Лекция № 1
ПРЕДМЕТ ФИЗИОЛОГИИ И ЕЕ ЗАДАЧИ.
Физиология относится к медико-биологическим наукам. Она изучает функции живого организма, физиологических систем, органов, тканей и отдельных клеточных структур, а также механизмы их регуляции, закономерности жизнедеятельности организма и взаимодействия его с окружающей средой.
Задачи физиологии:
1. понять работу машины человеческого организма;
2. определить значение каждой его части;
3. понять, как они взаимодействуют;
4. каким образом из их взаимодействия получается результат — общая работа организма.
СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ.
Физиология тесно связана с дисциплинами морфологического профиля — анатомией, цитологией, гистологией. Без знания строения клеток, тканей, органов и систем организма нельзя глубоко понять их функцию. Структура и функция тесно связаны между собой, взаимно обусловливают друг друга.
Важнейшее значение для физиологической науки имеют достижения физики и химии, так как все явления, происходящие в организме, связанные с материальными процессами, основаны на законах этих наук. Физиология изучает качественные особенности, отличающие живую природу от неживой.
Физиология также основываетсяся на общей биологии, эволюционном учении и эмбриологии. Это и понятно, так как для изучения жизнедеятельности любого организма необходимо знать историю его развития.
МЕТОДЫИССЛЕДОВАНИЯ В ФИЗИОЛОГИИ.
Физиология — экспериментальная наука. Она располагает двумя основными методами:
1. наблюдение;
2. эксперимент (опыт).
Наблюдение позволяет проследить за работой того или иного органа, например, сокращением сердца (определить частоту сокращений, какой отдел сокращается первым и т. д.). Однако путем наблюдения нельзя выявить причину сокращений сердца, механизмы регулирования его деятельности. Для этого необходим эксперимент. Наблюдение позволяет познать внешнюю сторону явления, но не раскрывает его сущности. По И. П. Павлову, «наблюдение собирает то, что предлагает ему природа, опыт же берет у природы то, что он хочет». Таким образом, основным методом физиологического исследования является эксперимент.
Физиологический эксперимент в зависимости от цели и задач, стоящих перед исследователем, может быть:
1. острый;
2. хронический
Острые опыты осуществляются в условиях вивисекции (живосечения) и позволяют изучить за короткий промежуток времени какую-то функцию. Острые опыты имеют ряд недостатков: наркоз, травма, кровопотеря могут извратить нормальную функцию организма.
Хронический эксперимент позволяет в течение длительного времени изучать функции организма в условиях нормального взаимодействия его с окружающей средой. И. П. Павлов разработал специальные приемы оперативной подготовки животных к проведению хронического эксперимента, например, метод создания фистул для получения пищеварительных соков в чистом виде.
Функции органов могут быть изучены не только в целостном организме, но и вне его, при искусственной их изоляции.
Физиология и медицина неотделимы друг от друга. Для понимания сущности патологических явлений необходимо звать нормальное течение жизненных процессов. Знание, физиологии необходимо для распознавания заболевания, выбора и проведения правильного лечения, а также для разработки научно обоснованных профилактических мероприятий.
Так, изучение физиологии пищеварения И. П. Павловым позволило установить причину заболеваний пищеварительного тракта и разработать основы лечебного питания. Открытие и последующее изучение витаминов позволило успешно бороться с такими заболеваниями, как цинга и рахит, и своевременно их предупреждать. Открытие гормона поджелудочной железы — инсулина — и выяснение способов его получения сохранили жизнь миллионам больных сахарным диабетом. Изучение вопроса о группах крови явилось основой такого важного для медицинской практики мероприятия, как переливание крови.
ОСНОВНЫЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ.
Функция — специфическая деятельность и свойство дифференцированных клеток, тканей, органов организма, проявляющиеся как физиологический процесс или совокупность процессов.
Например, функцией мышцы является ее сокращение; железистых клеток — образование секрета; нервных клеток — возникновение нервных импульсов.
За счет изменения функций организм приспосабливается к внешней среде, к условиям существования.
Все функции можно разделить на животные, или соматические, и вегетативные-растительные.
Соматические функции осуществляются за счет деятельности скелетных мышц, которые иннервируются соматической нервной системой.
Вегетативные функции связаны с обменом веществ, процессами кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения, роста и размножения. Эти функции осуществляются за счет работы внутренних органов, деятельность которых регулируется вегетативной нервной системой
Физиологический акт— сложный процесс, который осуществляется при участии различных физиологических систем организма. Так, различают физиологические акты дыхания, пищеварения, выделения, движения и т. д.
