Cân bằng nội môi: Nó là gì và hoạt động như thế nào

• Cân bằng nội môi là gì?
• Ví dụ về sự cân bằng nội môi
• Cân bằng nội môi so với cân bằng nội môi
• Cơ chế cân bằng nội môi hoạt động như thế nào?
• Quy định phản hồi
• Tại sao cân bằng nội môi lại quan trọng?
• Cơ thể duy trì cân bằng nội môi như thế nào?
• Phương pháp cân bằng nội môi còn được áp dụng ở đâu nữa?
• Những điều cần biết
• Câu hỏi thường gặp về cân bằng nội môi

Cân bằng nội môi là gì?

Cân bằng nội môi là bất kỳ quá trình tự động nào mà một sinh vật sử dụng để giữ cho cơ thể ổn định bên trong trong khi vẫn tiếp tục điều chỉnh theo các điều kiện bên ngoài cơ thể hoặc trong môi trường của nó. Cơ thể thực hiện những thay đổi này để hoạt động đúng cách và tồn tại. Khi thực hiện thành công, nó sẽ tiếp tục sống. Khi không thành công, nó có thể gây mất cân bằng, dẫn đến bệnh tật hoặc tử vong.

Trong trạng thái cân bằng nội môi, mức độ cơ thể liên tục tăng và giảm để đáp ứng với những thay đổi bên ngoài và bên trong cơ thể. Một số hệ thống tự điều chỉnh để duy trì ở mức bình thường là:

• Đường huyết
• Huyết áp
• Năng lượng
• Mức độ axit
• Ôxy
• Protein
• Nhiệt độ
• Hoocmon
• Chất điện giải

Ví dụ về sự cân bằng nội môi

Bất kỳ hệ thống cơ thể nào cân bằng đều đạt đến trạng thái ổn định có thể chịu được các lực thay đổi bên ngoài. Khi hệ thống này bị xáo trộn, các thiết bị điều khiển được tích hợp trong cơ thể bạn sẽ phản ứng để tạo ra sự cân bằng mới. 

Một quá trình được gọi là kiểm soát phản hồi. Tất cả các quá trình liên quan đến việc thực hiện và kiểm soát một chức năng đều là ví dụ về cân bằng nội môi. Điều này xảy ra cho dù nó có thể thực hiện được nhờ hệ thần kinh, hệ thống nội tiết tố hay dòng điện.

Một ví dụ dễ hiểu về sự điều chỉnh thông qua cân bằng nội môi là hệ thống kiểm soát nhiệt độ trong phòng -- bộ điều nhiệt. Trung tâm của bộ điều nhiệt là một dải kim loại có thể cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ và phản ứng bằng cách kiểm soát mạch điện.

Khi phòng lạnh, lò sưởi được kích hoạt bởi bộ điều nhiệt, khiến nhiệt độ tăng lên. Khi đạt đến mức cài đặt trước của mạch điều nhiệt, lò sưởi sẽ dừng lại và nhiệt độ sẽ giữ nguyên hoặc giảm xuống. Quá trình này có phần giống với một số quá trình trong cơ thể bạn, chẳng hạn như:

Năng lượng cơ thể. Hãy nghĩ về lượng thức ăn bạn cần để hoạt động trong ngày. Thông thường, khi chúng ta đói, chúng ta sẽ ăn. Nhưng nếu chúng ta ngừng ăn nhiều thức ăn, chúng ta vẫn có thể hoạt động bình thường. Đó là nhờ cân bằng nội môi. Khi tiếp cận ít thức ăn hơn, cơ thể chúng ta phản ứng bằng cách thiết lập "trạng thái bình thường mới" đòi hỏi ít năng lượng hơn và tốc độ trao đổi chất chậm hơn để cơ thể hoạt động. Nếu không có cân bằng nội môi, các tế bào của chúng ta sẽ nhanh chóng chết khi không có đủ chất dinh dưỡng. Thay vào đó, chúng ta có thể sống với ít thức ăn hơn miễn là chúng ta có thể duy trì mức năng lượng của mình như cũ.

