Esercizio di feedback negativo e frequenze cardiache

Sia che tu stia riposando o esercitandosi, le funzioni fisiologiche devono rimanere entro un raggio ristretto per poter sopravvivere. I circuiti di feedback negativi funzionano per mantenere parametri fisiologici come la frequenza cardiaca entro questo intervallo target o il punto di riferimento omeostatico. Ad esempio, la frequenza cardiaca media a riposo dovrebbe rimanere tra 60 e 100 battiti al minuto, secondo il National Institutes of Health. Senza anelli di feedback negativi, ci sarebbe una piccola regolazione delle funzioni fisiologiche cruciali.

I cicli di feedback negativi regolano la frequenza cardiaca durante l'allenamento. (Immagine: Jupiterimages / Digital Vision / Getty Images)

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Un ciclo di feedback negativo agisce regolando un'uscita, ad esempio la frequenza cardiaca, in risposta a un cambiamento di input, ad esempio la pressione sanguigna. Un ciclo di base consiste in un recettore, un centro di controllo e un effettore. Se sei a riposo e la pressione sanguigna aumenta, i recettori della pressione nelle arterie carotidi rilevano questo cambiamento di input e inviano impulsi nervosi al midollo del cervello o al centro di controllo. Ciò segnala al cervello di ridurre gli impulsi nervosi che stimolano il muscolo cardiaco, un effettore, a contrarsi. Il cuore si contrae più lentamente e l'uscita o la frequenza cardiaca diminuiscono, facendo diminuire la pressione sanguigna entro i livelli target.

Esercizio e frequenza cardiaca

Quando ti alleni, i tuoi muscoli trasformano nutrienti come il glucosio in energia chimica in un processo chiamato respirazione cellulare aerobica. La respirazione aerobica richiede ossigeno, quindi i tessuti muscolari richiedono più ossigeno per mantenere una maggiore produzione di energia durante l'allenamento. L'ossigeno entra nei polmoni e si lega all'emoglobina nel sangue, che la trasporta nel tessuto muscolare. Il tuo corpo aumenta la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna durante l'esercizio fisico per aumentare il flusso di sangue al tessuto muscolare e soddisfare l'aumento della domanda di ossigeno.

Esercizio e feedback negativo

L'aumento della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna durante l'allenamento non è fisiologicamente anormale; il tuo corpo aumenta il flusso di sangue al tessuto muscolare in risposta all'aumentata richiesta di ossigeno. I set point omeostatici della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna sono quindi "ripristinati" più in alto. Ad esempio, quando si esercita vigorosamente la frequenza cardiaca può aumentare fino a 200 battiti al minuto a seconda dell'età e del livello di forma fisica, secondo la Cleveland Clinic. I cicli di feedback negativi quindi agiscono per mantenere la frequenza cardiaca e la pressione sanguigna entro questi nuovi intervalli di target più alti. Dopo l'esercizio, i muscoli non richiedono più ossigeno e i setpoint omeostatici vengono ripristinati ai valori target originali.

considerazioni

Durante l'esercizio, i cicli di feedback negativi funzionano per mantenere i punti di regolazione omeostatici oltre alla frequenza cardiaca e alla pressione sanguigna. Ad esempio, il pH del sangue deve rimanere entro un intervallo ristretto tra 7,35 e 7,45 affinché si verifichino processi fisiologici cruciali. Quando ti alleni, i tuoi muscoli consumano ossigeno e producono anidride carbonica come prodotto di scarto. L'anidride carbonica è acida e, quando si accumula nel corpo, il pH del sangue diminuisce. I chemocettori nei vasi sanguigni rilevano questo cambiamento del pH e segnalano al cervello di aumentare la frequenza respiratoria dei polmoni, in modo da espellere il biossido di carbonio in eccesso più rapidamente e aumentare il pH del sangue entro il range di riferimento.