérdekesebb talán az, hogy az izzadás, a borzongás és a véráramlás elterelése automatikusan történik; más szóval, nem tudatosan irányítjuk őket, csak úgy tűnik, hogy megtörténnek. Az emberi testnek ezt az automatikus tulajdonságát a változók szabályozására Claude Bernard figyelte meg és határozta meg 1854-ben. Majd 1926-ban Walter Cannon ezt a folyamatot homeosztázisnak nevezte el. A homeosztázis, mint sok más tudományos szó, görög eredetű, ahol a homeo jelentése “hasonló vagy azonos”, a sztázis pedig “mozdulatlanságot vagy változatlanul maradást” jelent. A homeosztázis tehát definíció szerint a szervezet azon képessége, hogy a külső világ (külső környezet) változása ellenére is képes viszonylag stabil belső állapotokat (belső környezet) fenntartani. A belső környezetet a sejteket körülvevő folyadékként definiáljuk.

Amint azt majd kifejtjük, az emberi test rendkívül összetett kölcsönhatások sokaságán megy keresztül a homeosztázis fenntartása érdekében, biztosítva, hogy a rendszerek úgy működjenek, hogy a különböző változókat a normális tartományokon belül tartsák. Ezek a kölcsönhatások elengedhetetlenek a szervezet túléléséhez. A homeosztázis fenntartásának képtelensége halálhoz vagy olyan betegségekhez vezethet, mint a cukorbetegség, a kiszáradás, a hipertermia vagy akár az allergiás reakciók.

HOMEOSTATIKUS KONTROLLRENDSZEREK

A homeosztázis működésének magyarázatához térjünk vissza a testhőmérséklet fenntartása érdekében bekövetkező változásokra. Honnan tudja a szervezet, hogy mikor kell borzongani vagy izzadni? A hőmérsékletváltozás felismerésének első lépése a hőmérsékletváltozás érzékelésének képessége. A szervezetben ez a funkció egy receptornak tulajdonítható, amely egyfajta érzékelő, amely figyeli a környezetet és érzékeli a változók változásait. Amikor a körülmények változást okoznak egy változóban, akkor ezeket ingereknek nevezzük. Miután a receptor érzékeli a változást, ezt a változást továbbítja egy vezérlőközpontnak. Az irányítóközpontok az egész testben, gyakran az agyban helyezkednek el, és felelősek a beállított pont és a megfelelő cselekvés meghatározásáért a beállított ponttól való eltérések korrigálására. A vezérlőközpontok az effektorokkal való kommunikáció révén diktálják a cselekvés menetét. Egy effektor biztosítja az eltérés korrigálásának eszközét. A hőmérsékletszabályozás szempontjából a vezérlőközpont a hipotalamuszban, az agy egy kis régiójában található, az effektorok pedig a vázizomzat (remegés), a verejtékmirigyek (izzadás) és az erek. Az is érdekes, hogy az emberi test képes megváltoztatni egy adott változó beállítási pontját. Ez a változás általában átmeneti és előnyös. Például a testhőmérséklet beállítási pontja magasabb értékre változhat fertőzésekre válaszul, láznak nevezzük. Ez a hőmérséklet-emelkedés segíti az immunrendszert a kórokozó kiirtásában.

A homeosztázis lényeges eleme a kommunikáció. A kommunikáció a szervezetben elsősorban két rendszeren keresztül történik: az idegrendszeren és az endokrin rendszeren keresztül. Függetlenül az alkalmazott rendszertől, ha a kommunikáció a receptorból a vezérlőközpont felé áramlik, azt afferens pályának nevezzük. Ha az információ az irányító központból az effektor felé áramlik, azt efferens pályának nevezzük. A receptor, az afferens pálya, a vezérlőközpont, az efferens pálya és az effektor együttesen alkotják a homeosztatikus vezérlőrendszert. Lényegében a test minden szerve és szövete a homeosztatikus szabályozórendszer része, és olyan funkciókat lát el, amelyek segítenek fenntartani a test belső környezetét.

A kép az agy és a bőr közkincsből származó képeiből lett módosítva. A többi elemet JS szabad kézzel készítette a BYU-I 2013-ban.

1. A bőrben és az agyban lévő receptorok érzékelik a hőmérsékletet.

2. A hőmérsékletről szóló információ afferens neuronokon keresztül jut el a vezérlőközpontba. A vezérlőközpont ebben a történetben a hipotalamusz (zöld pont az agyi képen).

3. A hipotalamusz értékeli, hogy a hőmérséklet hol van a beállított értékhez (98,6) képest. A hipotalamusz ezután efferens neuronokon keresztül jelet küld a bőr és az izomszövetek felé.

4. A bőr és az izomszövetek az efferensek. Ha a vezérlőközpont megállapítja, hogy a test hőmérséklete a beállított érték felett van, akkor a bőrben lévő erek kitágulnak, így több vér jut közelebb a test felszínéhez. A bőrben lévő verejtékmirigyek több vizes izzadságot termelnek, amely a bőr felszínére választódik, és lehetővé teszi a hő felszabadulását, ahogy a víz elpárolog. Ha a vezérlőközpont megállapítja, hogy a test hőmérséklete a beállított érték alatt van, akkor a bőr vérerei összeszűkülnek, hogy a meleg vért a test magja felé tartsa. A verejtékmirigyek is leállítják a verejtéktermelést. Az izmok egy másik effektor, amikor hideg van. Az izmok remegni kezdenek, ami hőt termel a testben.

**Az alábbi gombok segítségével a modul következő vagy előző olvasmányához léphet**