Cibernética y servomecanismoo

Historia de la cibernetica

Hipócrates, hacia el 200 a.C, proponía que los animales tienden a mantener el equilibrio con su ambiente por medio de mecanismos.

A finales del siglo XIX, Claude Bernard observo que el medio interno de los animales tendía a mantenerse estable.

En 1929, Walter Cannon acuño el término homeostasis, la cual se define como los procesos fisiológicos coordinados para mantener en equilibrio o un organismo con un medio ambiente.

La palabra Homeostasis proviene del griego home: igual, y stasis: estado. El término de cibernética fue propuesto por Weiner en 1948 y se refiere al estudio de los mecanismos de control en sistemas abióticos, los cuales son controlados por servomecanismos. La palabra cibernética significa en griego el arte del piloto o timonel. La palabra feedback, o retroalimentación negativa, fue propuesta por el mismo autor, y se refiere a la inhibición de una reacción por su producto

Sistemas cibernéticos

Estudiemos un termostato que mantiene estable la temperatura de un cuarto como ejemplo de sistema cibernético

Los termostatos constan de un termopar, un par de láminas de metal separas a una distancia definida, las cuales se unen o separan de acuerdo a la temperatura ambiental. Estos dispositivos abren o cierran los circuitos eléctricos de una estufa eléctrica o de un aire acondicionado, de forma que este termopar, sensible a dos temperaturas, puede apagar o encender el artefacto necesario. Cuando se establece en el termostato una temperatura deseada, la estufa eléctrica se enciende si la temperatura del aire del cuarto se halla por debajo, calentándolo no solo hasta el valor deseado, sino más arriba aún; no hay forma de evitar que el aire caliente más de lo deseado, así que cuando está demasiado caliente, el mismo termostato desconecta la estufa y conecta el aire acondicionado, el cual refresca el cuarto hasta niveles inferiores a los deseados, de modo que es desconectado y conectada la estufa nuevamente

Estos límites son los valores dentro de los cuales se considera que se encuentra en equilibrio el sistema. Fuera de éstos, el sistema pierde la capacidad de autorregularse y se desequilibra.

El proceso de calendar e aire si está muy frio, o viceversa, se lleva cabo a través de la retroalimentación negativa; durante ésta, la presencia del producto de una reacción inhibe a la misma, por lo tanto, su ausencia la favorece (retroalimentación positiva).

Sistemas organicos

Al igual que los sistemas cibernéticos, los organismos tienen límites dentro de los cuales se desenvuelven. Salirse de cualquiera de estos parámetros podría implicar la muerte, al perder la capacidad de compensación

Termorregulación

Los animales pueden o no regular la temperatura de su cuerpo. Si no pueden hacerlo, como los reptiles, son poiquilotermos o de sangre fría, y entonces su temperatura corporal dependerá de la temperatura del ambiente.

Los animales que si controlan la temperatura de su cuerpo son homeotermos o de sangre caliente. Poseen mecanismos especiales que les permiten mantener la temperatura del cuerpo estable a pesar de la ambiental.

Ser poiquilotermo trae serias desventajas para el individuo. El funcionamiento enzimático del cuerpo depende de la temperatura, ya que la mayoría de las enzimas tienen picos óptimos entre 35 y 42°C, por debajo de los cuales dejan de actuar y por encima se desnaturalizan. De forma que los poiquilotermos deben salir a calentarse para acelerar su metabolismo cuando el clima está fresco, no demasiado frio como para anularlos ni demasiado caliente como para matarlos por recalentamiento, lo que limita el tiempo dedicado a la alimentación. Los homeotermos se hallan distribuidos en prácticamente todos los ambientes habitables por animales multicelulares, como consecuencia del mantenimiento de su medio interno constante. De acuerdo a como se halle el ambiente, se activan diversos mecanismos, como son:

1) Mantenimiento de la temperatura en ambientes fríos: El cuerpo produce calor durante la respiración celular, llamándose metabolismo basal a la velocidad a la cual se degrada la glucosa.

