피드백과 항상성의 관계
by 송화은율피드백과 항상성
피드백은 '출력'이 '입력'에 다시 영향을 주는 조절방식을 뜻한다. 특히 이를 이용해 어떤 체계가 안정적인 상태를 유지하도록 만들 수 있는데 이렇게 일정한 상태를 유지하는 성질을 '항상성'이라고 부른다. 우리 몸에서는 주로 자율신경과 내분비계에 의해 이뤄지는 피드백 조절에 의해 항상성이 나타난다.
▶문 : 그림에 나타난 바이메탈을 이용한 자동 온도조절장치에 대해 설명해보시오.
▶답 : 바이메탈은 성질이 다른 두 가지 금속을 붙여놓은 장치가 핵심입니다. 여기서 A는 B에 비해 열팽창률이 커서 회로에 전류가 흘러 온도가 높아지면 A는 많이 늘어나고 B는 조금 늘어납니다. 그러면 왼쪽 그림과 같이 아래쪽으로 구부러지고 따라서 자연스럽게 회로가 끊어져 온도가 낮아집니다. 잠시 후면 다시 오른쪽 그림과 같은 원래 상태가 되어 온도가 높아집니다. 이 결과 온도는 일정 범위를 벗어나지 않게 됩니다.
▶문 : 우리 몸에는 일정한 특성이 유지되게끔 조절하는 장치들이 있는데, 예를 들어 설명해보시오.
▶답 : 혈당량은 시상하부의 간뇌에 의해 조절됩니다. 혈당량이 낮으면 간뇌가 이를 감지해 교감신경을 통해 이자로 신호를 보냅니다. 그러면 이자는 글루카곤을 내보내고 이 글루카곤이 간에서 글리코겐을 분해시켜 혈당량을 높이는 작용을 합니다. 반면 혈당량이 높으면 간뇌가 이를 감지해서 부교감신경을 통해 이자로 신호를 보냅니다. 그러면 이자는 인슐린을 분비하고, 인슐린은 혈당량을 낮춰줍니다.
▶문 : 항상성과 피드백의 관계를 설명해 보시오.
▶답 : 피드백이란 '출력(결과)이 입력(원인)에 영향을 주는 것'이라고 말할 수 있습니다. 앞에서 설명한 혈당량 조절을 포함해 체온 조절, 심장박동 조절 등 우리 몸에서 조절돼야 하는 핵심적인 성질들은 이렇게 호르몬과 자율신경에 의해 피드백 조절됩니다. 항상성이란 특정한 형질이 외부 환경의 변화에 상관없이 일정한 수준을 나타내는 것을 가리키는 말인데, 대체로 항상성은 '피드백 조절'의 결과로 나타나는 특성이라고 볼 수 있습니다. 체온이나 혈당량, 체액 농도 등은 모두 피드백에 의해 항상 일정한 값으로 조절되는 특성을 가진 대표적인 성질입니다.
▶문 : 소변을 보고 나면 몸이 떨린다. 이런 현상은 왜 일어나는가?
▶답 : 소변을 보면 우리 체온과 같은 따뜻한 액체(소변)가 몸 밖으로 배출됩니다. 우리 몸은 그만큼 열을 잃어버리는 셈인데 이를 보충하기 위해 자율신경의 명령에 따라 근육이 운동을 하게 되는 것입니다. 운동을 하려면 근육에서 호흡반응이 이뤄져야 하는데, 호흡은 일종의 발열반응이므로 그 결과 우리 몸은 열을 얻게 되는 것입니다. 이것은 추울 때 몸이 떨리는 것과 마찬가지인데, 모두 우리 몸의 체온을 일정하게 유지하기 위한 것입니다.
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