Fizyolojinin amacı, yaşaamın başlangıcı, gelişimi ve ilerlemesinden sorumlu olan fiziksel ve kimyasal etkenleri açıklamaktır. Çok basit bir virüsten, en büyük ağaca ya da karmaşık yapıdaki insana dek her yaşam biçiminin kendine özgü işlevsel özellikleri vardır. Bu yüzden fizyolojinin çok geniş olan kapsamı virüs fizyolojisi, bakteri fizyolojisi, hücresel fizyoloji, bitki fizyolojisi, insan fizyolojisi gibi bölümlere ve daha bir çok alt bölüme ayrılabilir.
İnsan fizyolojisinde biz, insan vücudunun canlılığını sağlayan özgül nitelikleri ve mekanizmaları açıklamaya çalışırız. Bizi canlı tutan yegane gerçek, açlığın bizi yiyecek aramaya, korkunun bizi bir sığınak aramaya sevketmesi gibi karmaşık kontrol sistemlerinin bir sonucu olmasıdır. Üşüme duyusu bizi sıcak bir ortam bulmaya zorlar. Diğer güdüler eş aramamıza ve çoğalmamıza neden olur. O halde, bir çok açıdan insan bir robot gibidir ve biz algılayan, hisseden ve bilgili varlıklar olarak yaşamın bu otomatik dizilişinin bir parçasıyız; bu özel nitelikler çok değişik koşullar altında yaşayabilmemizi mümkün kılar.
Vücudun temel canlı birimi hücredir. Her organ birçok farklı hücrenin, hücreler arası destekleyici yapılarla bir araya gelmesiyle oluşmuştur. Her bir hücre tipi bir ya da birkaç özel işlevi gerçekleştirmek üzere uzmanlaşmıştır. Örneğin, her insanda toplam 25 trilyon kırmızı kan hücresi oksijeni akciğerlerden dokulara taşır. Bu hücre tipi vücutta belki en fazla sayıda bulunan hücredir, ancak vücutta kırmızı kan hücrelerinin işlevlerinden farklı işlevler yapan 75 trilyon hücre daha bulunur. Yani tüm vücutta toplam 100 trilyon hücre vardır.Vücuttaki hücrelerin çoğu birbirinden belirgin biçimde farklı olsa da tüm hücreler birbirine benzeyen belli temel özelliklere sahiptirler. Örneğin, tüm hücrelerde hücre işlevlerinin gerektirdiği enerjiyi sağlamak için oksijen, karbonhidrat, yağ ya da proteinlerle tepkimeye girer. Üstelik besinleri enerjiye dönüştüren genel mekanizmalar, tüm hücrelerde temel olarak aynıdır, ve tüm hücreler kimyasal reaksiyonların son ürünlerini kendilerini çevreleyen sıvıya verirler. Hemen hemen bütün hücrelerin kendilerine benzer hücreler üreterek çoğalma yeteneği de vardır. Neyse ki, belli bir tip hücre herhangi bir nedenle hasarlandığında, bu tip geri kalan hücreler gereksinim karşılanıncaya kadar çoğalırlar.
Erişkin insan vücudunun yüzde 60’ı iyon ve diğer maddelerin sudaki çözeltilerinden oluşan bir sıvıdır. Bu sıvının büyük bölümü hücrelerin içinde bulunur ve hücreiçi sıvı (intraselüler sıvı) adını alır, üçte biri ise hücre dışındaki alandadır ve hücre dışı sıvı (ekstraselüler sıvı) olarak isimlendirilir. Bu hücredışı sıvı tüm vücutta sürekli hareket halindedir. Dolaşımdaki kanla hızla taşınır, daha sonra kan ve doku sıvıları, kapiller damar duvarından difüzyon yoluyla birbirine karışır. Hücre dışı sıvı içinde bulunan iyon ve besinler hücrelerin canlılıklarını sürdürmeleri için gereklidirler. Bu durumda, tüm hücreler aslında aynı ortam içinde hücre dışı sıvıda yaşarlar. Bu nedenle hücre dışı sıvı vücudun iç ortamı ya da yüz yıl önce, 19. yüzyılın büyük Fransız fizyoloğu Claude Bernard’ın ifade ettiği biçimiyle milier interieur olarak isimlendirilir. Hücreler bu iç ortamda uygun konsantrasyonlarda oksijen, glikoz, farklı iyonlar, amino asitler, yağlar ve diğer yapıtaşları bulunduğu sürece yaşar, büyür ve özel iş¬levlerini yapabilirler.