Nhiệt độ cơ thể.  Bất cứ khi nào bạn đổ mồ hôi khi tập thể dục, đó cũng là quá trình cân bằng nội môi đang hoạt động. Một vùng não gọi là vùng dưới đồi có thể nhận biết ngay cả những thay đổi nhỏ nhất về nhiệt độ cơ thể và bảo cơ thể bạn điều chỉnh để giữ cân bằng. Khi bạn quá nóng, bạn đổ mồ hôi để hạ nhiệt độ. Khi bạn quá lạnh, bạn run rẩy để giúp đưa nhiệt độ trở lại bình thường.

Huyết áp.  Khi huyết áp tăng, mạch máu của bạn có thể cho biết có nhiều sức cản hơn đối với dòng máu. Chúng báo cho não biết điều này đang xảy ra và não giao tiếp với tim và mạch máu để phản ứng lại. Điều này khiến nhịp tim chậm lại khi mạch máu mở rộng hơn, cho phép huyết áp của bạn trở lại bình thường. Điều ngược lại xảy ra khi bạn bị huyết áp thấp.

Cân bằng nội môi so với cân bằng nội môi

Trong khi cân bằng nội môi mô tả cách cơ thể có xu hướng tạo ra sự cân bằng bên trong chính nó để phản ứng với căng thẳng hoặc những thay đổi mà nó cảm thấy trong thời gian thực, thì cân bằng nội môi đề cập đến khả năng của cơ thể chúng ta trong việc dự đoán, thích nghi và đối phó với các sự kiện trong tương lai. Cụ thể hơn, cân bằng nội môi là chuẩn bị cho các nhu cầu và quản lý các nguồn lực để đáp ứng các nhu cầu đó trước khi chúng phát sinh.

Hai phản ứng này cũng khác nhau theo một cách khác. Cân bằng nội môi quản lý các hệ thống cần thiết cho sự sống, trong khi cân bằng nội môi giữ cho các hệ thống này cân bằng.

Một ví dụ về sự cân bằng nội môi là một con chim thích nghi với nhu cầu theo mùa mà nó mong đợi hàng năm. Vào mùa xuân, nó sẽ mong đợi rất nhiều thức ăn để có năng lượng để giao phối và nuôi con non. Sự cân bằng nội môi cũng giúp chúng ta giảm khả năng xảy ra kết quả không chắc chắn bằng cách dự đoán nhu cầu của mình và lập kế hoạch đáp ứng chúng trước thời hạn.

Cơ chế cân bằng nội môi hoạt động như thế nào?

Cân bằng nội môi bao gồm ba cơ chế: thụ thể, trung tâm điều khiển và cơ quan thực hiện. Tất cả những cơ chế này hoạt động cùng nhau để giúp cơ thể bạn cân bằng bằng cách nhận thấy những thay đổi và sau đó tác động vào chúng để điều chỉnh hệ thống của bạn.

Các thụ thể. Thường là các tế bào, mô hoặc cơ quan, các yếu tố này theo dõi môi trường của bạn và phát hiện bất kỳ thay đổi nào. Khi chúng phát hiện ra, chúng sẽ thông báo cho trung tâm điều khiển.

Trung tâm điều khiển.  Còn được gọi là trung tâm tích hợp, chúng thường nằm trong não và chịu trách nhiệm xác định sự cân bằng "bình thường" trong cơ thể là gì và phải làm gì để điều chỉnh bất kỳ điều gì lệch khỏi trạng thái bình thường đó. Sau đó, trung tâm điều khiển sẽ ra lệnh cho các tác nhân thực hiện hành động đó.

Các tác nhân.  Các tế bào, mô và cơ quan này sẽ khiến cơ thể bạn phản ứng để điều chỉnh bất kỳ loại mất cân bằng nào, khôi phục lại sự cân bằng. Ví dụ, đổ mồ hôi là tác nhân làm giảm nhiệt độ cơ thể khi bạn quá nóng.

