Физиология как наука. Предмет, задачи, методы, история физиологии — Студопедия
Физиология (физис — природа) — это наука о нормальных процессах жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмах регуляции этих процессов и влиянии на функции организма естественных факторов внешней среды.
Исходя из этого, в целом предметом физиологии является здоровый организм. Задачи физиологии включены в ее определение. Основным методом физиологии является эксперимент на животных.
Выделено 2 основных разновидности экспериментов или опытов:
1. Острый опыт или вивисекция (живосечение). В процесс него производится хирургическое вмешательство, исследуются функции открытого или изолированного органа. После этого не добиваются выживания животного. Продолжительность острого эксперимента от нескольких десятков минут до нескольких часов (пример).
2. Хронический опыт. В процессе хронических опытов производят оперативное вмешательство для получения доступности к органу. Затем добиваются заживления операционных ран и лишь после этого приступают к исследованиям. Продолжительность хронических экспериментов может составлять многие годы (пример).
Иногда выделяют подострый эксперимент (пример).
Вместе с тем, для медицины требуются сведения о механизмах функционирования человеческого организма. Поэтому И.П. Павлов писал:” Экспериментальные данные, можно применять к человеку только с осторожностью, постоянно проверяя фактичность сходства с деятельностью этих органов у человека и животных». Следовательно, без постановки специальных наблюдений и опытов на человеке изучение его физиологии бессмысленно. Поэтому выделяют специальную физиологическую науку — физиологию человека, Физиология человека имеет предмет, задачи, методы и историю. Предметом физиологии человека является здоровый человеческий организм.
Её задачи:
1. Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем организма человека в целом
2. Изучение механизмов регуляции функций органов и систем организма.
3. Выявление реакций человеческого организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды.
Так как физиология в целом экспериментальная наука, основным методом физиологии человека также является эксперимент. Однако эксперименты на человеке коренным образом отличаются от опытов на животных. Во-первых, подавляющее большинство исследований на человеке производится с помощью неинвазивных методов, т.е. без вмешательства в органы и ткани (пример ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, анализы крови и т.д.). Во-вторых, эксперименты на человеке проводят только тогда, когда они не наносят вреда здоровью и с согласия испытуемого. Иногда острые опыты проводятся на человеке в клинике, когда этого требуют задачи диагностики (пример). Однако следует отметить, что без данных классической физиологии возникновение и развитие физиологии человека было бы невозможно (памятники лягушке и собаке).
Еще И.П. Павлов, оценивая роль физиологии для медицины, писал: «Понимаемые в грубом смысле слова физиология и медицина не отделимы, знание физиологии необходимо врачу любой специальности». А также, что «Медицина лишь обогащаясь постоянно изо дня в день, новыми физиологическими фактами, станет, наконец тем, чем она должна быть в идеале, т.е. умением чинить испортившийся механизм человека и быть прикладным знанием физиологии» (примеры из клиники). Другой известнейший русский физиолог проф. В.Я. Данилевский отмечал: «Чем точнее и полнее будут определены признаки нормы для телесной и душевной жизни человека, тем правильнее будет диагноз врача для ее патологических отклонений”.
Физиология, являясь основополагающей биологической наукой, тесно связана с другими фундаментальными и биологическими науками. В частности, без знания законов физики невозможно объяснение биоэлектрических явлений, механизмов свето- и звуковосприятия. Без применения данных химии невозможно описание процессов обмена веществ, пищеварения, дыхания и т.д., Поэтому на границах этих наук с физиологией выделились дочерние науки биофизика и биохимия.
Так как структура и функция неразделимы, причем именно функция определяет формирование структуры, физиология тесно связана с морфологическими науками: цитологией, гистологией, анатомией. В результате исследования действия различных химических веществ на организм из физиологии выделилась в самостоятельные науки фармакология и токсикология. Накопление данных о нарушениях механизмов функционирования организма при различных заболеваниях послужило основой возникновения патологической физиологии.
Выделяют общую и частную физиологию. Общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма, механизмы таких базисных процессов как обмен веществ и энергии, размножение, процессы возбуждения и т.д. Частная физиология исследует функции конкретных клеток, тканей, органов и физиологических систем. Поэтому в ней выделяются такие разделы, как физиология мышечной ткани, сердца, почек, пищеварения, дыхания и т.д. Кроме того, в физиологии выделяют разделы имеющие специфический предмет исследования или особые подходы в исследовании функций. К ним относятся эволюционная физиология (объяснение), сравнительная физиология, возрастная физиология.
В физиологии имеется целый ряд прикладных разделов. Это, например, физиология сельскохозяйственных животных.
В физиологии человека выделяют следующие прикладные разделы:
1. Возрастня физиология. Изучает возрастные особенности функций организма.
2. Физиология труда.
