Koncept samouravnanja živih organizmov skozi negativno povratno zanko naj bi imel svojo potrditev v fiziologiji delovanja človeškega organizma (Carver/Scheier 2011, Powers 2005, Guyton 2005, Ashby 1960). V osnovi naj bi ustrezal konceptu homeostaze, s katero organizem samouravnava osnovne življenjske funkcije. Carver/Scheier (2011) sta samouravnalni
mehanizem živih bitij, ki jih obravnava fiziologija, poimenovala kot prototip samouravnalnih sistemov.
Iz opisov medicinske fiziologije (Guyton 2005) je videti, kot da je celoten organizem sestavljen iz številnih kontrolnih (samouravnalnih, avtoregulacijskih) sistemov, ki ohranjajo skupno homeostazo organizma. Vsi deli živega sistema naj bi prispevali k homeostazi in vsi naj bi imeli koristi od nje (prav tam 2005).
V človeškem organizmu naj bi tako delovalo na tisoče samouravnalnih podsistemov (prav tam 2005), ki uravnavajo različne nivoje v organizmu : genetski kontrolni sistemi, kontrolni sistemi za
uravnavanje delovanja posameznih organov in kontrolni sistemi, ki uravnavajo delovanje celotnega organizma. Vsi ti kontrolni mehanizmi vodijo k zaključku, da bi bil organizem lahko en sam velik samouravnalni sistem, sestavljen iz številnih manjših. Podobno organizacijo si je zamislil tudi Powers (2005), ko je opredelil hierarhijo percepcij.
Prototip kontrolih mehanizmov v organizmu (Guyton 2005) je opredeljen skozi samouravnalno zanko, ki naj bi jo organizmi razvili skozi evolucijo (Maturana/Varela 2005, Powers 1989).
Iz razumevanja fiziologa Claude Bernarda so biologi povzeli, da je notranje okolje organizma ("milleu interier") tesno kontrolirano s številnimi fiziološkimi procesi, ki so kasneje dobili ime homeostaza (Canon 1932, v Carver/Scheier 2011). Najpomembnejši kontrolni procesi se nanašajo na interne spremenljivke npr. na telesno temperaturo ali na koncentracije kemičnih substanc v krvi (O2, CO2, Na, Ka, Ca, HC ioni, glukoza, acido-bazno ravnovesje…), ki se skoraj konstantno ohranjajo znotraj določenih fizioloških meja (Guyton, 2005), sicer organizem ne preživi. Pojav se v fiziologiji, kot smo že omenili, imenuje homeostaza.
Organizem mora optimalno funkcionirati pod različnimi pogoji, če želi preživeti. Zato se mora nenehno vračati v prvotno stanje (homeostaza) (Tanner/Rhodes, 2003). Odstopanja od normalnih mejnih vrednosti so lahko v manj ali več. Zato organizem kompenzira odstopanja v obeh smereh. Če je npr. krvna glukoza prenizka, se začneta izločati hormon glukagon iz pankreasa in epinefrin iz adrenalne medulle in nivo glukoze v krvi se poveča. Če je koncentracija glukoze previsoka, se izloča inzulin iz beta celic pankreasa in se nivo glukoze zmanjša v krvi tako, da spodbuja celično črpanje, shranjevanje in metabolizem glukoze. Pri celotnem procesu uravnavanja koncentracij pa sodeluje tudi človekovo vedenje, ki ravno tako prispeva k homeostazi (prav tam 2003). Tako npr. nizka raven glukoze stimulira prehranjevalne centre v možganih in organizem začne iskati hrano.
Spremembe na celičnem nivoju vedno stimulirajo spremembe v celem organizmu. Različna tkiva in organi medsebojno učinkujejo. Neodvisno (avtonomno) delovanje organizma zahteva koordinirano delovanje na vseh nivojih, od molekularnega, do tkiv in organov. Pomembno je razumevanje, kako so različni deli organizma kontrolirani in kako interaktivno sodelujejo med seboj, da se skladno odzivajo na pogoje in vplive okolja (Tanner/Rhodes 2003).
Da bi organizem ostal zdrav, morajo biti fiziološki pogoji ohranjeni na optimalnem nivoju in tesno regulirani blizu oziroma znotraj fiziološko dovoljenih meja. Dober primer so npr. živali, ki morajo ohranjati relativno konstantno temperaturo (notranje okolje) v različnih klimatskih razmerah oziroma
v zelo različnih temperaturnih območjih. Kritične spremenljivke, ki jih je treba ohranjati so (prav tam 2003) :
1. kisik in CO2 koncentracije, 2. krvni pritisk,
3. koncentracija glukoze in drugih metabolitov, 4. osmotski tlak,
5. koncentracija H, Na, Ca, K in Cl in Mg ionov, 6. telesna temperatura itd.