Hücre dışı sıvı çok miktarda sodyum, klor ve bikarbonat iyonuyla birlikte hücreler için gerekli oksijen, glikoz, yağ asitleri ve amino asitler gibi besinler içerir. Ayrıca hücrelerden atılmak üzere akciğerlere taşman karbondioksit ve böbrekler yoluyla atılacak diğer hücresel artıklar da hücre dışı sıvı içinde yer alır.
Hücre içi sıvı hücre dışı sıvıdan büyük ölçüde farklıdır; örneğin, hücre dışı sıvıda bulunan sodyum ve klor iyonları yerine, çok miktarda potasyum, magnezyum ve fosfat iyonları bulunur. Hücre zarlarından iyonların geçişini düzenleyen özel mekanizmalar hücre içi ve hücre dışı sıvılar arasındaki bu konsantrasyon farklılıklarını korur.
Fizyologlar tarafından kullanılan homeostaz terimi, iç ortamın, yaklaşık olarak sabit koşullarda korunması anlamına gelir. Vücuttaki tüm organ ve dokular bu sabit koşulları korumaya yardım etmek üzere bir görev üstlenmiştir. Örneğin akciğerler, hücreler tarafından kullanılan oksijeni karşılamak üzere hücre dışı sıvıya sürekli oksijen sağlarlar; böbrekler iyon derişimini sabit tutar, sindirim sistemi besinleri sağlar.
Hücre dışı sıvı vücudun tüm bölgelerinde iki aşamada dolaşır. Birinci aşama kanın vücutta damarlar içinde hareketidir, ikinci aşama ise sıvının kapiller damarlar ile doku hücreleri arasındaki hücrelerarası boşluk (interstisyel aralık) arasında dolaşmasıdır. Dolaşım yollarındaki bütün kan, dinlenme durumundaki bir insanda tüm dolaşım döngüsünü bir dakikada tamamlar, bu süre aşırı aktif bir insanda dakikada altı kez olacak kadar kısalır.Kan, kapiller damarlardan geçerken, kanın plazma bölümüyle hücreler arası boşluğu dolduran interstisyel sıvı arasında sürekli bir alışveriş gerçekleşir. Bu süreç gösterilmiştir. Kapiller damar çeperleri kan plazmasındaki kapillerlerden geçmek için oldukça büyük olan protein molekülleri dışındaki birçok moleküle geçirgendir. Böylece çok miktarda sıvı ve içinde erimiş haldeki yapı taşları kanla doku aralığı arasında oklarla gösterildiği gibi iki yöne doğru da difüze olabilir. Difüzyon, hem hücreler arası hem de plazmadaki moleküllerin kinetik hareketlerinden kaynaklanır. Yani, sıvı ve içindeki çözünmüş moleküller hücreler arası sıvı ve plazma içinde her yönde hareket eder ve sıçrarlar, kapiller damar deliklerinden de (porlar) geçerler. Hücrelerin kapiller damara uzaklığı 50 mikrometreden daha fazla değildir, böylece bütün maddelerin kapillerden hücreye birkaç saniye içinde difüze olması sağlanır. Böylece vücudun her yerindeki hücredışı sıvı -hem plazma hem de hücrelerarası boşluktaki sıvı sürekli olarak karışır, sonuçta tüm vücutta tam olarak homojen bir bileşimde tutulur.
