Los sistemas de control homeostático, como el ejemplo de temperatura anterior, generalmente dan como resultado bucles de respuesta de retroalimentación. Los ciclos de respuesta de retroalimentación comienzan con un estímulo que cambia una variable y terminan con un efector que cambia la variable. Si la variable se cambia de manera que vuelva al punto de ajuste, lo denominamos retroalimentación negativa. Usamos la palabra negativo para indicar que el cambio resultante en la variable es opuesto al cambio inicial. En otras palabras, si un estímulo hiciera que la variable de temperatura aumentara a 99 °F, la respuesta del sudor reduciría la variable de nuevo a 98,6 °F. Como el estímulo inicial provocó un aumento de la temperatura y la respuesta resultante fue una disminución de la temperatura, opuesta al cambio inicial, llamamos a todo el proceso un ciclo de retroalimentación negativa. La regulación de la temperatura corporal es solo uno de los muchos ejemplos de cómo el cuerpo mantiene la constancia del entorno interno. Otros circuitos de retroalimentación negativa que regulan la homeostasis incluyen la reposición de oxígeno por parte de los pulmones, la regulación del pH de la sangre a 7,4 y la regulación de la glucosa en sangre por la insulina; sin embargo, hay muchos otros ejemplos.

A veces, la respuesta a un estímulo resulta en un cambio en la variable que aumenta la desviación con respecto al punto de ajuste. Este tipo de mecanismo se denomina circuito de retroalimentación positiva. La mayoría de las veces, los circuitos de retroalimentación positiva son el resultado de sistemas de retroalimentación negativa que no corrigen adecuadamente el problema. Por ejemplo, en respuesta a una pérdida sustancial de sangre, la presión arterial disminuiría y la respuesta de retroalimentación negativa consistiría en aumentar la frecuencia cardíaca para ayudar a que la presión arterial vuelva a la normalidad. Sin embargo, si la pérdida de sangre fuera demasiado grande, el aumento de la frecuencia cardíaca podría no ser suficiente para aumentar la presión arterial y, en consecuencia, se enviaría menos sangre al corazón. Dado que la sangre transporta oxígeno y nutrientes esenciales, una menor cantidad de sangre al corazón lo mataría de hambre. Esto se traduciría en una pérdida de función y contracciones más débiles, lo que provocaría un menor bombeo de sangre, lo que se traduciría en una menor cantidad de sangre al corazón, etc. Por lo tanto, dado que la respuesta de retroalimentación negativa (un aumento de la frecuencia cardíaca) no fue adecuada, el resultado final fue que la presión arterial siguió bajando, lo que provocó un aumento (positivo) de la desviación respecto al punto de referencia. Esta situación requeriría la intervención de un profesional médico para salvar a la persona.

Hay algunos ejemplos en los que los mecanismos de retroalimentación positiva son buenos. Por ejemplo, durante el parto, las contracciones del parto mejoran a través de la retroalimentación positiva. Esto es el resultado de una hormona llamada oxitocina, que se libera del cerebro durante las contracciones del parto. La oxitocina ingresa al torrente sanguíneo desde el cerebro y circula a través de la sangre hasta el útero, donde provoca contracciones más potentes. Las contracciones del útero empujan la cabeza del bebé hacia abajo, lo que estira el cuello uterino. Luego, los receptores de estiramiento del cuello uterino y el útero envían señales al cerebro para que libere más oxitocina, y este sistema de retroalimentación positiva continúa hasta que se produce el nacimiento. Es posible que haya oído hablar del medicamento pitocina; se trata de una forma sintética de oxitocina que se puede inyectar a las mujeres embarazadas para inducir el parto o ayudar a las contracciones cuando el sistema de oxitocina no funciona de forma natural.

Algunos sistemas han adaptado una respuesta anticipatoria denominada control anticipado. Por ejemplo, las personas deshidratadas que viven en ambientes cálidos muestran tasas de sudoración bajas, pero pueden ser inducidas a sudar casi instantáneamente cuando beben agua. La respuesta de retroalimentación más conocida es la respuesta de salivación que se produce con la vista, el olfato o incluso con la idea de comer, e induce la salivación y la secreción de ácido estomacal antes de que los alimentos entren en la boca.

Los bucles de retroalimentación rara vez funcionan de forma aislada, pero casi siempre forman parte de una red más grande de sistemas que funcionan en una interacción compleja entre sí. Algunos de los circuitos pueden incluso competir entre sí, lo que a veces hace que las opciones de tratamiento sean muy complejas. Además, existe una jerarquía entre los distintos circuitos de retroalimentación, donde el mantenimiento y el equilibrio del cerebro tienen prioridad sobre todos los demás. Por ejemplo, el cuerpo sacrificará los huesos por el ión calcio esencial para garantizar un funcionamiento cerebral adecuado. Otros dos temas importantes de la homeostasis son la redundancia y la aclimatación. El mantenimiento de algunas variables es tan crucial que el organismo no las confía a un solo sistema, sino que opta por incorporar redundancias en caso de que un sistema falle o sea inadecuado. La aptitud general de un organismo puede determinarse por su capacidad para adaptarse a diferentes situaciones fisiológicas. Por ejemplo, la aclimatación se observa en la adaptación a largo plazo a la altitud en lo que respecta a la frecuencia respiratoria y al número total de glóbulos rojos (se analiza más adelante).

La práctica de la medicina consiste entonces en ayudar a las personas a volver a la homeostasis cuando sus propios sistemas se han vuelto inadecuados. Por lo tanto, dicho de otra manera, la disciplina de la medicina utiliza parámetros fisiológicos para establecer estados de referencia y luego intenta intervenir para ayudar a devolver los parámetros a ese estado.

Arriba hay una representación de imagen de un bucle de respuesta de retroalimentación. Tenga en cuenta que los bucles de retroalimentación pueden generar comentarios negativos o positivos. Las flechas rojas del gráfico superior izquierdo siempre muestran lo que sucedería si los efectores hicieran que la variable volviera siempre al punto de ajuste (retroalimentación negativa). La flecha roja en el gráfico de la derecha (dentro del ciclo) muestra lo que sucedería si los efectores siempre hicieran que la variable se alejara cada vez más del punto de ajuste (retroalimentación positiva).