3. Клиническая физиология. Это наука, использующая физиологические методики и подходы для диагностики и анализа патологических отклонений.
4. Авиационная и космическая физиология.
5. Физиология спорта.
Физиология человека теснейшим образом связана с такими клиническими дисциплинами, как терапия, хирургия, акушерство, эндокринология, психиатрия, офтальмология и т.д. Например, эти науки используют для диагностики многочисленные методики разработанные физиологами. Отклонения нормальных параметров организма являются основой выявления патологии.
Некоторые разделы физиологии человека являются базой для психологии. Это физиология центральной нервной системы, высшей нервной деятельности, сенсорных систем, психофизиология.
История физиологии подробно описана в учебнике под ред. Ткаченко
Предмет физиологии, ее разделы и задачи. — КиберПедия
Предмет физиологии, ее разделы и задачи.
Физиология – это наука о процессах жизнедеятельности организма, Это наука о отдельных органах, тканях, клетках, механизмах регуляции этих процессов и влиянии на функции организма естественных факторов внешней среды.
Предметом физиологии является здоровый организм.
Выделяют общую и частную физиологию. Общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма, механизмы таких базисных процессов как обмен веществ и энергии, размножение, процессы возбуждения и т.д. Частная физиология исследует функции конкретных клеток, тканей, органов и физиологических систем. Поэтому в ней выделяются такие разделы, как физиология мышечной ткани, сердца, почек, пищеварения, дыхания и т.д.
В физиологии человека выделяют следующие прикладные разделы:
1.Возрастня физиология. Изучает возрастные особенности функций организма.
2.Физиология труда.
3.Клиническая физиология. Это наука, использующая физиологические методики и подходы для диагностики и анализа патологических отклонений.
4.Авиационная и космическая физиология.
5.Физиология спорта
Задачи физиологии:
1.Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем организма человека в целом
2. Изучение механизмов регуляции функций органов и систем организма.
3. Выявление реакций человеческого организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды.
Биоэлектрические явления в возбудимых тканях, природа возбуждения.
Возбуждение представляет собой сложную совокупность физических, химических и физико-химических процессов, в результате которых происходит быстрое и кратковременное изменение электрического потенциала мембраны.
В состоянии покоя между наружной и внутренней поверхностями мембраны клетки существует разность потенциалов, которая называется мембранным потенциалом [МП), или, если это клетка возбудимой ткани, – потенциалом покоя. Так как внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной, то, принимая потенциал наружного раствора за нуль, МП записывают со знаком «минус». Его величина у разных клеток колеблется от минус 30 до минус 100 мВ.
Согласно мембранной теории асимметричное распределение ионов по обе стороны мембраны и связанное с этим создание и поддержание мембранного потенциала обусловлено как избирательной проницаемостью мембраны для различных ионов, так и их концентрацией по обе стороны от мембраны, а более точно величину мембранного потенциала можно рассчитать .
Поляризация мембраны в покое объясняется наличием открытых калиевых каналов и трансмембранным градиентом концентраций калия, что приводит к выходу части внутриклеточного калия в окружающую клетку среду, т. е. к появлению положительного заряда на наружной поверхности мембраны. Органические анионы – крупномолекулярные соединения, для которых мембрана клетки непроницаема, создают на внутренней поверхности мембраны отрицательный заряд. Поэтому чем больше разница концентраций калия по обе стороны от мембраны, тем больше его выходит и тем выше значения МП. Переход ионов калия и натрия через мембрану по их концентрационному градиенту в конечном итоге должен был бы привести к выравниванию концентрации этих ионов внутри клетки и в окружающей ее среде. Но в живых клетках этого не происходит, так как в клеточной мембране имеются натрий-калиевые насосы, которые обеспечивают выведение из клетки ионов натрия и введение в нее ионов калия, работая с затратой энергии. Они принимают и прямое участие в создании МП, так как за единицу времени ионов натрия выводится из клетки больше, чем вводится калия (в соотношении 3:2), что обеспечивает постоянный ток положительных ионов из клетки. То что выведение натрия зависит от наличия метаболической энергии, доказывается тем, что под действием динитрофенола, который блокирует метаболические процессы, выход натрия снижается примерно в 100 раз. Таким образом, возникновение и поддержание мембранного потенциала обусловлено избирательной проницаемостью мембраны клетки и работой натрий-калиевого насоса.
Предмет физиологии, ее разделы и задачи.
Физиология – это наука о процессах жизнедеятельности организма, Это наука о отдельных органах, тканях, клетках, механизмах регуляции этих процессов и влиянии на функции организма естественных факторов внешней среды.
Предметом физиологии является здоровый организм.
