ポジティブ・フィードバック

ポジティブ・フィードバックの定義

ポジティブ・フィードバックとは、ある行為の最終産物が、フィードバック・ループの中でさらにその行為を引き起こすプロセスのことである。 これにより、元のアクションが増幅されます。 一方、負のフィードバックとは、ある行為の最終結果がその行為の継続を阻害することを意味します。 これらのメカニズムは、多くの生物学的システムに見られる。

Simple Feedback
この図は単純なフィードバックを示しています。

Parts of a Positive Feedback Loop

Stimulus

刺激とは、体のホメオスタシスを乱すものです。 刺激の例としては、体の怪我や感染症などがあります。

センサー

センサーは、ホメオスタシスの変化を検出します。 例えば、子宮頸管の神経細胞は、陣痛時に胎児の頭からかかる圧力を感知します。 センサーからの神経インパルスはコントロール・センターに伝わります。

コントロール・センター

コントロール・センターとは、変化に対応して行動を起こす部分のことです。 脳の近くにある下垂体は、多くのフィードバック ループにおけるコントロール センターであり、刺激に応じてオキシトシン、成長ホルモン、抗利尿ホルモン(ADH)などのさまざまなホルモンを生成します。

エフェクター

エフェクターとは、刺激に対して最終的に反応する器官や細胞のことです。 例えば、陣痛では、正のフィードバックループの最終結果として、子宮が収縮します。

これらの4つの部分は負のフィードバックループにも見られますが、負のフィードバックでは、エフェクターとなる器官が活性化する原因となったプロセスを妨げるように働くため、最終的な結果が異なります。

Examples of Positive Feedback

Blood Clotting

体の一部が傷つくと、血小板を活性化する化学物質が放出されます。 血小板は、血栓を形成して出血を止める役割を果たします。 活性化された血小板は、さらに多くの血小板を活性化し、血小板が集まって血栓を形成します。 血友病の人は、血液を固めるタンパク質が不足しているため、ケガをした後に大量の出血が起こります)

月経周期

女性が排卵する前に、卵巣からエストロゲンというホルモンが分泌されます。 エストロゲンが脳に伝わると、視床下部から性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)が、下垂体から黄体形成ホルモン(LH)が分泌されます。 LHが分泌されると、卵巣からエストロゲンが多く分泌されるようになり、その結果、ポジティブフィードバックによって血流中のGnRHとLHが増加します。

出産

ポジティブ・フィードバックの最も顕著な例は、出産の過程です。 出産では、胎児の頭が子宮頸管に押し付けられると、神経が刺激され、脳が脳下垂体を刺激してオキシトシンが分泌されます。 オキシトシンは子宮を収縮させます。 これにより、胎児はさらに子宮口に近づき、出産して赤ちゃんが子宮から出ていくまで、より多くのオキシトシンが分泌されるようになります。

消化

胃はペプシンという分子を使ってタンパク質を消化します。 まず、ペプシノーゲンという酵素が分泌されますが、これは不活性の状態です。 食物が体内に入り、消化される必要があると、ペプシノーゲンがペプシンに変換されます。

神経のシグナル伝達

神経のインパルスは、神経の内側と外側の間の電位の変化である活動電位によって働き、シグナルを伝達します。 活動電位は、神経細胞内にナトリウムイオンが流入することで発生します。

  • フィードバック機構 – 正または負のフィードバックによって、あるコンポーネントが別のコンポーネントを制御するプロセス。
  • 負のフィードバック – プロセスの結果がプロセスの継続を阻害すること。正のフィードバックの反対です。
  • ホルモン – 腺から放出され、特定の細胞や器官に特定の効果をもたらす分子の一種です。
  • 下垂体 – 脳の底部にある小さな腺で、さまざまなホルモンを生成します。

クイズ

1. 木の上の熟したリンゴは、エチレンという分子を生成します。 この分子が周囲のリンゴを熟させ、さらに周囲のリンゴもエチレンを生成し、木の上のすべてのリンゴが熟すまで続きます。
A.
A. ホメオスタシス
B. 正のフィードバック
C. 負のフィードバック
D. 活動電位

質問1の答え
Bが正解です。 これは正のフィードバックの例です。 熟したリンゴが出すエチレンが他のリンゴを熟させ、1つのリンゴが熟すことで効果が増幅されるのです。

2. ポジティブ・フィードバックの例ではないものはどれですか?
A.

2.

2.
D. ペプシノーゲンのペプシンへの変換

質問2への回答
Cが正しいです。 血圧が高くなると、脳からの信号が心臓に影響を与え、心臓の動きが鈍くなることで、血圧が正常に戻ります。 これは血圧を上げたときとは逆の作用で、その作用が停止して逆になります。

3.フィードバックループの4つの部分とは?
A. 制御中枢、活動電位、ホルモン、エフェクター
B.
B. センサー、脳下垂体、コントロールセンター、アクチベーター
C. 刺激、センサー、コントロールセンター、エフェクター
D. 刺激、エフェクター、ニューロン、センサー

D.

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