Fysiologische regelsystemen - Rohling - Artikel

Regelmechanismen

Om het menselijk lichaam in stand te houden en zich te kunnen aapassen aan de omgeving, moet er uitwisseling plaatsvinden middels de buitenwereld en moet er communicatie middels regelsystemen plaatsvinden met het inwendige milieu. Een regelsysteem wordt omschreven als een systeem wat in staat is middels variabelen een vaststaan plan te bereiken of te handhaven. Regelsystemen die de homeostase van het lichaam op peil houden zijn gesloten regelsystemen, waarbij concentraties binnen bepaalde grenzen moeten blijven. Het doel van een gesloten regelsysteem is het bewaren van een evenwicht (bijvoorbeeld de homeostase). Open regelsystemen daarentegen regelen een grootheid die variabel is (lichaamsbeweging), hierbij vindt geen terugkoppeling plaats. In een gesloten regelsysteem vindt er wel terugkoppeling plaats. Deze terugkoppeling komt van de uitgaanswaarde. Deze uitgaanswaarde wordt ook wel het setpoint genoemd en is niet altijd hetzelfde (denk hierbij aan hormonen in het lichaam zoals cortisol).

Bij een gesloten regelsysteem moet er een sensor zijn om het uitgangssignaal door te geven en een regelaar/controller wat moet dienen op het moment dat er terugkoppeling moet plaatsvinden. De sensor trekt de uiteindelijke waarde af van de streefwaarde en bekijkt of deze waarden gelijk zijn. Indien dit niet gelijk is, treedt er een error op, waarbij een controller wordt ingeschakeld. De sensor heeft als doel een verstoring herkennen en dit door te geven aan het regelcentrum. De sensorcellen worden op verschillende manieren geïnformeerd over de stand van het inwendige milieu. Meestal krijgen de sensorcellen informatie van het arteriële bloed. Er bestaan sensoren die buiten het centrale zenuwstelsel liggen (perifere sensoren) en sensoren die in het centrale zenuwstelsel liggen (centrale sensoren), beide sensoren zijn verbonden met het regelcentrum. De regelcentra/controller heeft als doel de uitgaanswaarde te vergelijken met de waarde die de sensor doorgeeft en stuurt zo allerlei organen aan.

Er is sprake van een positieve fout wanneer de sensor een lagere gemeten eind waarde meet. Hierbij moet de controller het proces verhogen. Er is sprake van een negatieve fout wanneer de eindwaarde hoger is dan de streefwaarde, de controller moet het systeem verlagen. Er zijn verschillende organen in het lichaam, denk onder andere aan de longen, nieren, schildklier en lichaamstemperatuur, die gebruik maken van negatieve terugkoppeling.

Bij een positieve fout wordt er niets van elkaar afgetrokken, maar wordt juist het referentiesignaal opgeteld bij de meetaarde, waarbij er sprake is van een hogere activiteit met uiteindelijk het gevolg van een explosieve reactie. Voorbeelden van positieve terugkoppeling zijn een baring en een orgasme.

Middels verschillende diagrammen kan een regelsysteem worden weergegeven. Zo zijn er aanduidingen voor een signaal en voor het optellen en aftrekken van signalen. In het menselijk lichaam kan het optellen en aftrekken van signalen worden vergeleken met exciterende potentialen en inhiberende (remmende) responsen. Middels eenvoudige diagrammen kunnen complexe regelsystemen worden weergegeven.