Control de la homeostasis. En este artículo se dará una descripción de los componentes de un sistema de retroalimentación.
También se hará una comparación del funcionamiento de los sistemas de retroalimentación negativa y positiva.
Por último, se dará una explicación de la relación entre los desequilibrios homeostáticos y ciertos trastornos que afectan el equilibrio del medio interno que pueda atentar contra nuestro estado de salud y/o el rendimiento deportivo.
La homeostasis del cuerpo se ve continuamente alterada. Alunas de las alteraciones provienen del medio externo (fuera del cuerpo) en forma de agresiones físicas, como el calor intenso de una verano en una región tropical o la falta de oxígeno suficiente para una carrera de 3 o más kilómetros.
Otras alteraciones se originan en el medio ambiente interno (dentro del cuerpo); por ejemplo, la disminución de la glucemia al saltearse el desayuno.
Los desequilibrios homeostáticos pueden deberse también a situaciones de estrés psicológico en nuestro medio ambiente social, las exigencias del trabajo de la escuela o universidad, por ejemplo.
En la mayoría de los casos, la ruptura de la homeostasis es leve y temporal, y las respuestas de las células restauran con rapidez el equilibrio en el medio interno.
En otros casos, la ruptura de la homeostasis puede ser grave y prolongada, como ocurre en los envenenamientos, la exposición a temperaturas extremas o las infecciones graves.
Afortunadamente el cuerpo posee muchos sistemas de regulación que pueden restaurar el equilibrio del medio interno. Por lo general, el sistema nervioso y el sistema endocrino en conjunto o en forma independiente toman las medidas correctivas necesarias.
El sistema nervioso regula la homeostasis enviando señales conocidas como impulsos nerviosos (potenciales de acción) a los órganos que pueden contrarrestar las desviaciones del estado de equilibrio.
El sistema endocrino posee numerosas glándulas que secretan moléculas mensajeras, denominadas hormonas, dentro de la sangre.
En general los impulsos nerviosos provocan cambios veloces y las hormonas actúan de manera más lenta. Sin embargo, ambos tipos de regulación actúan con un mismo objetivo, a menudo a través de sistemas de retroalimentacón negativa.
Sistemas de retroalimentación
El cuerpo puede regular su medio interno por medio de varios sistemas de retroalimentación.
Un sistema de retroalimentación o asa de retroalimentación es un ciclo de fenómenos en el cual el estado de una determinada condición corporal es continuamente supervisado, evaluado, modificado, vuelto a supervisar y a evaluar y así sucesivamente.
Cada variable supervisada, como la temperatura corporal, la presión arterial o el nivel de glucosa sanguínea, se denomina condición controlada.
Cualquier alteración que cause un cambio en una condición controlada se denomina estímulo. Tres componentes básicos conforman un sistema de retroalimentación: un receptor, un centro regulador y un efector.
1. Un receptor es la estructura del cuerpo que observa cambios en una condición controlada y envía información llamada "señal de entrada o aferencia" (input) a un centro regulador.
Habitualmente, la señal de entrada se produce en la forma de impulsos nerviosos o señales químicas. Por ejemplo, ciertas terminaciones nerviosas de la piel registran temperatura y pueden detectar los cambios, por ejemplo, una disminución importante de la misma.
2. Un centro regulador o integrador, como el cerebro, por ejemplo, establece el rango de valores entre los cuales determinada condición controlada debe mantenerse, evalúa las señales de entrada que recibe de los receptores y genera señales de salida cuando son necesarias.
La señal de salida o eferencia se produce por lo general bajo la forma de impulsos nerviosos, hormonas u otras señales químicas.
En el ejemplo de la temperatura de la piel, el cerebro actúa como centro regulador recibiendo los impulsos nerviosos desde los receptores de la piel y generando impulsos nerviosos como señal de salida.
