Samenvatting Regulatie en integratie 1
Deel 1 Regulatie en Intergratie
De Fysiologie (functieleer) probeert de werking van een levende natuur te
verklaren middels de wetten van de onbezielde natuur.
Genoom (DNA) >Proteoom> alle moleculen >Physioom.
(Het Physioom: de verzameling van alle functionaliteiten van een organisme/e
beschrijving van de functionele werking. Het physiome beschrijft de fysiologische
dynamiek van het normale intact organisme en is gebouwd op en de structuur).
De verschillende delen moeten wel met elkaar kunnen communiceren, dit kan op
verschillende manieren:
- Cel-Cel communicatie, via nexusverbindingen.
- Diffusie van boodschappermoleculen.
- Reflexbogen (regionaal).
- Zenuwstelsel.
- Bloedbaan.
- Sensoren en zenuwstelsel (extern).
De signalen worden opgevangen door receptor moleculen zoals alfa en bèta
receptoren, die het signaal doorgeven naar de binnenkant van de cel (trans
membraan signalering).
In de cel volgt dan een respons.
Homeostase: het in stand houden van een situatie (variabele, toestand,
geregelde grootheid)” in rust en bij veranderende omstandigheden. Is mogelijk
dank zij regelmechanismen, die in staat zijn een afwijking van de norm waar te
nemen, en te corrigeren (het evenwicht te bewaren). Kan dit o.a. door negatieve
terugkoppeling/feedback.
Het regelcentrum kent de gewenste waarde: SETPOINT of STREEFWAARDE
Dit zit ingebouwd in het regelcentrum, maar wordt in schema’s vaak apart
gerepresenteerd.
4 elementen die nodig zijn voor een negatieve terugkoppeling:
1.) Het systeem moet de vitale parameter (of iets wat daaraan gerelateerd is)
kunnen voelen/meten.
2.) Moet input kunnen vergelijken met het setpoint (evt een foutsignaal dan).
3.) Moet foutsignaal kunnen vermenigvuldigen met een everedigheidsfactor
(als versterking) om er zo een output signaal van te maken.
4.) Output signaal moet effector, welke parameter dichter bij setpoint kan
brengen, activeren.
,De interactie wordt voorgesteld door een pijl, voorzien van een plus-teken of min-
teken.
De pijl kan dan zijn een zenuwsignaal, of een boodschappermolecuul.
PLUS-pijl: de reactie van orgaan 2 varieert evenredig met de output van orgaan 1.
Ze bewegen “synchroon”: beiden tegelijk groter, of tegelijk kleiner.
MIN-pijl: de reactie van orgaan 2 varieert omgekeerd evenredig met de output
van orgaan 1.Ze bewegen tegengesteld.
Een mechanisme werkt vaak maar 1 kant op.
, Biologische variabelen
kunnen niet negatief
zijn, en dus ‘de ander
kant op’ werken.
Een biologisch
regelsysteem bevat
dan ook vaak een
mechanisme dat de
variabele groter maakt
(up regulatie,agonist)
èn een ander
mechanisme dat de
variabele kleiner maakt
(down regulatie,
antagonist). In
sommige gevallen
kunnen deze
mechanismen elkaar
wederzijds
remmen (inhiberen).
De regelkring heeft een zekere regelkracht (precisie, versterking). De regelkracht
zit in de sterkte van de effector, en de gevoeligheid van de receptoren. Een
afwijking wordt nooit 100% gecorrigeerd. Er blijft altijd een restfout. Hoe groter
de versterking, hoe kleiner de restfout. De grootte van het signaal uit het
regelcentrum (errorsignal) is evenredig met de grootte van de gewenste
verandering. Een variabele kan groter worden als de up regulatie sterker wordt,
en als de down-regulatie minder wordt. Up-regulatie en down-regulatie kunnen
gelijktijdig actief zijn. Er is dan sprake van een dynamisch evenwicht, in
tegenstelling tot een statisch evenwicht.
Equilibrum Evenwicht welke geen energie consumptie nodig heeft.
Steady state evenwicht doordat lichaam processen die ’t evenwicht hoger en
lager maken met elkaar vergelijkt.