Kan, alveollerden geçerken oksijen tutar, böylece hücrelerin gereksindiği oksijen sağlanır. Alveol ile pulmoner kapiller damar arasındaki alveol zarının kalınlığı sadece 0,4-2 mikrometredir; bu sayede oksijen moleküler hareketlerle bu zardan kana hızla difüze olur. Kalbin pompaladığı kanın büyük bölümü sindirim sistemi organlarının çeperle¬rinden de geçer. Burada karbonhidratlar, yağ asitleri ve amino asitleri içeren çözünmüş besinler kanın hücre dışı sıvısına emilirler. Üstlenen Diğer Organlar. Sindirim sisteminden emilen maddelerin hepsi hücreler tarafından kullanılabilecek durumda olmayabilir. Karaciğer, bu maddelerin birçoğunun kimyasal bileşimini değiştirerek daha iyi kullanılabilir hale getirir. Vücuttaki diğer dokular yağ hücreleri, sindirim sistemi mukozası, böbrekler ve endokrin bezler ise emilen besinlerde değişiklik yapılmasına ya da onların gerektiği zaman kullanılmak üzere depo edilmesine yardımcı olurlar.
İskelet ve kas sistemi vücudun homeostatik işlevlerine nasıl katkı sağlar? Yanıt basit ve açıktır: Bu sistem olmasaydı, vücut beslenmesi için gerekli yiyeceklere ulaşabilmek üzere doğru zamanda doğru yerde olamazdı. İskelet ve kas sistemi ayrıca olumsuz çevre koşullarından korunabilmek için gerekli hareketliliği de sağlar; bu sistem olmasaydı, homeostatik mekanizmalarıyla birlikte bütün vücut anında tahrip olabilirdi.
Karbondioksidin Akciğerler Tarafından Atılması. Kanın akciğerlerde oksijeni yakalamasıyla eş zamanlı olarak, karbondioksit de kandan alveol havasına geçer, solunum hareketleriyle alveol havasının içeri ve dışarı taşınması karbondioksidin atmosfere verilmesini sağlar. Karbondioksit metabolizma sonucu oluşan tüm son ürünler arasında en fazla miktarda oluşanıdır.
Böbrekler. Kan böbreklerden geçerken hücrelere gerekli olmayan karbondioksit dışındaki maddelerin çoğu plazmadan uzaklaştırılır. Bu maddeler arasında üre ve ürik asit gibi hücre metabolizmasının farklı son ürünleri ve beslenme sırasında alınan, hücre dışı sıvıda birikebilecek fazla su ve iyonlar da bulunur. Böbrekler işlevlerini önce çok miktarda plazmayı glomerullerden tübüllere süzerek, daha sonra da vücut için gerekli olan glikoz, amino asitler, yeterli miktarda su ve iyonların büyük bölümü geri emerek gerçekleştirirler. Vücudun, gereksinim duymadığı maddelerin çoğu, özellikle üre gibi metabolik artıklar çok az emilirler ve böbrek tübüllerinden idrara geçerler.
Gastrointestinal sisteme giren sindirilmemiş maddeler ve bazı metabolizma artıkları feçes ile vücuttan uzaklaştırılırlar. Karaciğerin işlevleri arasında vücuda alman birçok ilaç ve kimyasal maddenin zehirsizleştirilmesi ve vücuttan uzaklaştırılması da vardır. Karaciğer bu artıkların çoğunu sonunda feçes yoluyla vücuttan atılmak üzere safraya salgılar.
Sinir sistemi üç temel bölümden oluşmuştur; duysal girdi bölümü, merkezi sinir sistemi bölümü (veya entegratif bölüm) ve motor çıktı bölümü. Duysal reseptörler vücudun ya da dış ortamın durumunu saptar. Örneğin deride bulunan reseptörler derinin herhangi bir noktasına değen bir cismin yerini bilmemizi sağlar. Gözler çevrenin görsel görüntüsünü sağlayan duysal organlardır. Kulaklar da duysal organlardır. Merkezi sinir sistemi beyin ve omurilikten oluşmuştur. Beyin bilgiyi saklar, düşünceleri üretir, istekleri yaratır ve duyulara yanıt olarak vücudun göstereceği tepkileri belirler. Daha sonra sinir sisteminin motor çıktı bölümünden uygun sinyaller iletilerek işin yapılması sağlanır. Sinir sisteminin büyük bir bölümü otonom sinir sistemi olarak isimlendilir. Bu sistem bilinçaltı düzeyde çalışır ve kalbin pompalama aktivitesinin düzeyi, sindirim sisteminin hareketleri ve vücuttaki salgı bezlerinin salgı yapması gibi birçok iç organın işlevini denetler.
