Jeśli chodzi o mechanizmy biologiczne, pozytywne i negatywne informacje zwrotne są znanymi produktami procesów molekularnych i fizjologicznych. Oba są systemami kontroli zaangażowanymi w homeostazę organizmu lub skłonność organizmów do utrzymywania równowagi i regulowania środowiska wewnętrznego. Bez tych sprzężeń zwrotnych organizm utraciłby zdolność samoregulacji. Zasadniczo dodatnie sprzężenie zwrotne wzmacnia oryginalny bodziec, podczas gdy ujemne sprzężenie spowalnia go. Poniższe pojęcia wyjaśniają ich różnice.
W pozytywnym sprzężeniu zwrotnym istnieje bezpośrednia dodatnia korelacja między stężeniem a szybkością procesu. Dobrym przykładem jest to, w jaki sposób układ hormonalny reguluje uwalnianie hormonów. W szczególności oksytocyna jest hormonem uwalnianym przez przysadkę mózgową podczas porodu. Ma to kluczowe znaczenie w porodzie i normalnej porodzie. Wraz ze wzrostem skurczów produkuje się więcej oksytocyny aż do narodzin dziecka. Ponadto, ta substancja chemiczna jest związana z wiązaniami społecznymi. Na przykład przytulenie kogoś stymuluje uwalnianie oksytocyny. Ktoś, kto dostaje (i daje) wiele uścisków, również doświadcza zwiększonej produkcji tego hormonu.
Poniższe wyliczenie przedstawia fazy związane z negatywnym sprzężeniem zwrotnym:
Negatywne informacje zwrotne kontrolują szybkość procesu, aby zapobiec gromadzeniu się substancji. W przeciwieństwie do pozytywnych informacji zwrotnych odzwierciedla ujemną korelację między stężeniem a szybkością procesu. Większość procedur homeostatycznych wymaga negatywnego sprzężenia zwrotnego, ponieważ większość mechanizmów osiąga równowagę poprzez powrót do swoich pierwotnych stanów. Kiedy mózg wykryje zakłócenie wewnętrzne, wysyła wiadomości za pośrednictwem układu nerwowego, które aktywują odpowiednie narządy, aby zwrócić wartości w normalnym zakresie.
Mechanizm ten jest często porównywany do systemu grzewczego, który jest podkręcany, jeśli postrzegana temperatura jest zbyt niska i odwrotnie. Na przykład trzustka uwalnia dwa hormony o przeciwnych funkcjach. Insulina obniża poziom cukru we krwi, podczas gdy glukagon go podnosi. Kiedy ciało wykryje, że ma za dużo cukru, trzustka jest proszona o uwolnienie insuliny i zatrzymuje się dopiero po osiągnięciu równowagi; stąd negatywne opinie. Podobnie trzustka jest proszona o uwolnienie glukagonu, gdy wyczuje, że ciało ma bardzo niski poziom cukru, i zatrzymuje się dopiero, gdy ciało powróci do normalnego stanu.
Poniższe wyliczenie przedstawia fazy związane z negatywnym sprzężeniem zwrotnym:
W porównaniu do pozytywnego sprzężenia zwrotnego, negatywne sprzężenie zwrotne występuje częściej wśród mechanizmów homeostatycznych organizmu, ponieważ wiele chorób jest spowodowanych zaburzeniem pierwotnego stanu ogólnoustrojowego. Jest wtedy bardziej znany, a pozytywne opinie są mniej obserwowane, ponieważ są mniej intuicyjne.
Mechanizm pozytywnego sprzężenia zwrotnego wspiera wyższe tempo produkcji lub procesu wraz ze wzrostem akcji. Zatem wynik reakcji jest powiększany. Z drugiej strony, ujemne sprzężenie zwrotne hamuje szybkość, gdy określony stan zostaje wzmocniony. Stąd wynik reakcji jest hamowany.
W porównaniu z pozytywnym sprzężeniem zwrotnym, ujemne sprzężenie zwrotne jest ściślej związane ze stabilnością, ponieważ zmniejsza skutki pobudzenia. Przeciwnie, pozytywne informacje zwrotne wspierają wzrost wykładniczy, który może skłaniać się w kierunku niestabilności.
Negatywne sprzężenie zwrotne zasadniczo opiera się zmianom, ponieważ wprowadza zmiany w celu przywrócenia systemu do pierwotnego stanu. Z drugiej strony pozytywne informacje zwrotne zwykle wspierają zmianę, ponieważ niewielki efekt jest wzmacniany.
W porównaniu do ujemnego sprzężenia zwrotnego, pozytywne sprzężenie zwrotne ma szerszy zakres, ponieważ szybkość procesu może zostać wykładniczo zwielokrotniona. Podobnie zakres jest odzwierciedlany, gdy pozytywne sprzężenie zwrotne prowadzi do większej liczby produktów, takich jak więcej hormonów, płytek krwi i tym podobne. Przeciwnie, negatywne opinie prowadzą do zmniejszenia liczby produktów.
Ponieważ pozytywne sprzężenie zwrotne wzmacnia zakłócenia, wiąże się to z błędnymi cyklami, które mogą nawet doprowadzić do śmierci. Na przykład podczas gorączki występuje dodatnia pętla sprzężenia zwrotnego, która nieustannie rozpala zmiany metaboliczne. Błędne koło obserwuje się również, gdy stan zapalny prowadzi do większych szkód, które również powodują stan zapalny. Jednak negatywne opinie najczęściej kojarzone są z utrzymaniem dobrego zdrowia poprzez przywrócenie homeostazy.
Pozytywne sprzężenie zwrotne często wymaga zewnętrznego przerwania w celu zatrzymania mechanizmu, podczas gdy ujemne sprzężenie zwrotne zatrzymuje się samoistnie, gdy stan pierwotny zostanie zaktualizowany. Na przykład liczne postępujące mechanizmy sprzężenia zwrotnego występują podczas postępującego szoku krążeniowego. Charakteryzuje się to spadkiem ciśnienia krwi, które może prowadzić do niewydolności serca. W takim przypadku konieczna jest interwencja medyczna, aby zatrzymać pozytywne informacje zwrotne.