Homeostas definierad

En av de utmärkande egenskaperna hos varmblodiga djur som människor är förmågan att upprätthålla en kroppstemperatur som skiljer sig från omgivningstemperaturen. Människans genomsnittliga kroppstemperatur är 37 °C (98,6 °F), och kroppen anstränger sig ganska mycket för att se till att denna temperatur förblir relativt konstant; vi kallar detta för inställningsvärdet för kroppstemperaturen. Olika börvärden för olika system finns i hela kroppen. Till exempel är inställningsvärdet för glukos (blodsocker) 85 mg/dl och inställningsvärdet för natrium 142 mmol/L. Kroppen använder en mängd olika organ och organsystem för att se till att vissa variabler förblir så nära sitt börvärde som möjligt, eller åtminstone inom ett normalt intervall. Utan hjälp av kläder har människokroppen till exempel en anmärkningsvärd förmåga att hålla kroppstemperaturen mellan 98°F och 100°F även när den befinner sig i miljöförhållanden som varierar mellan 68°F och 130°F. Hur kan kroppen hålla sig varm vid 68°F och kall vid 130°F?

För att hålla sig varm kan kroppen öka ämnesomsättningen, leda bort blodflödet från ytan eller få musklerna att rysa. Alla dessa mekanismer genererar värme. Naturligtvis kan vi också använda våra högre kognitiva förmågor och sätta på oss några kläder. För att hålla sig sval frigör kroppen vattendroppar på hudytan som bildar svett, vilket leder till att värmen försvinner när vattnet avdunstar. Det kanske mest intressanta är att svettning, rysning och omledning av blodflödet sker automatiskt; med andra ord kontrollerar vi dem inte medvetet, de verkar bara hända. Denna automatiska egenskap hos människokroppen att reglera variabler observerades och definierades av Claude Bernard 1854. 1926 gav Walter Cannon denna process namnet homeostas. Homeostas, liksom många vetenskapliga ord, är av grekiskt ursprung där homeo betyder ”liknande eller samma” och stasis betyder ”står stilla eller förblir densamma”. Homeostas är alltså per definition kroppens förmåga att upprätthålla relativt stabila inre förhållanden (inre miljö) trots att omvärlden (yttre miljö) förändras. Den inre miljön definieras som den vätska som omger cellerna.

Som kommer att förklaras genomgår människokroppen en mängd mycket komplexa interaktioner för att upprätthålla homeostas genom att se till att systemen fungerar för att hålla olika variabler inom sina normala intervall. Dessa interaktioner är viktiga för kroppens överlevnad. En oförmåga att upprätthålla homeostas kan leda till döden eller till sjukdomar som diabetes, uttorkning, hypertermi och till och med allergiska reaktioner.

HOMEOSTATISKA KONTROLLSYSTEM

För att förklara hur homeostas fungerar, låt oss återgå till de förändringar som sker för att upprätthålla kroppstemperaturen. Hur vet kroppen när den ska rysa eller svettas? Det första steget för att känna igen en temperaturförändring är förmågan att upptäcka en temperaturförändring. I kroppen tillskrivs denna funktion en receptor, som är en typ av sensor som övervakar miljön och upptäcker förändringar i variabler. När förhållanden orsakar en förändring av en variabel kallar vi dem för stimuli. När en receptor upptäcker en förändring meddelar den sedan denna förändring till en kontrollcentral. Kontrollcentra finns i hela kroppen, ofta i hjärnan, och ansvarar för att bestämma inställningsvärdet och lämpliga åtgärder för att korrigera avvikelser från inställningsvärdet. Kontrollcentraler dikterar en åtgärd genom att kommunicera med effektorer. En effektor tillhandahåller medel för att korrigera avvikelsen. När det gäller temperaturreglering finns kontrollcentret i hypotalamus, en liten region i hjärnan, och effektorerna skulle omfatta skelettmuskulatur (rysning), svettkörtlar (svettning) och blodkärl. Det är också intressant att människokroppen kan ändra ett börvärde för en viss variabel. Denna förändring är i allmänhet tillfällig och fördelaktig. Till exempel kan inställningsvärdet för kroppstemperaturen ändras till ett högre värde som svar på infektioner, kalla feber. Denna temperaturökning hjälper immunförsvaret att eliminera patogenen.

En viktig komponent i homeostas är kommunikation. Kommunikationen i kroppen sker främst genom två system: nervsystemet och det endokrina systemet. Oavsett vilket system som används, om kommunikationen flödar mot kontrollcentret från receptorn kallas det för en afferent väg. Om informationen flödar från kontrollcentralen till effektorn kallas det för en efferent väg. Tillsammans utgör receptorn, den afferenta vägen, kontrollcentralen, den efferenta vägen och effektorn ett homeostatiskt kontrollsystem. I princip alla organ och vävnader i kroppen ingår i homeostatiska kontrollsystem och utför funktioner som bidrar till att upprätthålla kroppens inre miljö.

Bild modifierad från offentliga bilder av hjärna och hud. Övriga element är gjorda på fri hand av JS vid BYU-I 2013.

1. Receptorer i huden och hjärnan kan känna av temperaturen.

2. Information om temperaturen färdas genom afferenta neuroner till kontrollcentret. Kontrollcentret i den här historien är hypotalamus (grön prick i hjärnbilden).

3. Hypotalamus bedömer var temperaturen befinner sig i förhållande till börvärdet (98,6). Hypotalamus skickar sedan en signal via efferenta neuroner till huden och muskelvävnaderna.

4. Huden och muskelvävnaderna är effektorer. Om kontrollcentralen fastställer att kroppens temperatur ligger över börvärdet vidgas blodkärlen i huden, vilket gör att mer blod kommer närmare kroppens yta. Svettkörtlarna i huden producerar mer vattenhaltig svett som kommer att utsöndras på hudytan och tillåta värmeavgivning när vattnet avdunstar. Om kontrollcentralen fastställer att kroppens temperatur ligger under börvärdet drar hudens blodkärl ihop sig för att hålla det varma blodet mot kroppens kärna. Dessutom slutar svettkörtlarna att producera svett. Musklerna är en annan effektor när det är kallt. Musklerna börjar darra, vilket producerar värme i kroppen.

**Du kan använda knapparna nedan för att gå till nästa eller föregående läsning i denna modul**