Vücutta bulunan sekiz ana endokrin bez, hormon adı verilen kimyasal maddeler sentezler. Hormonlar hücre dışı sıvı içinde tüm vücuda dağılır ve hücresel işlevlerin düzenlenmesine yardımcı olurlar. Örneğin tiroid hormunu bütün hücrelerde kim¬yasal reaksiyonların çoğunun hızını artırır, bu yolla vücut aktivitesinin temposunun oluşumuna yardım eder. İnsülin, glikoz metabolizmasını kontrol eder; böbrek üstü bezi hormonları, sodyum ve potasyum iyonlarını ve protein metabolizmasını kontrol eder; paratiroid hormonu ise kemik kalsiyum ve fosfatını kontrol eder. Bu şekilde hor¬monlar sinir sistemini tamamlayan bir kontrol sistemi oluşturur. Sinir sistemi temel olarak vücuttaki kas ve salgı aktivitesini denetlerken, hormonal sistem temel olarak metabolik işlevleri denetler.
Bağışıklık sistemi, bakteri, virüs, parazit ve mantar gibi patojenlerden vücudu koruyan beyaz kan hücreleri (lökositler), beyaz kan hücrelerin¬den türemiş doku hücreleri, timus, lenf düğümleri, ve lenf damarlarından oluşur. Bağışıklık sisteminin vücuda sağladığı mekanizmalar: 1) kendi hücrelerini yabancı hücrelerden ve maddelerden ayırt etmek ve 2) istilacıyı fagositoz yoluyla veya duyarlı lenfositler üreterek yok etmek veya istilacıyı ya yok eden ya da etkisiz kılan özel proteinler (örneğin antikorlar) üretmektir. Deri ile saç, tırnaklar ve diğer yapıları içeren ekleri, vücudun daha derindeki dokuları ve organlarını örter, darbelerin hızını keser ve korur. Deri genellikle vücudun iç çevresi ile dış dünya arasında bir bariyer oluşturur. Deri aynı zamanda ısıyı düzenler.
Üreme kimi zaman homeostatik bir işlev olarak değerlendirilmez. Oysa üreme türün, ölen bireylerinin yerini alacak yeni bireylerin oluşumunu sağlayarak homeos- tazın sürdürülmesini sağlar. Bu ifade biçimi homeostaz teriminin kullanımı açısından biraz zorlama olarak düşünülebilir, ama sonuç olarak, aslında bütün vücut yapıları yaşamın otomatikliğini ve sürekliliğini sürdürmeye yardımcı olacak şekilde düzenlenmiştir.
Vücutta binlerce kontrol sistemi bulunur. Bunlar arasında en karmaşık olanı, bütün hücre içi ve hücre dışı işlevleri kontrol eden genetik kontrol sistemleridir. Diğer kontrol sistemlerinden birçoğu, organların değişik bölümlerinin işlevlerini kontrol etmek üzere organların içinde iş görür. Bazı kontrol sistemleri ise organlar arası ilişkiyi kontrol etmek üzere tüm vücut düzeyinde etkilidir. Örneğin, solunum sistemi sinir sistemiyle birlikte çalışarak hücre dışı sıvıdaki karbondioksit derişi- mini düzenler. Karaciğer ve pankreas birlikte çalışarak hücre dışı sıvıdaki glikoz derişimini düzenler. Böbrekler hücre dışı sıvıdaki hidrojen, sodyum, potasyum, fosfat ve diğer iyonların derişimlerini düzenler. Hücre dışı sıvısında oksijen ve karbondioksit derişimlerinin düzenlenmesi önemlidir. Oksijen hücredeki kimyasal reaksiyonlar için gereken en önemli maddelerden biri olduğu için, vücudun hücredışı sıvısının oksijen konsantrasyonunu kesin ve sabit sınırlar içinde tutan özel bir kontrol mekanizması bulunmaktadır. Bu mekanizma ilke olarak bütün kırmızı kan hücrelerinde bulunan hemoglobinin kimyasal niteliklerine bağlıdır. Kan, akciğerlerden geçerken hemoglobin oksijene bağlanır. Daha sonra kan doku kapiller damarlarından geçerken eğer bu bölgede zaten yüksek düzeyde oksijen varsa, hemoglobin oksijene yüksek bir afinite gösterdiği için oksijeni serbest bırakmaz. Fakat eğer doku sıvısındaki oksijen derişimi çok düşükse, uygun derişimi sağlamak üzere yeterince oksijen serbest bırakılır. Yani dokulardaki oksijen derişiminin düzenlenmesi temel olarak hemoglobinin kimyasal özelliklerine bağlıdır. Bu düzenlemeye hemoglobinin oksijen tamponlayıcı işlevi denir.
