正反饋和負(fù)反饋調(diào)節(jié)的比較

1、正反饋和負(fù)反饋調(diào)節(jié)體內(nèi)的控制系統(tǒng)包括非自動(dòng)控制系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)和前饋控制系 統(tǒng)，但大綱只要求掌握反饋控制系統(tǒng)。 反饋控制系統(tǒng)分負(fù)反饋控制系 統(tǒng)和正反饋控制系統(tǒng)。在正常人體內(nèi)，大多數(shù)情況下為負(fù)反饋調(diào)節(jié)。負(fù)反饋控制系統(tǒng)正反饋控制系統(tǒng)大多數(shù)情況下的控制機(jī)制少數(shù)情況下的控制機(jī)制反饋信息與控制信息作用性質(zhì)反饋信息與控制信息作用性質(zhì)相同的反饋相反的反饋起糾正、減弱控制信息的作用起加強(qiáng)控制信息的作用 減壓反射 排尿反射、排便反射 肺牽張反射 血液凝固過(guò)程 動(dòng)脈壓感受性反射 神經(jīng)纖維膜上達(dá)到閾電位時(shí) 代謝增強(qiáng)時(shí)02及CO濃度的Na+通道開(kāi)放分娩過(guò)程調(diào)節(jié) 胰蛋白酶原激活的過(guò)程甲亢時(shí)TSH分泌減少反饋控制系統(tǒng)反

2、饋控制系統(tǒng)(feedback control system )是一種 閉環(huán)”系統(tǒng),即控制部分發(fā)出信號(hào)，指示受控部分活動(dòng)，而受控部分的活動(dòng)可被一 定的感受裝置感受，感受裝置再將受控部分的活動(dòng)情況作為反饋信號(hào) 送回到控制部分，控制部分可以根據(jù)反饋信號(hào)來(lái)改變自己的活動(dòng), 整對(duì)受控部分的指令，因而能對(duì)受控部分的活動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢?jiàn)，在 這樣的控制系統(tǒng)中， 控制部分和受控部分之間形成一個(gè)閉環(huán)聯(lián)系。 在 反饋控制系統(tǒng)中， 反饋信號(hào)對(duì)控制部分的活動(dòng)可發(fā)生不同的影響， 從 而實(shí)現(xiàn)對(duì)受控部分活動(dòng)的調(diào)節(jié)。 如果經(jīng)過(guò)反饋調(diào)節(jié)， 受控部分的活動(dòng) 向和它原先活動(dòng)相反的方向發(fā)生改變， 這種方式的調(diào)節(jié)稱(chēng)為負(fù)反饋 (n ega

3、tive feedback) 調(diào)節(jié)；相反，如果反饋調(diào)節(jié)使受控部分繼續(xù)加強(qiáng)向 原來(lái)方向的活動(dòng)，則稱(chēng)為正反饋( positive feedback) 調(diào)節(jié)。在正常 人體內(nèi)，絕大多數(shù)控制系統(tǒng)都是負(fù)反饋方式的調(diào)節(jié)， 只有少數(shù)是正反 饋調(diào)節(jié)。一)負(fù)反饋控制系統(tǒng)當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)的活動(dòng)處于某種平衡或穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)， 如果因某種外界 因素使該系統(tǒng)的受控部分活動(dòng)增強(qiáng)， 則該系統(tǒng)原先的平衡或穩(wěn)定狀態(tài) 遭受破壞。 在存在負(fù)反饋控制機(jī)制的情況下， 如果受控部分的活動(dòng)增 強(qiáng)，可通過(guò)相應(yīng)的感受裝置將這個(gè)信息反饋給控制部分； 控制部分經(jīng) 分析后，發(fā)出指令使受控部分的活動(dòng)減弱， 向原先的平衡狀態(tài)的方向 轉(zhuǎn)變，甚至完全恢復(fù)到原先的平衡狀

4、態(tài)。反之，如果受控部分的活動(dòng) 過(guò)低，則可以通過(guò)負(fù)反饋機(jī)制使其活動(dòng)增強(qiáng)， 結(jié)果也是向原先平衡狀 態(tài)的方向恢復(fù)。 所以，負(fù)反饋控制系統(tǒng)的作用是使系統(tǒng)的活動(dòng)保持穩(wěn) 定。機(jī)體的內(nèi)環(huán)境和各種生理活動(dòng)之所以能夠維持穩(wěn)態(tài)， 就是因?yàn)轶w 內(nèi)許多負(fù)反饋控制系統(tǒng)的存在和發(fā)揮作用。 舉例來(lái)說(shuō)， 腦內(nèi)的心血管 活動(dòng)中樞通過(guò)交感神經(jīng)和迷走神經(jīng)控制心臟和血管的活動(dòng)， 使動(dòng)脈血 壓維持在一定的水平。 當(dāng)由于某種原因使心臟活動(dòng)增強(qiáng)、 血管收縮而導(dǎo)致動(dòng)脈血壓高于正常時(shí)， 動(dòng)脈壓力感受器就立即將這一信息通過(guò)傳人神經(jīng)反饋到心血管中樞，心血管中樞的活動(dòng)就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，使心臟活動(dòng)減弱，血管舒張，于是動(dòng)脈血壓向正常水平恢復(fù)。在另一些