Secondary effects Een storing kan leiden tot een primaire pathologische effect
dat-in de stijl van een kettingreactie-leidt tot een aantal secundaire effecten die
de juiste antwoorden van fysiologische feedbacklussen zijn. Het betreft dus
correcte reacties. De bijbehorende symptomen dienen dus niet valselijk als
pathologisch te worden beschouwd en bestreden. Dus bijv. zweten als effect
zorgt ook voor een effect op de bloeddruk/ECF.
Black box: als schema alleen in en output aangeeft en voor de rest dus geen
details. De functie van de box wordt dus beschreven door de input/output relatie
(=overdrachtsfunctie).
Bijvoorbeeld:
Bloedsomloop: Stimulus: bloeddruk - Responsen: hartfrequentie, veneuze tonus,
contractiliteit, perifere weerstand; ook mag: sympatische en parasympatische
prikkels.
, Ademhaling: Stimuli PO2, PCO2, pH (ook mogen allerlei long- of borstkassignalen,
zoals rek-receptoren) - Responsen: teugvolume, ademfrequentie (of ook weer
zenuwsignalen).
Kwalitatief model niet de grootte, maar alleen de richting bekend is van de
verandering van de variabelen: meer of minder. Dit gebeurt door de pijlen met
een plus of min tekenen te voorzien.
Bestaat de voornaamste taak van het regelsysteem uit het constant houden van
een bepaalde grootheid, dan is het een homeostaat. Wanneer het doel is de
geregelde grootheid zo goed mogelijk een variërende ingangswaarde te laten
volgen dan spreekt men over een volgsysteem of servosysteem. Zo’n systeem
zal de invloed van externe verstoringen zoveel mogelijk tegen gaan.
Het regelsysteem:
De sensor neemt de werkelijke waarde van de geregelde grootheid waar en geeft
dit door aan de comparator. Deze vergelijkt de werkelijke waarde met het
setpoint. Wordt een afwijking geconstateerd, dan stuurt de comparator signalen
naar de effector die de geregelde grootheid terugbrengt naar de gewenste
waarde.
- Geregelde grootheid/variabele (zoals bloeddruk).
- Receptor/sensor meet waarde geregelde grootheid. Als baroreceptor.
Uitgangsignaal heeft doorgaans andere vorm dan die van geregelde
grootheid (bijv. vuurfrequentie van afferente zenuw).
- Setpoint in servosysteem zal deze variëren (bijv. met dag/nacht ritme).
- Comperator/ intergrating center is werkelijke waarde kleiner dan de
referentiewaarde, leidt de lage activiteit van de comperator tot hoge
activiteit van deelsysteem dat geregelde grootheid doet toenemen en tot
een lage activiteit van het deelsysteem dat geregelede grootheid doet
afnemen. Wanneer werkelijke waarde groter is, is het precies andersom.
- Effector.
- Informatiekanalen routes waarlangs de informatieoverdracht tussen de
verschillende elementen plaats vindt, bijv. zenuwvezels.
- Verstoringen alle van buiten het regelsysteem komende invloeden
waardoor de toestand van het systeem kan afwijken van de gewenste
toestand. Kan ook bewust worden toegebracht om systeem te testen.
Vaak komt het voor dat de deelsystemen elkaar wederzijds inhiberen (afremmen)
om te voorkomen dat ze elkaar gaan tegenwerken en zo energie verspillen. Een
verhoging van de activiteit van dat deelsysteem dan de geregelde variabele doet
toenemen heeft dan vaak ook direct een omgekeerd effect op de activiteit van
het deelsysteem dat de geregelde variabele doet afnemen, of andersom.
Regulatie van de osmolariteit
Herhaling:
De osmolariteit wordt eigenlijk bepaalt door NaCL. Te hoge osmolariteit is te
weinig water. Als dramatisch wordt en bloeddruk sterk zakt gaat sympathisch
deel ermee bemoeien. Osmoregulatie is eigenlijk de waterhuishouding.
Stoornissen in de waterhuishouding komen door: afwijkende plasma osmolariteit
of afwijkende natriumconcentratie. Osmolaritiet intra- en extracellulaire ruimte is
gelijk. Gebeurt door osmoreceptoren die in de hypothalamus zitten en door
Deel 1 Regulatie en Intergratie
De Fysiologie (functieleer) probeert de werking van een levende natuur te
verklaren middels de wetten van de onbezielde natuur.