Hücredışı sıvıdaki karbondioksit konsantrasyonu çok farklı bir yolla düzenlenir. Karbondioksit, hücrelerdeki oksidatif reaksiyonların temel son ürünüdür. Eğer hücrelerde oluşan karbondioksidin tümü doku sıvılarında birikseydi, kısa bir süre sonra hücrelerin enerji veren reaksiyonlarının tümü dururdu. Neyse ki, kan karbondioksit konsantrasyonunun artışı solunum merkezini uyarır ve bireyin derin ve hızlı solunum yapmasına neden olur. Böylece karbondioksidin solunumla atılması artar, karbondioksidin kan ve doku sıvılarından uzaklaştırılması sağlanır. Bu olay, konsantrasyon normale dönünceye kadar devam eder. Arter basıncının düzenlenmesine birkaç sistem katılır. Bunlardan biri olan baroreseptör sistemi, hızlı çalışan bir kontrol sisteminin basit ve mükemmel bir örneğidir. Boyundaki karotis arterin çatallanma bölgesinde ve aort arkının duvarlarında bulunan çok sayıdaki sinir reseptörü, baroreseptör adını alır ve arter duvarının gerilmesiyle uyarılır. Arter basıncı arttığı zaman baroreseptörler beyindeki medullaya yoğun bir dizi uyaran gönderir. Bu bölgeye gelen uyarılar vazomotor merkezi baskılar, sempatik sinirler aracılığıyla kalbe ve kan damarlarına giden uyarıların sayısı azalır. Bu uyarıların azalması kalbin pompa olarak çalışmasını azaltır ve kan damarlarının gevşemesini sağlar, böylece damarlardan kan akışı kolaylaşır. Bu iki etken birlikte arter kan basıncının normale dönmesini sağlar. Bunun aksine arter basıncında normal değerlerin altına düşmesi, gerim reseptörlerinin gevşemesine neden olur, bu vazomotor merkezin normalden daha aktif olmasına izin verir. Bunun sonucunda kalbin pompaladığı kan miktarı artar, damarlar daralır ve böylece kan basıncı normal değerine yükselir.
Hücre dışı sıvının önemli bileşenleri ve fiziksel nitelikleri, normal değerleri, normal sınırları, ölüme neden olmayacak maksimum sınırlarıyla birlikte gösterilmiştir. Her bir değer için normal sınırların dar bir aralıkta bulunduğuna dikkat ediniz. Bu sınırların dışındaki değerler genellikle bir hastalığa bağlıdır. Daha önemlisi, bu değerlerin aşılması ölüme neden olabilir. Örneğin, vücut sıcaklığının normale göre 7°C yükselmesi bile, hücreleri haraplayacak hücresel metabolizma artışına neden olan kısır bir döngüye yol açabilir. Vücudun asit-baz dengesinin de dar sınırlar içinde tutulduğuna dikkat ediniz. Normal pH değeri olan 7,4 un her iki yöne doğru yalnızca 0,5 kadar değişmesi öldürücüdür. Bir başka önemli faktör potasyum iyonudur, çünkü derişimi normalin üçte birinin altına düştüğünde sinirlerin uyaran taşıma yetenekleri kaybolduğu için kişi felç olabilir. Tersine, potasyum derişiminin normalin iki ya da üç katına yükselmesi kalp kasının ciddi biçimde baskılanmasına neden olur. Kalsiyum iyonunun derişimi normalin yarısına düşerse tüm vücutta periferik sinirlerin kendiliğinden uyarı oluşturması nedeniyle tetanik kas kasılmaları oluşur. Glikoz derişimi yarıya düşerse kişide sıklıkla şiddetli aşırı uyarılabilirlik ve hatta konvülsiyonlar ortaya çıkabilir. Bu örneklerden yola çıkarak bir değerin neden son derece titizlikle sabit tutulduğunu, hatta vücudun sağlıklı kalmasını sağlayan çok sayıda kontrol sisteminin varlık nedenini de anlayabiliriz. Bu kontrol sistemlerinden herhangi birinin yokluğu, ciddi bir hastalık ya da ölümle sonuçlanabilir.