3. Un efector es la estructura del cuerpo que recibe las señales de salida del centro regulador y produce una respuesta o efecto que modifica la condición controlada. Casi todos los órganos o tejidos del cuerpo pueden funcionar como efectores.
Por ejemplo, cuando cae bruscamente la temperatura corporal, el cerebro (centro regulador) envía impulsos nerviosos (eferencias) a los músculos esqueléticos (efectores).
Se comienza a tiritar, lo que genera calor que eleva la temperatura.
Un grupo de receptores y efectores en comunicación con su centro regulador conforman un sistema de retroalimentación, que puede regular una condición controlada en el medio interno corporal.
En estos sistemas, la respuesta del sistema devuelve información para modificar la condición controlada de alguna forma, ya sea revirtiéndola (retroalimentación negativa) o intensificándola (retroalimentación positiva).
Sistemas de retroalimentación negativa
Un sistema de retroalimentación negativa revierte (disminuye o atenúa) un cambio en la condición controlada. Como ejemplo se puede tomar la presión arterial.
La presión arterial es la fuerza que ejerce la sangre contra las paredes de los vasos sanguíneos. Cuando el corazón late más rápido o más fuerte, la presión arterial aumenta.
Si un estímulo, ya sea externo o interno, provoca un aumento en la presión arterial (condición controlada), ocurre la siguiente secuencia de fenómenos.
El aumento de la presión arterial es detectada por los barorreceptores, células nerviosas sensibles a los cambios de presión, localizados en las paredes de ciertos vasos sanguíneos.
Los barorreceptores (receptor) envían impulsos nerviosos (aferencia) al encéfalo (centro regulador), el cual interpreta estos impulsos y responde enviando impulsos nerviosos (eferencia) al corazón (efector).
La frecuencia cardíaca desciende, lo que provoca a su vez un descenso en la presión arterial (respuesta). Esta secuencia de hechos lleva a la condición controlada, la presión arterial, a sus valores normales, y se restaura de esta forma la homeostasis.
La actividad del efector produjo la caída de la presión arterial, un resultado opuesto al estímulo original (el aumento de la presión arterial). Por esta razón se denomina sistema de retroalimentación negativa.
Sistemas de retroalimentación positiva
Un sistema de retroalimentación positiva tiende a reforzar (aumentar) el cambio producido en la condición controlada.
Opera de manera similar al sistema de retroalimentación negativa, excepto por la forma en que la respuesta afecta a la condición controlada.
El centro regulador también envía eferencias al efector, pero en este caso el efector produce una respuesta fisiológica que acrecienta el cambio inicial en la condición controlada.
La acción del sistema de retroalimentación positiva continúa hasta que es interrumpido por algún mecanismo.
El parto normal es un buen ejemplo de un sistema de retroalimentación positiva.
Las primeras contracciones del trabado de parto (estímulo) empujan una parte del feto hacia el cuello uterino, la parte más baja del útero que termina en la vagina.
Células nerviosas sensibles al estiramiento (receptores) registran el grado de dilatación del cuello uterino (condición controlada).
A medida que aumenta la dilatación, las células envían más impulsos nerviosos (aferencias) al cerebro (centro regulador), que a su vez libera la hormona oxitocina (eferencias) a la sangre.
La oxitocina aumenta la fuerza de contracción de las paredes musculares del útero (efector). Las contracciones empujan al feto de forma descendente a través de las distintas porciones del útero, lo que dilata el cuello uterino todavía más.
El ciclo de estiramiento, liberación hormonal y aumento de fuerza de las contracciones se interrumpe solo con el nacimiento del bebé. En ese momento cesa la dilatación del cuello uterino y deja de liberarse oxitocina.
Otros ejemplo de retroalimentación positiva es el que ocurre en el cuerpo al perder grandes cantidades de sangre.
En condiciones normales, el corazón bombea sangre a una presión suficiente para proveer oxígeno y nutrientes a las células y mantener la homeostasis.
