第 1 节 人体的稳态对“稳态、反馈”含义的再认识1.稳态概念的由来众所周知,机体生活在千变万化的周围环境中,要保持其各项机能活动的正常运行,各器官、组织、细胞必须有一个比较恒定的内环境,一般指包围细胞的体液,即血液、组织液和淋巴液,它们的理化特性要保持相对恒定,不能随外界环境的变化而变化。这种“内环境稳定”的概念最早由法国生理学家克劳·伯尔纳(Claude Bernard,1813~1878)首先提出的,他强调“内环境稳定是机体自由独立生存的必要条件”。生命最初出现在海洋中,当在远古的海洋中出现比较复杂的多细胞生物时,机体内的部分细胞已不可能与浸浴着整个机体的海洋环境直接接触,这时机体内开始出现了细胞外液,它一方面作为细胞直接生活的内环境,同时又是机体与外环境进行物质交换的媒介。尽管内环境的理化性质不断受到外环境的干扰,机体通过各种调节渠道,使内环境保持着一种较小波动的动态平衡,这一状态称为稳态(homeostasis),它是美国著名生理学家坎农(WB. Cannon)在伯尔纳提出“内环境稳定”概念后 50 年后提出的,对“稳态”的产生、意义作了有益的补充。多少年来,稳态的概念愈来愈受到人们的关注,它不仅在生理学,也在控制论、遗传基因学、病理学、心理学和临床医学等领域中广泛应用,是生命科学中一项十分重要的研究课题。以生物体的正常机能活动为例,稳态的重要性是不言而喻的,动脉血压的升降通过颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射,使血压不致有过大的波动,因此称此为稳压反射。血中激素的浓度、人体体温等等均处于一种稳定状态,从而保证了内环境的稳定。2 稳态的维持靠反馈生物体的稳态与工程学中的自动控制有不少相似之处,但前者要复杂、精细得多。工程学上稳态自动控制系统是一个闭合回路,称为反馈控制系统(见图)。其控制部分(可理解为生物体的神经中枢)不断接受受控部分(可理解为效应器)的影响,即受控部分不断将信息回输给控制部分,从而改变它的状态。控制与被控制部分之间存在着双向联系。这种来自受控部分的、反映输出变量变化的信息,传向控制部分,称为反馈(feedback)。从控制论的基本概念出发,认为生物系统中存在两种基本的反馈形式:2.1 前馈 又分为正前馈和负前馈。前馈的作用是在输出变量不发出反馈信息的情况下,由监测装置检测到干扰信息后发出信息,作用于控制系统,调整控制信息,以对抗干扰信息对受控系统的作用,使输出变量保持稳定。通过超前洞察动因,及时作出适应性反...