Yukarıda verilen homeostatik kontrol mekanizması örnekleri vücuttaki binlerce kontrol sisteminden yalnızca birkaçıdır. Bu kontrol mekanizmaları açıklandığı gibi belli ortak özelliklere sahiptirler. Vücutta kontrol sistemlerinin çoğu negatif geri bildirim yoluyla çalışır. Bu çalışma yolu daha önce anlatılan homeostatik kontrol sistemleri gözden geçirerek tanımlanabilir. Karbondioksit derişiminin düzenlenmesinde hücre dışı sıvıda karbondioksit derişiminin artışı akciğer ventilasyonunun artmasına neden olur. Bu, akciğerlerden atılan karbondioksit miktarım artırarak derişimin düşmesini sağlar. Bir başka deyişle karbondioksit derişiminin artışı, başlatan uyarıya zıt (negatif) yönde bir etki göstererek derişimin normale doğru azalmasına neden olan bir mekanizmayı çalıştırmıştır. Tersine, karbondioksit derişimi çok düşerse, bu derişimi artıran bir mekanizmanın işlemesine neden olur. Bu yanıt da başlatan uyarıya zıt yönde iş görmüş olur.
Arter basıncını düzenleyen mekanizmalarda basınç yükselmesi, basıncı düşüren bir dizi tepkiyi harekete geçirir, basıncın düşmesi ise basıncı artıran mekanizmaları devreye sokar. Her iki durumda da yanıt, başlatan etkene zıt yöndedir. Bu nedenle genellikle bazı faktörler eksik ya da fazla olduğunda bir kontrol sistemi negatif geribildirimi başlatır; bu, o faktörün değerini normal düzeye çeken bir dizi değişikliği içerir, böylece homeostaz korunmuş olur. Bir kontrol sisteminin kazancı. sabit koşulları korumakla görevli bir kontrol sisteminin etkinlik düzeyi negatif geri bildirimin kazancıyla belirlenir. Örneğin, baroreseptör basınç kontrol sistemi çalışmayan bir bireye çok miktarda kan transfüzyonu yapıldığını ve arter kan basıncının 100 mm Hg’den 175 mm Hg’ye yükseldiğini varsayalım. Aynı bireye daha sonra aynı miktarda kanı bu kez baroreseptör sistemi çalışırken verdiğimizi ve bu kez kan basıncının 100 mm Hg’den 125 mm Hg’ye çıktığını düşünelim. Bu durumda geribildirim kontrol sistemi -50 mm Hg’lik bir düzeltme sağlamıştır (175-125=50). Basınçtaki 25 mm Hg’lik artış “hata” olarak isimlendirilir ve kontrol sisteminin değişikliği düzeltme açısından %100 verimle çalışmadığını gösterir.