La sangre, al pasar por el tronco, se calienta y se dirige hacia las extremidades, donde pierde el calor y retorna fría al cuerpo. Bajo condiciones extremas, el cuerpo no puede perder esa cantidad de calor, así que activa mecanismo de retención del mismo:

a) Tiritamiento: Los movimientos cortos de la musculatura del cuerpo son suficientes como para producir un poco de calor sin gastar demasiada energía

b) Piloereccion: Éste es un mecanismo que se está perdiendo, ya que el hombre ha perdido casi todos los vellos corporales; sin embargo, todavía se activa.

c) Vasoconstricción: Como respuesta inmediata a las bajas temperaturas, los vasos sanguíneos, sobre todo las arterias, se contraen y alejan de la superficie de la piel para evitar la pérdida de calor por irradiación.

d) Mecanismo de contracorrientes: En las extremidades, la sangre que viene del cuerpo está a una temperatura considerablemente alta que el miembro al cual se dirige; sin embargo, la cercanía con la arteria permite que la vena recoja, por convección, gran parte del calor irradiado por ella, evitando que se pierda y retornándolo al cuerpo. Esta es la razón por la cual en situaciones de temperaturas muy bajas, partes del cuerpo como la nariz, orejas, dedos de las manos y pies, no solo se enfrían más rápido que el resto del cuerpo, sino que se congelan e incluso el tejido puede morir.

2) Mantenimiento de la temperatura en ambientes calientes: Cuando la temperatura corporal comienza a elevarse más de lo adecuado, se activan mecanismos que disipan el calor, los cuales son:

a) Vasodilatación: Cuando los vasos sanguíneos, en especial las venas, se acercan a la superficie de la piel, irradia el calor que contienen, refrescándose antes de dirigirse al cuerpo y evitando así el recalentamiento

b) Sudoración: La producción de sudor por parte de las glándulas sudoríparas no solo ayuda en el proceso de excreción del cuerpo, también disminuye la temperatura en la superficie de la piel.

Regulación mediante vías nerviosas

Los nervios que invervan al cuerpo son de dos tipos: somáticos (nervios raquídeos) y autónomos (pertenecientes al sistema vegetativo). Este ultimo comprende al sistema simpático y parasimpático, de acción antagónica y con control de la musculatura lisa, cardíaca, glándulas exocrinas y ciertas glándulas endocrinas.

1) Regulación de la respiración en mamíferos: La cantidad de veces que respiramos determina la concentración de oxígeno que hay en la sangre. Los movimientos respiratorios están controlados por el tallo cerebral, y mientras más largos son, más oxigeno tomamos y dióxido de carbón expulsamos, aumentando la alcalinidad de la sangre.

Regulaciónon mediante vias endocrinas.

La regulación mediante las vías endocrinas es bastante menos expedita que la nerviosa, pero más duradera. En general, la producción de hormonas en el cuerpo está controlada primariamente por la glándula hipófisis, pero esta, a su vez, se encuentra bajo el control, mediantes sustancias químicas llamadas factores de liberación (péptidos) del hipotálamo; por lo tanto, hay un punto donde ambos sistemas se interconectan

En la regulación de los niveles de glucosa en sangre del cuerpo humano hay una fuente primaria de glucosa: los alimentos, de allí una parte se consume para la producción de energía y la sobrante se acumula en el hígado como glucógeno, el cual al ser transformado nuevamente en glucosa y pasar nuevamente a la sangre.

Los niveles de azúcar en la parte de los servomecanismo no debe bajar de 60mg/dl o subir de 120mg/dl, si esta por debajo el cuerpo sufre hipoglicemia por lo tanto se presenta debilidad general, dificultad para pensar e incluso desmayo; por encima los riñones se ven sometidos al filtrar una molécula de gran tamaño dando como resultado debilidad general y mareos.

La hormona que permite el paso de la glucosa de la sangre a los tejidos es la insulina. Esta hormona no se produce a menos que los niveles de glucosa en sangre estén por encima de los 60 mg/dl, límites por debajo de los cuales no hay entrada de azúcar en los tejidos. Cuando una persona come, su glicemia aumenta considerablemente, sobre los niveles permitidos entonces comienza la producción de insulina, la cual permite el paso de la glucosa a los tejidos y por ende la disminución de los niveles de azúcar en sangre.

Importancia de la homeostasis

Debido a nuestra composición química, la vida solo puede desarrollarse entre determinados valores. Incluso, las bacterias termófilas o los gusanos de las profundidades, cuando son expuestos a condiciones las cuales no están preparadas, mueren. El mantenimiento del equilibrio del medio interno es vital para asegurar el funcionamiento de los procesos vitales llevados a cabo por enzimas

República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Educación

U.E Instituto Paraguana2do de cs “D”

Cátedra: BiologíaPunto Fijo Edo-Falcón

Regulación y Homeostasis

Integrantes:

Calzadilla Luis #42López Emelys #19

Lugo Marilin #09

Caja de Agua, Junioo, 2012