Negative Feedback-Übung und Herzfrequenz
Ob Sie in Ruhe sind oder trainieren, physiologische Funktionen müssen in einem engen Bereich bleiben, damit Sie überleben können. Negative Rückkopplungsschleifen wirken, um physiologische Parameter wie die Herzfrequenz innerhalb dieses Zielbereichs oder den homöostatischen Sollwert zu halten. Laut den National Institutes of Health sollte die durchschnittliche Ruheherzfrequenz beispielsweise zwischen 60 und 100 Schlägen pro Minute liegen. Ohne negative Rückkopplungsschleifen würden entscheidende physiologische Funktionen kaum reguliert.
Negative Rückkopplungsschleifen regulieren die Herzfrequenz, wenn Sie trainieren. (Bild: Jupiterimages / Digital Vision / Getty Images)Hintergrund
Eine negative Rückkopplungsschleife funktioniert durch Anpassen einer Ausgabe, wie z. B. der Herzfrequenz, als Reaktion auf eine Änderung der Eingabe, wie z. B. Blutdruck. Eine Basisschleife besteht aus einem Rezeptor, einem Kontrollzentrum und einem Effektor. Wenn Sie sich im Ruhezustand befinden und Ihr Blutdruck ansteigt, erkennen Druckrezeptoren in Ihren Halsschlagadern diese Eingangsänderung und senden Nervenimpulse an die Medulla Ihres Gehirns oder an Ihr Kontrollzentrum. Dies signalisiert dem Gehirn, die Nervenimpulse zu reduzieren, die den Herzmuskel, einen Effektor, zur Kontraktion anregen. Ihr Herz zieht sich langsamer zusammen und Ihre Leistung oder Herzfrequenz sinkt, wodurch Ihr Blutdruck auf ein Zielniveau sinkt.
Übung und Herzfrequenz
Wenn Sie trainieren, wandelt Ihr Muskelgewebe Nährstoffe wie Glukose in chemische Energie um, die als aerobe Zellatmung bezeichnet wird. Für die aerobe Atmung ist Sauerstoff erforderlich, sodass Ihr Muskelgewebe mehr Sauerstoff benötigt, um eine höhere Energieabgabe beim Training aufrechtzuerhalten. Sauerstoff dringt in Ihre Lunge ein und bindet an Hämoglobin in Ihrem Blut, das es in Ihr Muskelgewebe transportiert. Ihr Körper erhöht Ihre Herzfrequenz und Ihren Blutdruck während des Trainings, um die Durchblutung des Muskelgewebes zu erhöhen und den erhöhten Sauerstoffbedarf zu decken.
Übung und negatives Feedback
Der Anstieg Ihrer Herzfrequenz und Ihres Blutdrucks während des Trainings ist nicht physiologisch anormal. Ihr Körper erhöht den Blutfluss zum Muskelgewebe als Reaktion auf den erhöhten Sauerstoffbedarf. Die homöostatischen Sollwerte für Herzfrequenz und Blutdruck sind daher höher "zurückgesetzt". Wenn Sie beispielsweise kräftig trainieren, kann sich Ihre Herzfrequenz je nach Alter und Fitnessgrad auf bis zu 200 Schläge pro Minute erhöhen, so die Cleveland Clinic. Negative Rückkopplungsschleifen dienen dazu, die Herzfrequenz und den Blutdruck innerhalb dieser neuen höheren Zielbereiche zu halten. Nach dem Training benötigt Ihr Muskelgewebe nicht mehr so viel Sauerstoff und Ihre homöostatischen Sollwerte werden auf ihre ursprünglichen Zielbereiche zurückgesetzt.
Überlegungen
Während des Trainings wirken negative Rückkopplungsschleifen, um andere homöostatische Einstellungen als Herzfrequenz und Blutdruck aufrechtzuerhalten. Zum Beispiel muss der pH-Wert Ihres Blutes in einem engen Bereich von 7,35 bis 7,45 liegen, damit entscheidende physiologische Prozesse ablaufen können. Wenn Sie trainieren, verbrauchen Ihre Muskelgewebe Sauerstoff und produzieren Kohlendioxid als Abfallprodukt. Kohlendioxid ist sauer, und wenn es sich in Ihrem Körper ansammelt, sinkt der pH-Wert im Blut. Chemorezeptoren in Ihren Blutgefäßen erkennen diese Änderung des pH-Werts und signalisieren Ihrem Gehirn, die Atmungsrate Ihrer Lungen zu erhöhen, sodass Sie überschüssiges Kohlendioxid schneller ausatmen und den pH-Wert im Blut wieder auf den Zielbereich anheben.