O halde, baroreseptör sistemi örneğinde, -50 mm Hg’lik düzeltmeye karşı +25 mm Hg’lik hata vardır. Bu durumda bu bireyin baroreseptör sisteminin kazancı, (-50) / (+25)= -2’dir. Yani, arter kan basıncını artıran ya da azaltan bir faktörün, bu kontrol sistemi olmadan oluşturabileceği etkinin yalnızca üçte birini oluşturabildiğini göstermektedir. Başka fizyolojik kontrol sistemlerinin sağladığı kazançlar, baroreseptör sistemininkinden daha fazladır. Örneğin vücut sıcaklığını kontrol eden sistemin kazancı kişi orta derecede soğuk havaya maruz bırakıldığında yaklaşık -33’dür. Bu durumda, sıcak kontrol sisteminin, baroreseptör basınç kontrol sisteminden çok daha etkili olduğu görülebilir. Vücutta çalışan kontrol sistemlerinin çoğunun neden pozitif değil de negatif geri bildirim ile çalıştığı sorusu sorulabilir. Eğer pozitif geri bildirimin yapısını dikkate alırsanız, bu yolun durumun sabit tutulmasına değil, giderek daha fazla bozulmasına ve sıklıkla ölüme yol açabileceğini görebilirsiniz. Bu şekilde kalbin pompalama gücü gösterilmektedir, normalde kalp dakikada yaklaşık 5 litre kan pompalar. Eğer birdenbire 2 litre kan kaybedilirse vücutta kalan kan miktarı kalbin etkin bir pompa olarak çalışmasına yetmez. Sonuçta arter kan basıncı düşer ve koroner damarla kalbe ulaşan kan miktarı azalır. Bu, kalp kasının zayıflamasına ve pompa etkinliğinin daha da azalmasına neden olur. Koroner damarlara ulaşan kan daha da azalır, kalp biraz daha güçten düşer.
Bu süreç tekrar tekrar kendini yineler ve ölümle sonuçlanır. Burada her bir geri bildirim aşamasının kalbin daha da zayıflamasına neden olduğuna dikkat ediniz. Diğer bir deyişle, burada olayı başlatan uyarı, kendisinin güçlenmesine neden olmaktadır, bu pozitif geri bildirimdir. Pozitif geri bildirim bir “kısır döngü” olarak da tanımlanabilir, ancak fazla güçlü olmayan bir pozitif geri bildirim döngüsü vücudun negatif geri bildirim kontrol mekanizmaları tarafından baskılanabilir. Örneğin yukarıda sözü edilen kişiden 2 litre yerine 1 litre kan alınırsa kalp debisini ve arter basıncını kontrol eden normal negatif geri bildirim mekanizmaları, pozitif geri bildirime üstün gelecek ve hasta iyileşecektir. Pozitif geri bildirim bazen yararlı olabilir. Bazı nadir durumlarda vücut pozitif geri bildirimi kendi yararına kullanmayı öğrenir. Kanın pıhtılaşması pozitif geri bildirimin işe yarayacak biçimde kullanılmasına bir örnektir. Bir kan damarı yırtıldığı ve bir pıhtı oluşmaya başladığı zaman, pıhtılaşma faktörleri adı verilen çok sayıda enzim, pıhtının kendi içinde aktive edilir. Bu enzimlerden bazıları diğerleri üzerine etki ederek pıhtının hemen yakınındaki bölgede bulunan aktiflenmemiş enzimleri aktifler ve pıhtının büyümesini sağlar. Bu süreç damardaki delik kapanıp kanama duruncaya kadar devam eder. Bazen bu mekanizma kendiliğinden işlemeye başlar ve istenmeyen pıhtıların oluşumuna neden olur. Çoğu akut kalp krizi, koroner arter içinde yer alan bir aterosklerotik plak üzerinde oluşmaya başlayan pıhtının arter tamamen tıkanıncaya kadar büyümesi nedeniyle ortaya çıkar. Doğum, pozitif geri bildirimin önemli rol oynadığı durumlar için bir başka örnektir. Uterus kasılmaları bebeğin başını uterus boynuna doğru yeterince güçlü biçimde itmeye başladığında gerilen uterus boynundan başlayan uyarılar uterus gövdesindeki kaslara iletilerek bu kasların daha güçlü kasılmasını sağlar. Böylece, uterus kasılmalarının artması uterus boynunun daha fazla gerilmesine, bu gerilme uterus kaslarının daha şiddetli kasılmasına neden olur. Bu süreç yeterince güçlendiği zaman doğum gerçekleşir. Eğer kasılmalar yeterince güçlü değilse, genellikle azalıp, yok olurlar ve tekrar başlamadan önce birkaç gün geçer.