Выделяют общую и частную физиологию. Общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма, механизмы таких базисных процессов как обмен веществ и энергии, размножение, процессы возбуждения и т.д. Частная физиология исследует функции конкретных клеток, тканей, органов и физиологических систем. Поэтому в ней выделяются такие разделы, как физиология мышечной ткани, сердца, почек, пищеварения, дыхания и т.д.
В физиологии человека выделяют следующие прикладные разделы:
1.Возрастня физиология. Изучает возрастные особенности функций организма.
2.Физиология труда.
3.Клиническая физиология. Это наука, использующая физиологические методики и подходы для диагностики и анализа патологических отклонений.
4.Авиационная и космическая физиология.
5.Физиология спорта
Задачи физиологии:
1.Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем организма человека в целом
2. Изучение механизмов регуляции функций органов и систем организма.
3. Выявление реакций человеческого организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды.
Основные методы физиологии. Предмет и задачи физиологии
Знать особенности функционирования организма, каждой его части, структуры, уметь исследовать и прогнозировать изменения и патологии — это важная задача для специалистов в области медицины. Существует целая наука, которая занимается изучением как раз таких вопросов. Она называется физиология. Это наука о тех процессах, которые сопровождают нормальную жизнедеятельность организма. Возникла она достаточно давно, еще Гиппократ впервые проявлял интерес к функционированию живых систем. Сегодня существуют разнообразные методы изучения физиологии, которые помогают в полной мере понять те или иные механизмы и особенности организма.
Общее понятие о физиологии
Начать следует с общего понятия. Физиология — это наука о жизнедеятельности живого существа, его взаимосвязи с внешними условиями среды, их влиянии на состояние здоровья и нормального функционирования органов и их систем. В целом главная мысль данной науки — выявить глубинные механизмы существования живого, понять, как происходит его саморегуляция и все остальные процессы.
Объектом физиологии является только живой организм, ведь именно так возможно выявить все интересующие людей закономерности в его строении и функционировании. Задачи дисциплины четко прослеживаются в самом определении.
Таким образом, предмет, задачи и методы физиологии — три составляющие теоретических основ науки. Многие ученые во все времена старались вникнуть в суть происходящих в организме, в том числе человеческом, изменений. Однако полностью возможным это стало только с изобретением современных приборов и устройств, то есть полное развитие наука получила лишь начиная с XX века.
Это не помешало ей стать стать одной из лидирующих среди биологических наук. Физиология, анатомия и медицина — три тесно взаимосвязанные между собой дисциплины, которые являются фундаментом друг для друга. Поэтому методы анатомии и физиологии в некоторых случаях сходны между собой.
Разделы физиологии
Сама по себе данная наука имеет несколько дочерних дисциплин. Так, выделяют физиологию:
- общую;
- сравнительную;
- частную.
Общая занимается изучением процессов жизнедеятельности в целом. То есть рассматривает закономерности протекания тех реакций, которые являются проявлениями жизни. Например, питания, дыхания, выделения, регуляции, смены сна и бодрствования и прочих. Сюда же относится такой раздел, как физиология клетки, который занимается детальным исследованием всех ее жизненных проявлений.
Сравнительная физиология сравнивает процессы жизнедеятельности одного или разных видов организмов в процессе онтогенеза. В результате так же формируется целая ветвь — эволюционная физиология.
Частная занимается более узкими специфичными исследованиями. Так, можно выделить несколько вариантов дисциплин, входящих в эту группу.
- Физиология человека, методы исследования которой мы рассмотрим чуть позже.
- Физиология отдельных групп живых организмов (насекомых, птиц, млекопитающих животных, рептилий и так далее).
- Отдельных органов и тканей.
- Систем организма (физиология пищеварения, кровообращения, дыхания и прочее).
Особенно широкое развитие в последнее время получило исследование человека с точки зрения этой науки. Ведь его организм имеет самое сложное строение. Методы физиологии человека достаточно разнообразны и эффективны, чтобы выявить все необходимые для понимания сути вещи. Выделяют:
- возрастную физиологию;
- питания;
- труда;
- спорта;
- космическую;
- патологическую;
- клиническую.
Совокупные данные этих дисциплин помогают объять все необозримые процессы, происходящие внутри человека и найти доступ к управлению ими.
Таковых насчитывается несколько. Существуют исторически сложившиеся, которые применялись еще в древности. Сегодня сформированы и новые, основанные на последних научных достижениях в области техники, электроники, изучении электромагнитных излучений.
Выделяют следующие методы физиологии.
- Экстирпация — один из самых древних способов изучения. Заключался в удалении того или иного органа у живого существа с дальнейшим наблюдением за реакцией организма и фиксацией результатов.
- Фистульный метод. Его основа — во введении внутрь органов, имеющих полость, трубок из металла или пластмассы и фиксации таким образом биологических жидкостей. Получаются данные об изменении химической природы веществ, то есть исследуется секреторная функция организма.