Например, в физиологическом акте пищеварения участвуют:
1. определенные отделы центральной нервной системы, которые приходят в состояние возбуждения при виде, запахе, ощущении вкуса пищи;
2. скелетные мышцы (добывание, обработка и приготовление пищи);
3. железы желудочно-кишечного тракта (выделение пищеварительных соков);
4. гладкие мышцы пищеварительной трубки (при их сокращении происходит передвижение содержимого в желудочно-кишечном тракте);
5. кишечный эпителий (всасывание питательных веществ, воды и т. д.).
В процессе пищеварения принимают участие и другие системы: кровообращение, кровь и т. д. Таким образом, сложный физиологический акт пищеварения обеспечивается за счет функций разнообразных дифференцированных клеток, тканей, органов и их систем.
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИВОГО ОРГАНИЗМА.
Организм представляет собой целостную, сложную, динамичную систему. Все составные части этой системы строго дифференцированы по структуре и функциям.
1. Необходимым условием и признаком жизни является обмен веществ, который тесно связан с материальной основой жизни — белковыми телами.
2. Живой организм характеризуется наличием раздражимости и возбудимости. Благодаря этим свойствам он реагирует на раздражение возбуждением. В результате этого осуществляется та или иная функция органа, системы иле организма в целом.
3. Для живого организма характерна широкая приспособляемость к условиям существования. - адаптация, то есть способность организма приспосабливаться к воздействиям окружающей среды, которая может привести к изменению функций отдельных физиологических систем. Например при длительном преобладании в пищевом рационе белков в составе пищеварительных соков будет больше выделяться ферментов, расщепляющих белки.
4. Особенностью живого организма является также способность к саморегуляции, что обеспечивает устойчивость его к воздействиям факторов внешней среды, приспособление к условиям существования Например, если в организме под влиянием каких-то причин повысится или понизится артериальное давление то за счет возбуждения чувствительных нервных окончаний, пронизывающих сосуды, рефлекторно изменится деятельность сердца и просвет кровеносных сосудов, в результате чего артериальное давление вернется к исходному уровню.
5. Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо относительное постоянство состава внутренней среды, ее физико-химических и биологических свойств. Это относительное динамическое постоянство получило название - гомеостаза. Гомеостаз характеризуется рядом биологических констант.
Под биологическими константами понимают устойчивые количественные показатели, которые характеризуют нормальную жизнедеятельность организма. К биологическим константам относят активную реакцию крови, содержание сахара и питательных веществ в крови, величину осмотического, артериального давления температуру тела и т. д.
Постоянство состава и свойств внутренней среды организма является не абсолютным а относительным, так как в процессе жизнедеятельности создаются условия для е изменения. Имеются специальные механизмы (гомеостатические реакции), которые обеспечивают саморегуляцию состава и свойств внутренней среды, то есть поддерживают гомеостаз. Это достигается непрерывно происходящей работой ряда органов и физиологических систем. Например, в процессе жизнедеятельности постоянно происходит трата питательных веществ в организме. Их уровень пополняется за счет функции органов пищеварения.
НЕЙРОГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА.
Организм животных и человека функционирует как единое целое и представляет собой саморегулирующуюся систему. Взаимосвязанная согласованная работа всех органов и физиологических систем обеспечивается нервными и гуморальными механизмами.
В процессе эволюционного развития первыми сформировались гуморальные (жидкостные) механизмы регуляции. Они возникли на том этапе эволюционного развития животного мира, когда появились кровь и кровообращение. Гуморальная, жидкостная, химическая регуляция функций осуществляется за счет гормонов, медиаторов, продуктов обмена и других активных веществ, находящихся в жидкостях организма (кровь, лимфа, цереброспинальная жидкость).
Однако за счет гуморальной регуляции невозможны быстрая перестройка деятельности организма, изменение его функций, так как этот вид регуляции ограничен скоростью движения крови по сосудам, равной 0,5—500 мм/с.
С появлением у животных нервной системы возник нервный механизм регуляции функций, который обеспечивает быструю перестройку функций органов и организма в целом в соответствии с условиями существования. Это возможно потому, что скорость распространения нервных импульсов по нервным проводникам (до 120—140 м/с) значительно превышает скорость движения крови по сосудам.
Нервная регуляция не исключает, а подчиняет себе гуморальную регуляцию. Поэтому в целостном организме существует единая нейрогуморальная регуляция функций. Например, в процессе жизнедеятельности организма в тканях накапливается углекислый газ. Он возбуждает нервные клетки дыхательного центра. При этом ритм дыхательных движений становится чаще и глубина их увеличивается, что способствует удалению углекислого газа из организма. Таким образом, регуляция дыхательной функции организма осуществляется с участием нервных и гуморальных механизмов.