Pozitif geri bildirimin bir başka önemli kullanım yeri sinir sinyallerinin oluşumudur. Bir sinir lifi zarının uyarılması, zarda bulunan sodyum kanallarından hücre içine bir miktar sodyumun sızmasına neden olur. Lif içine giren sodyum zarın potansiyelini değiştirir, bu da daha fazla kanalın açılmasına, zar potansiyelinin daha da fazla değişmesine ve yine daha da fazla kanalın açılmasına yol açar. Böylece hafif bir sodyum sızıntısı hücre içine çok miktarda sodyum girişi patlamasına yol açar, bu da sinir aksiyon potansiyelini oluşturur. Oluşan aksiyon potansiyeli, lifte hem hücre içinde, hem de hücre dışında elektrik akımları oluşturur ve yeni aksiyon potansiyellerini başlatır. Olay, uyarı sinir lifinin tüm sonlanmalarına ulaşıncaya kadar devam eder. Pozitif geri bildirimin yararlı olduğu her durumda pozitif geri bildirimin kendisi, bir negatif geri bildirim sürecinin bir parçasıdır. Örneğin, pıhtılaşma olayında pıhtılaşmadaki pozitif geri bildirim süreci, kan hacminin korunmasını sağlayan bir negatif geri bildirimdir. Sinir sinyallerini oluşturan pozitif geri bildirim süreci, sinirin aynı zamanda sinirsel kontrol sistemleri içindeki binlerce negatif geri bildirim mekanizmasına katılmasını sağlar.
Bunlardan bazıları, yukarıda anlatılanlara benzer basit geri bildirim sistemleridir, ancak birçoğu daha karmaşıktır. Örneğin, vücudun bazı hareketleri çok hızlıdır ve hareketi kontrol etmek için vücudun periferik bölümünden gelen sinyallerin beyne kadar bütün bir sinir lifi boyunca gitmesi ve verilen yanıtın yeniden perifere taşınması için yeterli zaman yoktur. Beyin bu durumda ileri beslemeli kontrol adı verilen bir ilkeyle gerekli kasların kasılmasını sağlar. Hareket eden bölümden gelen duysal sinir sinyalleri, daha sonra beyne, yapılan hareketin doğru olup olmadığı konusunda bilgi verir. Eğer doğru değilse beyin, aynı hareketin gerektiği bir sonraki denemede kasa gönderi¬len ileri beslemeli sinyalleri düzeltir. Bir düzeltme daha gerekiyorsa, bu düzeltme bir sonraki harekette yapılır. Buna adaptif kontrol denir. Adaptif kontrol gecikmiş bir negatif geribildirim sayılabilir. Bu örnek vücuttaki kontrol sistemlerinin ne kadar karmaşık olabileceğini göstermektedir. İnsanın yaşamı bu sistemlerin tümüne bağlıdır. Bu nedenle bu kitabın büyük bölümü bu yaşamsal mekanizmaların tartışılmasına ayrılmıştır.
Her işlevsel yapı, iç ortam olarak isimlendirilen hücre dışı sıvıdaki homeostatik koşulların korunması için bir görev üstlenir. Bu iç ortamdaki normal koşullar korunduğu sürece vücuttaki hücreler yaşamaya ve işlev görmeye devam ederler. Böylece, her bir hücre, homeostazdan yarar sağlar ve öte yandan da homeostazın korunmasına katkıda bulunur. Bu karşılıklı etkileşimler bir ya da birden fazla işlevsel sistem, üstlendiği işlevi yerine getiremez duruma gelinceye kadar, vücudun sürekli otomatik işleyişini sağlar. Bir hücre grubunun işleyişi bozulduğu zaman, vücuttaki bütün hücreler etkilenir. İşlev bozukluğunun aşırılığı ölüme yol açarken, daha hafif işlev bozuklukları hastalıkla sonuçlanır.