Quy định phản hồi

Một phần quan trọng của cân bằng nội môi là môi trường bên trong của sinh vật được duy trì thông qua một hệ thống tự điều chỉnh hoạt động trong một phạm vi giá trị hẹp. Cả phản hồi và phản hồi trước đều là những cách duy trì cân bằng nội môi . Hệ thống phản hồi được định nghĩa là một cấu trúc vòng kín kiểm soát các hành động trong tương lai bằng cách đưa những thay đổi trong quá khứ của môi trường bên trong vào hệ thống. Sau đó, hệ thống thay đổi hành vi của mình để thích nghi với các điều kiện bên ngoài.

Có hai loại hệ thống phản hồi. Chúng là tiêu cực và tích cực. Phản hồi tiêu cực tìm kiếm một mục tiêu và phản hồi bất kỳ thất bại nào trong việc đạt được mục tiêu đó. Nó duy trì một phạm vi giá trị ổn định.

Phản hồi tích cực tạo ra các quá trình tăng trưởng, trong đó các hành động tận dụng các kết quả mà đến lượt nó sẽ tạo ra các hành động lớn hơn. Một ví dụ về phản hồi tích cực là quá trình đông máu. Khi bạn bị thương và bắt đầu chảy máu, phản hồi tích cực sẽ đẩy nhanh quá trình đông máu của bạn, dẫn đến việc ngừng mất máu. Các hệ thống phản hồi này phải tuân theo các mức độ kiểm soát cao hơn và có thể bị phản hồi tiêu cực phản đối .

Phạm vi hoạt động bao gồm các biến được kiểm soát và có thể phản ứng với các kích thích từ môi trường. Những tương tác phức tạp này và các hệ thống phản hồi tiêu cực và tích cực cạnh tranh dẫn đến cân bằng nội môi, là nền tảng của sự điều hòa sinh lý hoặc cách cơ thể chúng ta được kiểm soát.

Tại sao cân bằng nội môi lại quan trọng?

Cân bằng nội môi là khái niệm trung tâm kết hợp sinh lý học và tự điều chỉnh để giữ cho mọi thứ bên trong ổn định. Cân bằng nội môi không phải là hằng số. Đó là một quá trình chủ động, thay đổi, thay đổi các điều kiện bên trong để khuyến khích sự sống còn .

Kiểm soát thông qua cân bằng nội môi không phải là một chu kỳ phản hồi duy nhất. Nó phản ánh mối quan hệ phức tạp của nhiều hệ thống phản hồi được kiểm soát bởi các dây thần kinh và hormone. Phản hồi này dẫn đến mức độ kiểm soát và tính linh hoạt chính xác cho phép một sinh vật điều chỉnh theo những thay đổi trong điều kiện môi trường .

Sự sống và sức khỏe của một sinh vật là kết quả của khả năng điều chỉnh thông qua cân bằng nội môi. Sự gián đoạn của cân bằng nội môi là nguyên nhân gây ra bệnh tật.

Điều trị và liệu pháp thích hợp phải hướng đến việc thiết lập lại các điều kiện cân bằng nội môi. Nếu không, có thể dẫn đến bệnh nặng hoặc tử vong.

Cơ thể duy trì cân bằng nội môi như thế nào?

Kiểm soát nhiệt độ cơ thể là một ví dụ tổng thể tốt về cách cơ thể bạn giữ cân bằng. Ở người, 98,6 F là nhiệt độ cơ thể trung bình. Nhiều yếu tố có thể ảnh hưởng đến con số này, bao gồm:

• Phơi bày
• Tỷ lệ trao đổi chất 
• Hoocmon
• Bệnh tật

Tất cả các yếu tố này có thể dẫn đến nhiệt độ cực thấp hoặc cực cao. Tuy nhiên, nhiệt độ cơ thể của bạn sau đó được não kiểm soát, ở một khu vực gọi là vùng dưới đồi. Phản hồi nhiệt độ cơ thể được truyền qua hệ thần kinh đến não của bạn. Điều này dẫn đến việc điều chỉnh lượng đường trong máu, nhịp thở và tỷ lệ trao đổi chất của bạn để cố gắng trở lại trạng thái cân bằng nội môi.