Homeostatični uravnalni mehanizmi fizioloških spremenljivk največkrat vključujejo sodelujoče mehanizme, ki se aktivirajo istočasno ali zaporedno. Pomembnejša je spremenljivka za preživetje, številnejši in kompleksnejši so mehanizmi, ki ohranjajo spremenljivko organizma znotraj predvidenih fizioloških meja. Bolezen ali smrt organizma je posledica disfunkcij v homeostatski regulaciji.
Homeostatični mehanizmi varirajo v svoji učinkovitosti skozi vse življenje. Nekateri mehanizmi še niso razviti ob rojstvu. Tako npr. novorojenček ne more koncentrirati urina kot odrasel in zato bolj izgublja vodo. Učinkovitost homeostatičnih mehanizmov s staranjem upada.
Negativna "feed-back" zanka omogoča stabilnost
Komponente enostavnih negativnih "feed-back" kontrolnih sistemov vključujejo kontrolirano
spremenljivko, senzor, kontrolor (komparator) in efektor. Motnje (efektivni vplivi okolja) spreminjajo kontrolirano spremenljivko in vplivajo tudi na kontrolni sistem. Z negativno kontrolno zanko kontrolni sistem nasprotuje efektivnim vplivom tako, da zazna spremembe (senzor) v kontrolirani spremenljivki in z efektorji kompenzira (zmanjšuje) vpliv motenj.
Primer negativne kontrole je npr. termostat, ki je tudi obenem dober primer delovanja vseh fizioloških mehanizmov.
Diagram 9 : Delovanje termostata skozi negativno kontrolno zanko, prirejeno po Carver/Scheier (1998) :
Termostat
Učinek na okolje
Vključevanje peči Nastavljena
vrednost 20oC
Več ljudi v sobi, sonce..
Senzor temperature
Podobni primeri negativne "feed-back" kontrole ohranjajo homeostazo v organizmu, npr. kontrolni sistem za regulacijo arterijskega krvnega pritiska. Presosenzorji (arterijski baroceptorji) so nameščeni v karotidnih sinusih in v aortinem loku. Spremembe v raztezanju omenjenih sten, ki sledijo iz
sprememb krvnega pritiska, stimulirajo baroreceptorje. Aferentna živčna vlakna pošiljajo signale v kontrolne centre "medule oblongate", kjer se primerjajo s potrebno vrednostjo napetosti sten.
Ustvarja se signal odstopanja med potrebno in dejansko napetostjo sten arterij, ki se prenese po eferentnem živčnem vlaknu k efektorjem – srce in krvne žile (gladke mišice v stenah organov). Pritisk krvi iz srca in odpor v spremenjenem volumnu žil skozi katere teče kri, se tako nenehno uravnava in ohranja v določenih mejah napetosti žilnih sten, preko kontinuiranega merjenja senzorjev. Negativni kontrolni sistem kompenzira vsako motnjo, ki učinkuje na krvni pritisk ne glede na to ali spreminjamo pozicijo telesa, delamo vaje, čutimo tesnobo ali stres, itd. Živci dosegajo kontinuirano komunikacijo med "feed-back" elementi. Prav tako so v regulacijo krvnega pritiska vključeni različni hormoni.
Vendar pa so njihovi učinki počasnejši in trajajo dlje.
Podobno je pri termoregulaciji organizma, ko termoreceptorji na koži sprožijo kompenzacijske aktivnosti in povzročijo stimulacijo ustvarjanja toplote v organizmu, preden temperatura organizma sploh začne padati. "Feed-forward" je vedno posledica zaporednega delovanja feed-back sistemov, ki "opozarjajo" naslednje sisteme v vrsti za kaskadno kontrolo. To sproži
generiranje povečane aktivnosti v mišicah, prilagoditve srca, volumna krvnih žil in dihalnih mišic.
Kontrolni sistemi vse to regulirajo oziroma spreminjajo skozi čas v skladu z razmerami v okolju in z aktivnostjo organizma kot celoto. Pri tem so v pomoč tudi pretekle izkušnje in učenje, ki lahko spreminjajo output tako, da se vede učinkoviteje in ustrezneje za preživetje. Telesna
temperatura se tako samouravnava s fiziološkimi in vedenjskimi mehanizmi.
Čeprav so homeostatični kontrolni mehanizmi v korist organizmu, pa včasih zatajijo kot npr. pri raku, diabetesu in hipertenzijah, ki so posledica okvare v kontrolnem delovanju.
Podobne biološke avtoregulacijske mehanizme in procese v notranjosti organizmov
obravnavata Bečaj (1997) in Černigoj (2007), ki na podlagi teorij avtoregulacije (Piaget 1971) in avtopoeze (Maturana/Varela 2004) opredelita, da so avtoregulacijski in avtopoetski sistemi homeostatski (prav tam, 2007:100). Bistvo homeostatskih avtoregulacijskih in avtopoetskih procesov naj bi bilo ohranjanje oziroma nenehna samoreprodukcija strukture in organizacije živih sistemov ("steady-state") kot oblik ohranjanja življenjsko pomembnih spremenljivk v fizioloških mejah in s tem ohranjanje obstoja organizma v določenih okoljskih pogojih.