Genoom (DNA) >Proteoom> alle moleculen >Physioom.
(Het Physioom: de verzameling van alle functionaliteiten van een organisme/e
beschrijving van de functionele werking. Het physiome beschrijft de fysiologische
dynamiek van het normale intact organisme en is gebouwd op en de structuur).
De verschillende delen moeten wel met elkaar kunnen communiceren, dit kan op
verschillende manieren:
- Cel-Cel communicatie, via nexusverbindingen.
- Diffusie van boodschappermoleculen.
- Reflexbogen (regionaal).
- Zenuwstelsel.
- Bloedbaan.
- Sensoren en zenuwstelsel (extern).
De signalen worden opgevangen door receptor moleculen zoals alfa en bèta
receptoren, die het signaal doorgeven naar de binnenkant van de cel (trans
membraan signalering).
In de cel volgt dan een respons.
Homeostase: het in stand houden van een situatie (variabele, toestand,
geregelde grootheid)” in rust en bij veranderende omstandigheden. Is mogelijk
dank zij regelmechanismen, die in staat zijn een afwijking van de norm waar te
nemen, en te corrigeren (het evenwicht te bewaren). Kan dit o.a. door negatieve
terugkoppeling/feedback.
Het regelcentrum kent de gewenste waarde: SETPOINT of STREEFWAARDE
Dit zit ingebouwd in het regelcentrum, maar wordt in schema’s vaak apart
gerepresenteerd.
4 elementen die nodig zijn voor een negatieve terugkoppeling:
1.) Het systeem moet de vitale parameter (of iets wat daaraan gerelateerd is)
kunnen voelen/meten.
2.) Moet input kunnen vergelijken met het setpoint (evt een foutsignaal dan).
3.) Moet foutsignaal kunnen vermenigvuldigen met een everedigheidsfactor
(als versterking) om er zo een output signaal van te maken.
4.) Output signaal moet effector, welke parameter dichter bij setpoint kan
brengen, activeren.
,De interactie wordt voorgesteld door een pijl, voorzien van een plus-teken of min-
teken.
De pijl kan dan zijn een zenuwsignaal, of een boodschappermolecuul.
PLUS-pijl: de reactie van orgaan 2 varieert evenredig met de output van orgaan 1.
Ze bewegen “synchroon”: beiden tegelijk groter, of tegelijk kleiner.
MIN-pijl: de reactie van orgaan 2 varieert omgekeerd evenredig met de output
van orgaan 1.Ze bewegen tegengesteld.
Een mechanisme werkt vaak maar 1 kant op.
, Biologische variabelen
kunnen niet negatief
zijn, en dus ‘de ander
kant op’ werken.
Een biologisch
regelsysteem bevat
dan ook vaak een
mechanisme dat de
variabele groter maakt
(up regulatie,agonist)
èn een ander
mechanisme dat de
variabele kleiner maakt
(down regulatie,
antagonist). In
sommige gevallen
kunnen deze
mechanismen elkaar
wederzijds
remmen (inhiberen).
De regelkring heeft een zekere regelkracht (precisie, versterking). De regelkracht
zit in de sterkte van de effector, en de gevoeligheid van de receptoren. Een
afwijking wordt nooit 100% gecorrigeerd. Er blijft altijd een restfout. Hoe groter
de versterking, hoe kleiner de restfout. De grootte van het signaal uit het
regelcentrum (errorsignal) is evenredig met de grootte van de gewenste
verandering. Een variabele kan groter worden als de up regulatie sterker wordt,
en als de down-regulatie minder wordt. Up-regulatie en down-regulatie kunnen
gelijktijdig actief zijn. Er is dan sprake van een dynamisch evenwicht, in
tegenstelling tot een statisch evenwicht.
Equilibrum Evenwicht welke geen energie consumptie nodig heeft.
Steady state evenwicht doordat lichaam processen die ’t evenwicht hoger en
lager maken met elkaar vergelijkt.