Следовательно, нейрогуморальная регуляция объединяет (интегрирует) все функции организма, благодаря чему он функционирует как единое целое.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕФЛЕКТОРНОЙ АКТИВНОСТИ ОРГАНИЗМА.
Организм животных и человека находится в неразрывном единстве с окружающей внешней средой благодаря активности нервной системы, деятельность которой осуществляется по принципу рефлекса. Для возникновения рефлекса необходима какая-то причина, толчок, раздражитель.
Следовательно, рефлекс — причинно обусловленная реакция организма на раздражение, осуществляемая при обязательном участии центральной нервной системы.
Для проявления любой рефлекторной реакции необходимо наличие раздражителя и совокупности нервных образований, получившей название рефлекторной дуги, которая включает следующие звенья:
1. рецептор,
2. афферентный нервный путь,
3. рефлекторный центр,
4. эфферентный путь,
5. эффектор.
Рецептор - это начало любой рефлекторной дуги. Рецептор воспринимает раздражение и преобразует (трансформирует) энергию раздражения в нервные импульсы. Анатомически рецепторы представляют собой чувствительные нервные окончания, которые имеют высокую специфичность по отношению к раздражителям. Каждый вид рецепторов реагирует на определенный раздражитель.
Различают:
1. экстерорецепторы, возбуждающиеся под влиянием раздражителей из окружающей среды (рецепторы кожи, глаза, внутреннего уха, слизистой оболочки носа, ротовой полости);
2. интерорецепторы, воспринимающие раздражения из внутренней среды организма (рецепторы внутренних органов, сосудов);
3. проприорецепторы, реагирующие на изменение положения отдельных частей тела в пространстве (рецепторы мышц, сухожилий, связок, суставных сумок).
По афферентному (центростремительному) нервному пути передаются нервные импульсы от рецепторов в центральную нервную систему. Афферентный путь представлен чувствительными нервными волокнами воспринимающего нейрона.
Рефлекторный центр — группа нервных клеток, расположенных в различных отделах центральной нервной системы. Здесь происходит переработка поступивших нервных импульсов и переключение их на эфферентный нервный путь.
По эфферентному (центробежному) нервному пути передаются нервные импульсы от рефлекторного центра к эффектору. Он представлен нервными волокнами эфферентных нервных клеток, расположенных в центральной нервной системе или вегетативных ганглиях. Эфферентные волокна могут быть двигательными или секреторными.
Эффектор – это рабочий орган, отвечающий на раздражение изменением своей деятельности. Эффекторами являются мышцы и железы.
По современным представлениям, нервные центры и эффекторы имеют двустороннюю нервную связь. Эффекторы не только получают команду от центральной нервной системы, но и посылают к ней центростремительные импульсы, сигнализирующие о характере ответа рабочего органа (эффектора). Благодаря обратной связи контролируется точность выполнения команды, осуществляется более совершенное приспособление организма к внешней среде.
Таким образом, классические представления о рефлекторной дуге как разомкнутом образовании подверглись пересмотру и уточнению. В настоящее время рефлекторная дуга рассматривается как замкнутое образование — в виде кольца с обратной связью (обратной афферентацией). Это обусловлено наличием в рабочем органе рецепторов, информирующих нервный центр о правильности выполненной команды.
ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ П.К.АНОХИНА.
П. К. Анохин создал учение о функциональных системах организма. Функциональной системой называется совокупность органов и тканей, принадлежащих к различным анатомо-физиологическим образованиям, но обеспечивающих определенную форму приспособительной деятельности организма. Конечной целью работы функциональной системы является поддержание в организме нормальных условий течения обменных процессов и гомеостаза (то есть постоянства состава его внутренней среды).
Функциональная система — это не анатомическое образование, а временная совокупность различных нервных центров и периферических органов, объединенных в единое целое полезным для организма результатом, который эта система создает. Именно полезный результат (нормализация измененного артериального давления, напряжения кислорода или уровня сахара в крови, приспособительный двигательный акт или сложная поведенческая реакция) определяет структуру функциональной системы, то есть необходимый подбор органов и регулирующих их деятельность нервных центров.
Функциональная система включает:
1. рецепторы, воспринимающие воздействие факторов внешней среды;
2. проводниковые аппараты, передающие сигналы от рецепторов;
3. центральные нейроны и их связи, обеспечивающие объединение функций;
4. совокупность различных органов, изменение деятельности которых дает положительный результат;
5. Совокупность афферентных аппаратов, обеспечивающих обратную афферентацию (обратную связь).