Ante pérdidas importantes de sangre, la presión arterial desciende en forma brusca y las células (incluyendo las miocárdicas) reciben menos cantidad de oxígeno y funcionan con menor eficiencia.
De persistir la pérdida de sangre, las células miocárdicas se debilitan, disminuye la capacidad de bomba del corazón y la presión arterial continúa descendiendo.
Éste es un ejemplo de un sistema de retroalimentación positiva que tiene varias consecuencias y puede llevar a la muerte si no hay intervención médica. La coagulación sanguínea también es un ejemplo de retroalimentación positiva.
Estos ejemplos sugieren importantes diferencias entre los sistemas de retroalimentación positiva y los de retroalimentación negativa.
Dado que un sistema de retroalimnetación positiva refuerza continuamente un cambio en una condición controlada, debe detenerse mediante alguna señal fuera del sistema.
Si la acción que produce el sistema de retroalimentación positiva no se detiene, puede "salirse de control" y producir cambios que pongan en peligro la vida.
La acción de un sistema de retroalimentación negativa, por el contrario, va disminuyendo hasta detenerse cuando la condición controlada retorna a la normalidad.
Por lo general, los sistemas de retroalimentación positiva refuerzan situaciones que no aparecen con frecuencia mientras que los sistemas de retroalimentación negativa regulan condiciones en el cuerpo que se mantienen relativamente estables por largos períodos.
Desequilibrios homeostáticos
Siempre que las condiciones controladas del cuerpo se mantengan dentro de límites estrechos, las células funcionarán eficientemente, los sistemas de retroalimentación negativa mantendrán la homeostasis y el cuerpo se encontrará en un estado de salud.
Si uno o más de los componentes del cuerpo pierde su habilidad de contribuir a la homeostasis, puede alterarse el equilibrio normal de todos los procesos corporales.
Si el desequilibrio homeostático es moderado, puede sobrevenir un trastorno o una enfermedad; si es grave, puede provocar la muerte.
Un trastorno es cualquier perturbación de la estructura o la función. Enfermedad es un término más específico que designa a un padecimiento caracterizado por una serie determinada de signos y síntomas.
Una enfermedad localizada es la que afecta una parte o región limitada del cuerpo. Una enfermedad sistémica es la que afecta varias partes corporales del cuerpo entero.
Las enfermedades producen alteraciones características de las estructuras y funciones del cuerpo.
Una persona que padece una enfermedad puede experimentar síntomas, cambios subjetivos en las funciones corporales que no son evidentes al observador. Ejemplos de síntomas son el dolor de cabeza, las náuseas y la ansiedad.
Los cambios objetivos que un médico puede observar y medir son denominados signos. Los signos de una enfermedad pueden ser anatómicos, como una tumefacción o una erupción, o fisiológicos, como la fiebre, la elevación de la presión arterial o una parálisis.
La ciencia que estudia el porqué, cuándo y dónde se producen las enfermedades y cómo se transmiten en el comunidad, se denomina epidemología.
La farmacología es la ciencia que se ocupa de los usos y efectos de los fármacos en el tratamiento de las enfermedades.
Diagnóstico de enfermedad
Diagnóstico es la ciencia y la habilidad de distinguir un trastorno o enfermedad en una persona.
Las bases para alcanzar un diagnóstico son la evaluación de los signos y síntomas del paciente, la anamnesis, el examen físico y, a veces, los datos de laboratorio.
La anamnesis recoge información sobre hechos que puedan estar relacionados con la enfermedad del paciente.
Incluye el motivo de consulta (la razón principal que lo lleva a buscar atención médica), los antecedentes familiares, el entorno social del paciente y una reseña de los síntomas que refiere el paciente.
El examen físico es una evaluación ordenada del cuerpo y sus funciones.
Este proceso incluye las técnicas no invasivas de inspección, palpación, auscultación y percusión, junto con el control de los signos vitales (temperatura, pulso, frecuencia respiratoria y presión arterial) y, a veces, pruebas de laboratorio.