Negatiivinen palaute

Alla negatiivinen palaute Ohjauspiiri ymmärretään, jossa lähtömuuttujalla on estävä vaikutus tulomuuttujaan. Ihmiskehossa negatiivinen palaute on erityisen tärkeää hormonaalisen tasapainon homeostaasille. Hormonaalisen toiminnan testin aikana kontrollisilmukat tutkitaan virheiden varalta.

Mikä on negatiivinen palaute?

Lääketieteellistä palautetta kutsutaan myös palautteeksi ja se vastaa biologista kontrollisilmukkaa. Lähtömuuttuja vaikuttaa tulomuuttujaan näissä ohjaussilmukoissa. Palaute on pääosin negatiivinen ihmisen organismissa.

Negatiivinen palaute tulee olemaan myös Negatiivinen palaute nimeltään. Näissä ohjaussilmukoissa lähtömuuttujalla on estävä vaikutus tulomuuttujaan. Tämän yhteyden vuoksi negatiivisten takaisinkytkentäsilmukoiden lähtömuuttujaan viitataan myös ohjaimena. Negatiivisen palautteen vastakohta on positiivinen palaute, jossa lähtö vahvistaa tuloa.

Kyberneettisen järjestelmän teoriaa käytetään lääketieteessä palautesilmukoiden matemaattiseen analysointiin. Ihmisorganismissa esiintyvä negatiivinen palaute on joko subtraktiivisia estoja tai jakavaa palautetta, joka jakautuu osamäärään. Molemmat negatiivisen palautteen tyypit yhdessä positiivisen palautteen järjestelmien kanssa hoitavat ihmiskehossa sääntelytehtäviä ja hallitsevat siten esimerkiksi rauhasten eritystä tai hormonitasapainoa.

Teknologian alalla negatiivista takaisinkytkentää käytetään ohjaussilmukan merkityksessä, esimerkiksi lämpötilan säätämiseen termostaatin avulla.

Toiminto ja tehtävä

Negatiivinen palaute luo homeostaasin. Tällä tavoin ylläpidät tasapainoa eri järjestelmissä sallituissa rajoissa. Negatiivisen palautteen ensimmäinen askel on aina tietyn määrän mittaaminen. Toisessa vaiheessa mittaustuloksia käytetään vastaavien arvojen pienentämiseen. Negatiivinen palaute on siksi sääntelijä, koska sillä on merkitys ylläpitämällä vakio kehon lämpötila lämminveristen eläinten organismissa.

Negatiivinen palaute on kuitenkin myös ratkaisevan tärkeä geenitoimintaprosessien kannalta. Negatiivisen palautteen ohjaussilmukat ovat yhtä tärkeitä hormonaalisen tasapainon kannalta, jonka tasapaino on ratkaisevan tärkeä monille kehon toiminnoille. Pitääkseen hormonien eritystä rauhasista tasapainossa, jotkut hormonit esimerkiksi estävät omaa synteesiään niiden vapautumisen jälkeen. Nämä hormonit tunnetaan myös nimellä autokriiniset. Autokriinisten hormonien erittävät solut on itse varustettu reseptoreilla, joihin vastaava hormoni voi sitoutua ja laukaista signaalin kaskadin sisällä.

Negatiivisella palautteella on pääosin merkitys glandotropiinisten solujen aktiivisuudelle adenohypofyysissä. Tässäkin vaikuttaa hormonisynteesiin nykyinen hormonien pitoisuus veressä. Verihormonien synteesi stimuloi adenohypofyysin kontrollhormonia ja vähentää siten lisähormonin tuotantoa joko suoraan aivolisäkkeessä tai hypotalamuksen kautta.

Esimerkiksi kahden hormonin, CRH: n ja ACTH: n, synteesi on inhiboituneempi, mitä suurempi glukokortikoidipitoisuus veressä on. Samoin hormonit TRH ja TSH syntetisoidaan vähemmän, sitä korkeampi on kilpirauhashormonin taso veressä.

FSH: n, GnRH: n ja LH: n synteesillä on myös negatiivista palautetta. Miehillä korkea FSH-, LH- ja GnRH-arvo veressä estää synteesiä. Naisilla kuitenkin korkea estrogeenipitoisuus, FSH ja LH estää näiden hormonien synteesiä.

Keskushermosto tulee toimintaan palautteenhallintajärjestelmänä ja siten kaiken palautteen ensisijaisena tavoitteena, jossa palautejärjestelmät ovat periaatteessa toisiinsa yhteydessä. Erityisesti kilpirauhanen hormonaaliset ohjauspiirit vaikuttavat suoraan tähän ohjauskeskukseen ja estävät hormonia stimuloivien aineiden vapautumista hypotalamuksessa.

Sairaudet ja vaivat

Erilaiset tapahtumat ja sairaudet vahingoittavat hormonaalisia ohjauspiirejä ja siten monia negatiivisia palautemekanismeja ihmiskehossa. Hormonitoimintotesti tarkistaa, ovatko hormonaaliset ohjauspiirit ehjät. Näiden inhibitio- ja stimulaatiotestien aikana potilaalle injektoidaan kontrollhormoneja. Jos kontrollihormonien antaminen osoittaa vastaavia vaikutuksia hormonitasapainoon, niin ohjauspiirit ja myös negatiivinen palaute organismissa ovat todennäköisesti ehjät.

Jos hormonaaliset palautussilmukat eivät ole ehjiä, niin useimmissa tapauksissa itse hormonaaliset rauhaset vaurioituvat. Toisaalta korkeamman tason ohjauskeskukseen voivat vaikuttaa myös toiminnalliset menetykset ja siten esimerkiksi se ei enää vapauta elinspesifisiä kontrollihormoneja.

Jos hormonaalisen järjestelmän negatiivisiin palautemekanismeihin ei liity elinsairauksia, mutta hormonin tuotantoa ei voida enää säädellä kontrollisilmukoiden kautta, rappeutuneet hormonisolut voivat olla syynä säätelyongelmiin. Hormonisolujen, kuten kilpirauhanen, rappeutuminen on kuitenkin melko harvinaista. Itse hormonit voivat myös rappeutua tietyissä olosuhteissa ja siten poistaa negatiivisen palautteen ohjaussilmukat käytöstä. Tämä ilmiö on kuitenkin myös hyvin harvinainen.

Häiriintyneissä kontrollisilmukoissa negatiivisten palautejärjestelmien vertailuaineiden mutaatio on teoriassa mahdollista. Endokriinisessä järjestelmässä leptiinin mutaatio on viime aikoina kytketty esimerkiksi pienten lasten liikalihavuuteen.

Koska biologiset ohjauspiirit edustavat tiiviisti silmukkaverkkoja, vain yhden järjestelmän palautevirhe voi aiheuttaa virheitä myös muissa järjestelmissä. Siksi palautevirheen oireet ovat erittäin erilaisia. Tämä pätee erityisesti hormonaaliseen järjestelmään, koska sen kontrollisilmukat ovat erityisen tiiviissä vuorovaikutuksessa. Hormonaalisten valitusten lisäksi kehon omaan säätämiseen liittyvät ongelmat voivat johtua myös negatiivisen palautteen virheistä.