Secondary effects Een storing kan leiden tot een primaire pathologische effect
dat-in de stijl van een kettingreactie-leidt tot een aantal secundaire effecten die
de juiste antwoorden van fysiologische feedbacklussen zijn. Het betreft dus
correcte reacties. De bijbehorende symptomen dienen dus niet valselijk als
pathologisch te worden beschouwd en bestreden. Dus bijv. zweten als effect
zorgt ook voor een effect op de bloeddruk/ECF.
Black box: als schema alleen in en output aangeeft en voor de rest dus geen
details. De functie van de box wordt dus beschreven door de input/output relatie
(=overdrachtsfunctie).
Bijvoorbeeld:
Bloedsomloop: Stimulus: bloeddruk - Responsen: hartfrequentie, veneuze tonus,
contractiliteit, perifere weerstand; ook mag: sympatische en parasympatische
prikkels.
, Ademhaling: Stimuli PO2, PCO2, pH (ook mogen allerlei long- of borstkassignalen,
zoals rek-receptoren) - Responsen: teugvolume, ademfrequentie (of ook weer
zenuwsignalen).
Kwalitatief model niet de grootte, maar alleen de richting bekend is van de
verandering van de variabelen: meer of minder. Dit gebeurt door de pijlen met
een plus of min tekenen te voorzien.
Bestaat de voornaamste taak van het regelsysteem uit het constant houden van
een bepaalde grootheid, dan is het een homeostaat. Wanneer het doel is de
geregelde grootheid zo goed mogelijk een variërende ingangswaarde te laten
volgen dan spreekt men over een volgsysteem of servosysteem. Zo’n systeem
zal de invloed van externe verstoringen zoveel mogelijk tegen gaan.
Het regelsysteem:
De sensor neemt de werkelijke waarde van de geregelde grootheid waar en geeft
dit door aan de comparator. Deze vergelijkt de werkelijke waarde met het
setpoint. Wordt een afwijking geconstateerd, dan stuurt de comparator signalen
naar de effector die de geregelde grootheid terugbrengt naar de gewenste
waarde.
- Geregelde grootheid/variabele (zoals bloeddruk).
- Receptor/sensor meet waarde geregelde grootheid. Als baroreceptor.
Uitgangsignaal heeft doorgaans andere vorm dan die van geregelde
grootheid (bijv. vuurfrequentie van afferente zenuw).
- Setpoint in servosysteem zal deze variëren (bijv. met dag/nacht ritme).
- Comperator/ intergrating center is werkelijke waarde kleiner dan de
referentiewaarde, leidt de lage activiteit van de comperator tot hoge
activiteit van deelsysteem dat geregelde grootheid doet toenemen en tot
een lage activiteit van het deelsysteem dat geregelede grootheid doet
afnemen. Wanneer werkelijke waarde groter is, is het precies andersom.
- Effector.
- Informatiekanalen routes waarlangs de informatieoverdracht tussen de
verschillende elementen plaats vindt, bijv. zenuwvezels.
- Verstoringen alle van buiten het regelsysteem komende invloeden
waardoor de toestand van het systeem kan afwijken van de gewenste
toestand. Kan ook bewust worden toegebracht om systeem te testen.
Vaak komt het voor dat de deelsystemen elkaar wederzijds inhiberen (afremmen)
om te voorkomen dat ze elkaar gaan tegenwerken en zo energie verspillen. Een
verhoging van de activiteit van dat deelsysteem dan de geregelde variabele doet
toenemen heeft dan vaak ook direct een omgekeerd effect op de activiteit van
het deelsysteem dat de geregelde variabele doet afnemen, of andersom.
Regulatie van de osmolariteit
Herhaling:
De osmolariteit wordt eigenlijk bepaalt door NaCL. Te hoge osmolariteit is te
weinig water. Als dramatisch wordt en bloeddruk sterk zakt gaat sympathisch
deel ermee bemoeien. Osmoregulatie is eigenlijk de waterhuishouding.
Stoornissen in de waterhuishouding komen door: afwijkende plasma osmolariteit
of afwijkende natriumconcentratie. Osmolaritiet intra- en extracellulaire ruimte is
gelijk. Gebeurt door osmoreceptoren die in de hypothalamus zitten en door
