Retroalimentación negativa

Ejemplos de retroalimentación negativa

La retroalimentación negativa es un componente crucial en la regulación de varios sistemas, entre ellos

• Regulación de la temperatura
• Regulación de la tensión arterial
• Regulación de la glucosa en sangre
• Regulación de la osmolaridad
• Liberación de hormonas

Ejemplos de retroalimentación positiva

Por otra parte, la retroalimentación positiva es lo contrario de la retroalimentación negativa. En lugar de hacer que la salida del sistema se regule a la baja, hace que la salida del sistema aumente. Esto amplifica efectivamente la respuesta a un estímulo. La retroalimentación positiva obliga a desviarse de una línea de base en lugar de restablecerla.

Algunos ejemplos de sistemas que utilizan bucles de retroalimentación positiva son:

• Señales nerviosas
• Ovulación
• Parto
• Coagulación sanguínea
• Regulación genética

Biología de la retroalimentación negativa

Los sistemas de retroalimentación negativa suelen contener cuatro partes esenciales

• Estímulo
• Sensor
• Controlador
• Efector

El estímulo es el desencadenante de la activación del sistema. A continuación, el sensor identifica los cambios, que comunica al controlador. El controlador lo compara con un punto de consigna y, si la diferencia es suficiente, activa un efector, que provoca cambios en el estímulo.

Fig. 1 - Los distintos componentes de un bucle de retroalimentación negativa

Los bucles de retroalimentación negativa y la concentración de glucosa en sangre

La glucosa en sangre se regula mediante la producción de las hormonas insulina y glucagón. La insulina reduce los niveles de glucosa en sangre, mientras que el glucagón los eleva. Ambos son circuitos de retroalimentación negativa que funcionan conjuntamente para mantener una concentración de glucosa en sangre de referencia.

Cuando un individuo consume una comida y aumenta su concentración de glucosa en sangre, el estímulo, en este caso, es el aumento de la glucosa en sangre por encima del nivel basal. El sensor del sistema son las células beta del páncreas, lo que permite que la glucosa entre en las células beta y desencadene una serie de cascadas de señalización. A niveles suficientes de glucosa, esto hace que el controlador, también las células beta, liberen insulina, el efector, en la sangre. La secreción de insulina disminuye la concentración de glucosa en sangre, con lo que se regula a la baja el sistema de liberación de insulina.

El sistema del glucagón funciona de forma similar al bucle de retroalimentación negativa de la insulina, excepto para elevar los niveles de glucosa en sangre. Cuando se produce un descenso de la concentración de glucosa en sangre, las células alfa del páncreas, que son los sensores y controladores, segregan glucagón en la sangre, elevando de forma efectiva la concentración de glucosa en sangre. El glucagón lo hace promoviendo la descomposición del glucógeno, que es una forma insoluble de glucosa, de nuevo en glucosa soluble.

Fig. 2 - El bucle de retroalimentación negativa en el control de los niveles de glucosa en sangre

Bucles de retroalimentación negativa y termorregulación

El control de la temperatura corporal, también llamado termorregulación, es otro ejemplo clásico de bucle de realimentación negativa. Cuando el estímulo, la temperatura, aumenta por encima de la línea de base ideal de unos 37°C, esto es detectado por los receptores de temperatura, los sensores, situados por todo el cuerpo.

El hipotálamo, en el cerebro, actúa como controlador y responde a esta temperatura elevada activando los efectores, que son, en este caso, las glándulas sudoríparas y los vasos sanguíneos. Una serie de impulsos nerviosos enviados a las glándulas sudoríparas desencadenan la liberación de sudor que, al evaporarse, extrae energía calorífica del cuerpo. Los impulsos nerviosos también desencadenan la vasodilatación de los vasos sanguíneos periféricos, aumentando el flujo sanguíneo a la superficie del cuerpo. Estos mecanismos de enfriamiento ayudan a que la temperatura interna del cuerpo vuelva a su nivel basal.

Cuando la temperatura corporal desciende, se utiliza un sistema similar de retroalimentación negativa para elevar la temperatura de nuevo a la línea de base ideal de 37°C. El hipotálamo responde al descenso de la temperatura corporal y envía impulsos nerviosos para desencadenar escalofríos. El músculo esquelético actúa como efector y este escalofrío genera más calor corporal, ayudando a restablecer la línea de base ideal. A ello contribuye la vasoconstricción de los vasos sanguíneos periféricos, que limita la pérdida de calor superficial.

Fig. 3 - El bucle de retroalimentación negativa en la termorregulación

Los bucles de retroalimentación negativa y el control de la tensión arterial

La tensión arterial es otra variable factorial que se mantiene mediante bucles de retroalimentación negativa. Este sistema de control sólo es responsable de los cambios a corto plazo en la presión arterial, mientras que las variaciones a largo plazo son controladas por otros sistemas.

Los cambios en la presión arterial actúan como estímulo y los sensores son receptores de presión situados en las paredes de los vasos sanguíneos, principalmente de la aorta y la carótida. Estos receptores envían señales al sistema nervioso, que actúa como controlador. Los efectores son el corazón y los vasos sanguíneos.

Los aumentos de la presión arterial estiran las paredes de la aorta y la carótida. Esto activa los receptores de presión, que envían señales a los órganos efectores. En respuesta, la frecuencia cardiaca disminuye y los vasos sanguíneos experimentan una vasodilatación. Combinado, esto reduce la tensión arterial.

Por el contrario, la disminución de la tensión arterial tiene el efecto contrario. La disminución sigue siendo detectada por los receptores de presión, pero en lugar de que los vasos sanguíneos se estiren más de lo normal, se estiran menos de lo normal. Esto desencadena un aumento de la frecuencia cardiaca y una vasoconstricción, que actúan para volver a aumentar la presión arterial hasta el valor basal.