无论您是休息还是运动,生理机能都必须保持在狭窄的范围内才能生存。 负反馈回路可将诸如心率之类的生理参数保持在此目标范围内,或保持体内稳态。 例如,据美国国立卫生研究院称,平均静息心率应保持在每分钟60到100次跳动之间。 没有负反馈回路,关键的生理功能将很难调节。
背景
负反馈环路通过响应输入(例如血压)的变化来调整输出(例如心率)来工作。 基本回路由接收器,控制中心和效应器组成。 如果您处于休息状态并且血压升高,则颈动脉的压力受体会检测到输入的这种变化,并将神经冲动发送到大脑或控制中心的髓质。 这会向大脑发出信号,以减少刺激您的心肌(效应器)收缩的神经冲动。 您的心脏收缩得更慢,您的输出或心率降低,导致血压降低到目标水平。
运动与心率
运动时,肌肉组织通过称为有氧细胞呼吸的过程将营养成分(例如葡萄糖)转化为化学能。 有氧呼吸需要氧气,因此您的肌肉组织在运动时需要更多的氧气以保持更高的能量输出。 氧气进入您的肺部并与血液中的血红蛋白结合,然后将其传输到肌肉组织。 运动时身体会增加心率和血压,以增加流向肌肉组织的血液并满足对氧气的需求增加。
锻炼和负面反馈
运动时心率和血压的升高并非生理异常; 人体对氧气的需求增加,会增加流向肌肉组织的血液。 因此,心率和血压的稳态设定值会“重置”得更高。 例如,根据克利夫兰诊所,剧烈运动时,您的心率可能会增加到每分钟200次,这取决于您的年龄和健身水平。 负反馈回路则将心率和血压维持在这些新的较高目标范围内。 运动后,肌肉组织不再需要那么多的氧气,并且体内平衡设定点被重置回其原始目标范围。
注意事项
运动时,负反馈回路可保持除心率和血压以外的体内稳态设定点。 例如,您的血液pH值必须保持在7.35到7.45的窄范围内,这样才能发生关键的生理过程。 运动时,肌肉组织会消耗氧气,并产生二氧化碳作为废物。 二氧化碳是酸性的,当二氧化碳在体内堆积时,血液的pH值会降低。 血管中的化学感受器可以检测到pH值的这种变化,并向大脑发出信号以提高肺部的呼吸速率,从而使您更快地呼出多余的二氧化碳,并使血液的pH值回到目标范围内。