Sự mất nhiệt trong cơ thể bị ảnh hưởng bởi việc đổ mồ hôi, giảm hoạt động và các chức năng trao đổi nhiệt cho phép lượng máu lớn chảy trên bề mặt da. Sự mất nhiệt giảm đi do tuần hoàn da giảm, cách nhiệt và điều chỉnh bên ngoài. Ví dụ bao gồm tìm nơi trú ẩn, quần áo và các nguồn nhiệt bên ngoài.

Sự khác biệt giữa nhiệt độ cơ thể thấp và cao là một cao nguyên cân bằng nội môi. Đây là phạm vi bình thường cho phép sự sống tiếp tục. Khi mức nhiệt độ tiếp cận mức thấp hoặc cao, sự điều chỉnh thông qua phản hồi tiêu cực giúp hệ thống trở lại phạm vi bình thường.

Cơ thể bạn cũng duy trì cân bằng nội môi thông qua hệ thống tuần hoàn và các thụ thể áp suất. Các thụ thể áp suất là các vùng nhạy cảm với áp suất trong mạch máu phản ứng với việc kéo giãn. Chúng gửi thông tin về huyết áp đến não, não sẽ gửi các hormone do tuyến giáp và vùng dưới đồi tạo ra để kiểm soát quá trình trao đổi chất trong cơ thể bạn.

Sự cân bằng glucose

Tuyến tụy của bạn liên tục hoạt động để duy trì lượng đường trong máu ở mức phù hợp thông qua cân bằng glucose. Khi lượng đường cao, tuyến tụy sẽ giải phóng insulin vào máu để hấp thụ lượng glucose dư thừa từ máu và đưa lượng đường trở lại mức bình thường. Ví dụ, điều này có thể xảy ra sau khi bạn ăn một bữa ăn.

Khi lượng đường trong máu của bạn xuống thấp (ví dụ như khi bạn ngủ, nhịn ăn hoặc khi bạn đang trong thời gian nghỉ giữa các bữa ăn), tuyến tụy sẽ giải phóng hormone glucagon vào máu, giúp cơ thể phân hủy carbohydrate và đường dự trữ và giải phóng chúng vào máu cho đến khi lượng đường trong máu trở lại bình thường.

Bệnh tiểu đường xảy ra khi sự cân bằng nội môi này không hoạt động bình thường, do đó không có sự điều chỉnh tự động. Thay vào đó, bạn cần dùng thuốc và điều trị để khôi phục lại sự cân bằng lượng đường trong máu.

Phương pháp cân bằng nội môi còn được áp dụng ở đâu nữa?

Cân bằng nội môi cũng đã được sử dụng trong sinh thái học. Lần đầu tiên được giới thiệu bởi nhà sinh thái học Robert MacArthur, một sự hiểu biết về cân bằng nội môi trong hệ sinh thái được tạo ra bằng cách kết hợp nhiều loại sinh vật sống trong môi trường và tương tác giữa các loài khác nhau. Người ta tin rằng khái niệm này có thể giải thích sự ổn định trong hệ sinh thái. Nó đã phát triển qua nhiều năm để bao gồm các thành phần vô tri và được một số người coi là gây tranh cãi.

Những điều cần biết

Sự cân bằng nội môi cho phép chúng ta tự động điều chỉnh để thích nghi với những thay đổi đột ngột bên trong và bên ngoài cơ thể. Nó được quản lý bởi một cơ chế gồm ba phần. Các thụ thể cảm nhận sự thay đổi và giao tiếp với các trung tâm điều khiển trong cơ thể chúng ta, nơi sẽ ra lệnh cho các cơ quan phản ứng phản ứng với sự thay đổi đó. Tất cả những điều này đảm bảo cơ thể chúng ta hoạt động ở mức độ phù hợp, cho phép chúng ta tiếp tục sống bất chấp những điều bất ngờ mà chúng ta phải đối mặt hàng ngày, chẳng hạn như thiếu thức ăn hoặc thời tiết lạnh giá. Khi sự cân bằng nội môi không hoạt động đúng, nó có thể dẫn đến bệnh tật hoặc tử vong.