5、情況下， 例如當(dāng)人體由臥位轉(zhuǎn)變?yōu)榱⑽粫r(shí)， 體內(nèi)有一部分血液滯留在下肢靜脈內(nèi)，使單位時(shí)間內(nèi)流回心臟的血量減少，動(dòng)脈血壓降低；此時(shí)動(dòng)脈壓力感受器傳人中樞的神經(jīng)沖動(dòng)立即減少， 使心血管中樞活動(dòng)發(fā)生改變，其結(jié)果是心臟活動(dòng)加強(qiáng)，血管收縮，動(dòng)脈血壓回升至原先的水平。在后面的各章中，將會(huì)講到許多負(fù)反饋調(diào)節(jié)的例子。許多內(nèi)分泌細(xì)胞也受到各種負(fù)反饋機(jī)制的調(diào)控， 使其活動(dòng)能夠維持在一定的水平（見(jiàn)第十一、十二章） 。體內(nèi)許多負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制中都設(shè)置了一個(gè) “調(diào)定點(diǎn) （”setpoint ），負(fù)反饋機(jī)制對(duì)受控部分活動(dòng)的調(diào)節(jié)就以這個(gè)調(diào)定點(diǎn)為參照水平，即規(guī)定受控部分的活動(dòng)只能在靠近調(diào)定點(diǎn)的一個(gè)狹小范圍內(nèi)變動(dòng)。在上述動(dòng)脈血壓的

6、負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制中， 就有一個(gè)動(dòng)脈血壓的調(diào)定點(diǎn)見(jiàn)第四章）。假如正常情況下動(dòng)脈血壓的調(diào)定點(diǎn)設(shè)置在 100mmHg, 則當(dāng)各種原因使血壓偏離這個(gè)水平時(shí)， 上述的負(fù)反饋機(jī)制就會(huì)使血壓重新回到接近lOOmmHg的水平。在不同的條件下，調(diào)定點(diǎn)是可以發(fā)生變動(dòng)的。例如，在原發(fā)性高血壓病人中，血壓的調(diào)定點(diǎn)被設(shè)置在較高的水平，因此動(dòng)脈血壓就保 持在一個(gè)高于正常的水平。生理學(xué)中將調(diào)定點(diǎn)發(fā)生變動(dòng)的過(guò)程稱(chēng)為重調(diào)定（ resetting ）。二）正反饋控制系統(tǒng)在正反饋的情況下， 受控部分的活動(dòng)如果增強(qiáng)， 通過(guò)感受裝置將此信息反饋至控制部分，控制部分再發(fā)出指令， 使受控部分的活動(dòng)更加加強(qiáng)， 如此循環(huán)往復(fù)， 使整個(gè)系統(tǒng)處于再

7、生狀態(tài)?？梢?jiàn)，正反饋控制的特性不是維持系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)或平衡， 而是破壞原 先的平衡狀態(tài)。前文已經(jīng)提到，在正常生理情況下，體內(nèi)的控制系統(tǒng) 絕大多數(shù)都是負(fù)反饋控制系統(tǒng)，它們?cè)诰S持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中起 重要作 用；而正反饋控制系統(tǒng)則僅有很少幾個(gè)， 例如，在血液章中將會(huì)講到， 血液凝固是正反饋控 制。當(dāng)一處血管破裂時(shí)，各種凝血因子相繼激 活，最后形成血凝塊，將血管破口封住(見(jiàn)第三章) 。又如，在正常 分娩過(guò)程中， 子宮收縮導(dǎo)致胎兒頭部下降并牽張子宮頸， 子宮頸部受 牽張時(shí)可進(jìn)一步加強(qiáng)子宮收縮， 再使胎兒頭部進(jìn)一步牽張子宮頸， 子 宮頸牽張?jiān)偌訌?qiáng)子宮收縮，如此反復(fù)，直至整個(gè)胎兒娩出。在第二章 中將會(huì)講到， 神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位的過(guò)程中， 細(xì)胞膜鈉通道的開(kāi)放 和鈉離子內(nèi)流互相促進(jìn)，也是正反饋控制。在病理情況下，則會(huì)有許多正反饋的情況發(fā)生。例如，在大量失血時(shí)，心臟射出的血量減少，血壓明顯降低，冠狀