Unabhängig davon, ob Sie sich in Ruhe befinden oder trainieren, müssen die physiologischen Funktionen in einem engen Bereich bleiben, damit Sie überleben können. Negative Rückkopplungsschleifen halten physiologische Parameter wie die Herzfrequenz innerhalb dieses Zielbereichs oder den homöostatischen Sollwert. Beispielsweise sollte die durchschnittliche Ruheherzfrequenz nach Angaben der National Institutes of Health zwischen 60 und 100 Schlägen pro Minute liegen. Ohne negative Rückkopplungsschleifen würden entscheidende physiologische Funktionen kaum reguliert.
Hintergrund
Eine negative Rückkopplungsschleife passt einen Ausgang wie die Herzfrequenz als Reaktion auf eine Änderung des Eingangs wie den Blutdruck an. Eine Grundschleife besteht aus einem Rezeptor, einem Kontrollzentrum und einem Effektor. Wenn Sie in Ruhe sind und Ihr Blutdruck steigt, erkennen Druckrezeptoren in Ihren Halsschlagadern diese Änderung der Eingabe und senden Nervenimpulse an das Medulla Ihres Gehirns oder Kontrollzentrums. Dies signalisiert dem Gehirn, Nervenimpulse zu reduzieren, die Ihren Herzmuskel, einen Effektor, zur Kontraktion anregen. Ihr Herz zieht sich langsamer zusammen und Ihre Leistung oder Herzfrequenz sinkt, wodurch Ihr Blutdruck auf das Zielniveau sinkt.
Übung und Herzfrequenz
Wenn Sie trainieren, wandeln Ihre Muskelgewebe Nährstoffe wie Glukose in einem Prozess um, der als aerobe Zellatmung bezeichnet wird. Die aerobe Atmung erfordert Sauerstoff, sodass Ihr Muskelgewebe mehr Sauerstoff benötigt, um beim Training eine höhere Energieabgabe aufrechtzuerhalten. Sauerstoff gelangt in Ihre Lunge und bindet an Hämoglobin in Ihrem Blut, das es zu Ihrem Muskelgewebe transportiert. Ihr Körper erhöht Ihre Herzfrequenz und Ihren Blutdruck während des Trainings, um die Durchblutung Ihres Muskelgewebes zu erhöhen und den erhöhten Sauerstoffbedarf zu decken.
Übung und negatives Feedback
Der Anstieg Ihrer Herzfrequenz und Ihres Blutdrucks während des Trainings ist physiologisch nicht abnormal. Ihr Körper erhöht die Durchblutung des Muskelgewebes als Reaktion auf den erhöhten Sauerstoffbedarf. Die homöostatischen Sollwerte für Herzfrequenz und Blutdruck werden daher höher "zurückgesetzt". Wenn Sie beispielsweise kräftig trainieren, kann sich Ihre Herzfrequenz je nach Alter und Fitnessniveau laut der Cleveland Clinic auf bis zu 200 Schläge pro Minute erhöhen. Negative Rückkopplungsschleifen dienen dann dazu, Herzfrequenz und Blutdruck innerhalb dieser neuen höheren Zielbereiche zu halten. Nachdem Sie trainiert haben, benötigen Ihre Muskelgewebe nicht mehr so viel Sauerstoff und Ihre homöostatischen Sollwerte werden auf ihre ursprünglichen Zielbereiche zurückgesetzt.
Überlegungen
Während des Trainings arbeiten negative Rückkopplungsschleifen, um andere homöostatische Sollwerte als Herzfrequenz und Blutdruck aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel muss Ihr Blut-pH in einem engen Bereich von 7, 35 bis 7, 45 bleiben, damit entscheidende physiologische Prozesse ablaufen. Wenn Sie trainieren, verbrauchen Ihre Muskelgewebe Sauerstoff und produzieren Kohlendioxid als Abfallprodukt. Kohlendioxid ist sauer und wenn es sich in Ihrem Körper ansammelt, sinkt Ihr Blut-pH. Chemorezeptoren in Ihren Blutgefäßen erkennen diese Änderung des pH-Werts und signalisieren Ihrem Gehirn, die Atemfrequenz Ihrer Lunge zu erhöhen, sodass Sie überschüssiges Kohlendioxid schneller ausatmen und Ihren Blut-pH-Wert wieder in den Zielbereich bringen.
