Homeostaza (gr. homoíos - podobny, równy i stásis - trwanie) - stan równowagi dynamicznej środowiska, w którym zachodzą procesy biologiczne.
Homeostaza jest podstawowym pojęciem w fizjologii. Pojęcie to jest także stosowane w psychologii zdrowia dla określenia mechanizmu adaptacyjnego, czyli mechanizmu przystosowania się organizmu do nowych warunków.
Homeostaza jest niezbędnym warunkiem prawidłowego funkcjonowania organizmu, a co za tym idzie, choroby u swego podłoża mają zaburzenia mechanizmów utrzymania homeostazy.
Ponadto homeostaza to zdolność organizmu zwierzęcego do utrzymania względnie stałego środowiska wewnętrznego, dotyczy to np. temperatury ciała, stężenia osmotycznego osocza krwi, objętości płynów ustrojowych, stężeń poszczególnych substancji (białek, cukrów, jonów). Parametry stałego środowiska wewnętrznego nigdy nie są utrzymywane ściśle na jednakowym poziomie ale zawsze w jakimś przedziale, którego zakres zależy od cech osobnika i może się zmieniać z biegiem czasu lub cyklicznie.
W utrzymaniu homeostazy istotną rolę odgrywa układ nerwowy, który kontroluje (mierzy) odpowiednie parametry i steruje ich zmianami.
Pojęcie homeostazy wprowadził Walter Canon w 1929 roku. Zasadniczo sprowadza się ona do równowagi płynów wewnątrz- i zewnątrzkomórkowych, lecz to pojęcie wytłumaczyć można jeszcze na wiele sposobów, oto kilka z nich:
- stan równowagi nietrwałej, utrzymywanej z pewnym nakładem wysiłku bądź energii, z której łatwo wypaść w niesprzyjających warunkach;
- określenie używane w medycynie i biologii do oznaczenia granic optymalnych warunków dla zdrowia i życia, np. w żywym organizmie homeostaza zdrowia to warunki w których możliwe jest zrównoważone zaspokajanie biologicznych potrzeb i utrzymywanie ciała w zdrowiu i życiu, u ssaków - np. z utrzymywaniem stałej temperatury ciała, poziomu płynów fizjologicznych; granice homeostazy kurczą się wraz z wiekiem i wyczerpaniem wewnętrznym organizmu, pogorszeniem jego warunków wewnętrznych.
Mechanizmy utrzymania homeostazy
Mechanizmy wytwarzania odpowiedzi można podzielić na dwie grupy:
- fizjologiczne (np. zwiększenie częstotliwości skurczów mięśni w celu podwyższenia temperatury) oraz
- behawioralne - zachowawcze (np. wyjście z cienia w tym samym celu).
- Fizjologiczne mechanizmy opierają się na sprzężeniu zwrotnym (ang. feedback), polegającym na otrzymywaniu przez układ informacji o własnym działaniu.
Sprzężenie zwrotne:
- ujemne
Sprzężenie zwrotne ujemne stanowi fundamentalny mechanizm samoregulacyjny. Z cybernetycznego punktu widzenia ma ono za zadanie utrzymanie wartości jakiegoś parametru na zadanym poziomie. Zachodzi ono wtedy, gdy jakiekolwiek zaburzenia powodujące odchylenie wartości parametru od zadanej wartości w którąkolwiek stronę indukują działania prowadzące do zmiany wartości parametru w stronę przeciwną (stąd nazwa "ujemne"), a więc do niwelacji (kompensacji) efektu tego odchylenia.
Mówiąc obrazowo: wartość parametru sprzężonego ujemnie zachowuje się jak niewielka kulka na dnie półkulistego zagłębienia: każde wytrącenie jej z równowagi powoduje powtórne staczanie się w kierunku najniższego punktu, pośrodku zagłębienia. W przypadku sprzężenia zwrotnego ujemnego wartość parametru oscyluje więc wokół wartości zadanej.
Sprzężenia zwrotne ujemne występują powszechnie w organizmach żywych i urządzeniach technicznych, jako mechanizmy samoregulacji
- wyprzedzające (wczesne)
W wyniku tego sprzężenia zwrotnego występuje reakcja na zmiany parametru kontrolowanego, np. wydzielania śliny przed zjedzeniem, pomimo że w chwili odpowiedzi wartość parametru pozostaje jeszcze w zakresie wartości akceptowalnych.
- dodatnie
Sprzężenie zwrotne dodatnie polega na tym, że w sytuacji zakłócenia jakiegoś parametru w układzie, układ ten dąży do zmiany wartości parametru w kierunku zgodnym (stąd - "dodatnie") z kierunkiem, w którym nastąpiło odchylenie od "zadanej" wartości. Sprzężenie zwrotne dodatnie powoduje zatem narastanie odchylenia.
Mówiąc obrazowo: wartość parametru sprzężonego dodatnio zachowuje się jak niewielka kulka na szczycie półkulistego wzniesienia: każde wytącenie jej z równowagi powoduje coraz szybsze staczanie się w kierunku, w którym nastąpiło wytrącenie, aż do wypadnięcia kulki poza układ (o ile nie zadziała odrębny bodziec hamujący). W sprzężeniu zwrotnym dodatnim wartość parametru odchyla się więc od wartości "zadanej" tym szybciej, im dalej już się od niej znajduje.
Utrzymanie wewnętrznej równowagi wymaga regulowania lub kontrolowania wartości najważniejszych parametrów wewnętrznego środowiska organizmu.
Należą do nich głównie:
- temperatura ciała (u organizmów stałocieplnych),
- pH krwi i płynów ustrojowych,
- ciśnienie osmotyczne,
- objętość płynów ustrojowych (stan nawodnienia organizmu),
- stężenie związków chemicznych w płynach ustrojowych (np. glukozy w osoczu),
- ciśnienie tętnicze krwi,
- ciśnienie tlenu i dwutlenku węgla we krwi.
Obecnie zastępuje się pojęcie homeostazy, nowym - homeodynamiką.