Câu hỏi thường gặp về cân bằng nội môi

Nước giúp duy trì cân bằng nội môi như thế nào?

Nước giúp kiểm soát nhiệt độ cơ thể. Nước thực hiện điều này bằng cách hấp thụ nhiệt, phân tán nhiệt giữa các phần chất lỏng của cơ thể và thải nhiệt qua mồ hôi. Nước cũng đóng vai trò trong việc kiểm soát huyết áp. Ví dụ, nếu huyết áp quá thấp, thận sẽ giữ nước.

Hệ thống nào trong cơ thể giúp duy trì cân bằng nội môi?

Sự cân bằng nội môi liên quan đến tất cả các cơ quan trong cơ thể, với các hệ thống khác nhau cùng hoạt động để duy trì sự cân bằng. Điều này bao gồm:

• Hệ thống da
• Hệ thần kinh
• Hệ thống cơ xương
• Hệ thống tim mạch
• Hệ thống nội tiết

Điều gì cải thiện cân bằng nội môi?

Nhiều thứ có thể giúp hỗ trợ cân bằng nội môi trên nhiều hệ thống khác nhau. Ví dụ, bạn có thể cải thiện cân bằng nội môi của hệ thống miễn dịch bằng cách ngủ đủ giấc và ăn uống bổ dưỡng. Tập thể dục có thể giúp cải thiện cân bằng nội môi lượng đường trong máu. Bạn cũng có thể cải thiện cân bằng nội môi, đặc biệt là trong hệ thống miễn dịch và thần kinh, bằng cách tránh căng thẳng liên tục, thông qua những thứ như kỹ năng đối phó, hỗ trợ và thiền định.

NGUỒN:

Giáo dục sinh lý nâng cao: "Quan điểm của nhà sinh lý học về cân bằng nội môi."

Brittanica.com: "Sự cân bằng nội môi."

Biên giới trong Sinh lý học : "Sự cân bằng nội môi: Nguyên lý tổ chức trung tâm của sinh lý học bị đánh giá thấp và thường bị bỏ qua."

Viện Ung thư Quốc gia: "sự cân bằng nội môi".

Đại học New Hampshire: "Căng thẳng và cơ thể bạn."

Patel PN, Zwibel H. Sinh lý học, Bài tập , StatPearls Publishing, 2023.

Houston Methodist: "6 cách tăng cường hệ miễn dịch."

Libretti S, Puckett Y. Sinh lý học, Cân bằng nội môi , StatPearls Publishing, 2023.

Đại học Tây Oregon: "Chương 8: Cân bằng nội môi và chức năng tế bào."

Chất dinh dưỡng: "Vai trò của sự cân bằng nước trong chức năng cơ và tình trạng suy nhược: Một đánh giá."

LibreTexts: "Cân bằng nội môi và phản hồi", "Cân bằng nội môi - Quá trình cân bằng nội môi", "Cân bằng nội môi và hệ thống kiểm soát".

Y học thực nghiệm và phân tử: "Điều hòa cân bằng glucose của tuyến tụy."

Lưu trữ khoa học: "Thành phần và cơ chế của quá trình cân bằng nội môi."

Đại học Brigham Young - Idaho: "Giải thích về sự cân bằng nội môi".

Quỹ Hogg: "3 điều cần biết: Tải trọng phân bổ."

Tạp chí Tâm thần học và Thần kinh học : "Căng thẳng hay stress tột độ: sự khác biệt là gì?"

Schulkin J. Suy nghĩ lại về cân bằng nội môi: Điều hòa cân bằng nội môi trong sinh lý học và bệnh lý học, Nhà xuất bản MIT, 2002.

Sinh học: "Sự cân bằng nội môi như là cơ chế tiến hóa."

Giao dịch triết học của Hội Hoàng gia B : "Một lý thuyết suy luận chủ động về sự cân bằng nội môi và cảm giác nội tại trong chứng trầm cảm."