- Метод катетеризации — введение по тонким трубочкам в органы и сосуды специальных лекарств, вызывающих изменения в функционировании. Так изучается работа сердца, кровеносных сосудов, желез внешней и внутренней секреции (не всех).
- Метод денервации. Используется для исследования взаимосвязи между нервами и рабочими органами. Для этого используется способ раздражения с дальнейшей фиксацией результатов.
- Методы изучения физиологии, основанные на использовании инструментов и оборудования. Сюда относится вживление в органы и ткани макро- и микроэлементов, регистрация нервных импульсов, воздействие излучением, снятие показаний работы сердца и головного мозга и так далее.
Некоторые методы исследования в физиологии мы рассмотрим подробнее дальше. Они являются наиболее часто применяемыми и важными.
Наблюдение
Данные методы физиологии использовались еще в Древнем Египте, Риме, Китае, на Древнем Востоке. Уже тогда существовали исследователи, интересующиеся изменениями, происходящими в живых организмах. Так, например, в Египте при мумифицировании фараонов и их семей производили вскрытие трупов и фиксировали изменения внутренней среды. Оценивались такие показатели, как:
- цвет и качество биологических жидкостей и масс;
- окраска органов;
- цвет глазной склеры;
- качество и цвет мокроты;
- отечность кожи, ее тургор и структура.
Эти характеристики сравнивались с таковыми у здоровых людей и делались определенные выводы. Возможно было даже установить в некоторых случаях причину смерти человека.
Сегодня наблюдение не потеряло своей актуальности, особенно когда речь идет о психофизиологии. Поведение человека, его эмоции, темперамент, наружные проявления дрожи, потливости — все эти признаки служат определенными звоночками к исследованию. Они дают понять взаимосвязь строения и наружного проявления тех или иных показателей, физиологических функций, процессов в организме.
Учение о темпераменте человека было создано ученым Павловым именно на основании изучения процессов торможения и возбуждения, которые внешне проявлялись различной эмоциональной окраской в поведении и реакцией на те или иные события, слова, действия. Он доказал, что в основе холеричного, сангвистичного, меланхоличного и флегматичного проявлений лежат именно нервные процессы, сопряженные с психической деятельностью мозга, его реакциями.
Эти выводы неоднократно подтверждались разными учеными и психологами, исследователями. Поэтому такие методы физиологии человека, как наблюдение и эксперимент, о котором речь пойдет дальше, были и есть актуальны, важны и результативны.
Эксперимент
Экспериментальные методы изучения физиологии являются основополагающими и исторически самыми древними и популярными. Действительно, как еще узнать, если не посмотреть? Поэтому, наряду с наблюдением, проводились и различного рода испытания, чаще всего на животных. Именно они давали практически стопроцентный результат в исследованиях, позволяли получать максимально достоверные данные.
Существуют экспериментальные методы исследования анатомии и физиологии, сводящиеся к двум основным группам.
- Острые эксперименты. Такой способ исследования применялся вплоть до конца XIX века, пока русский ученый Иван Петрович Павлов не нашел другой вариант. В чем же состояла суть такого вмешательства в организм? Эксперимент осуществлялся на живом животном организме, которое привязывалось к специальному станку. Затем проводилось живосечение до нужного для исследования органа и таким образом фиксировались наблюдаемые результаты его работы. Однако ряд существенных недостатков делал этот метод малоэффективным. Помимо того, что со стороны морали это бесчеловечно и жестоко, ведь животное подвергалось страшным мучениям и пыткам, очень болезненным операциям, не помогала даже анестезия, так еще и эмоциональные страдания, физическая боль, испытываемая жертвой эксперимента, значительно искажала получаемые результаты. Получался замкнутый круг. Чтобы добраться до нужного органа, следовало причинить страдания. Они, в свою очередь, искажали нормальное течение физиологических процессов, и результат был мало эффективен.
- Хронический эксперимент. Именно этот способ и предложил Павлов. Сам он был против острых экспериментов из-за их чрезвычайной жестокости, возможно, это и сподвигло его на изобретение более гуманного варианта. Подопытным организмом также было животное. Однако процедура происходила совсем иначе. Перед операцией хирургического характера проводилась качественная анестезия. Затем в стенки нужного органа вживлялась фистула — трубка пластмассовая или металлическая, которая пришивалась к коже снаружи. После этого животному давали время восстановиться, залечить образованную рану и полностью нормализовать процессы жизнедеятельности. Так получали через фистулу информацию о течении тех или иных процессов в исследуемой части тела, при этом она была совершенно достоверной, поскольку организм функционировал нормально. Исследования могли проводиться длительное время без ущерба для здоровья животного и согласно всем правилам естественного его существования.
Таким образом работали основные методы физиологии, актуальные в некоторых случаях и по сей день. Хотя, конечно, современные технические новшества постепенно полностью вытесняют вмешательство непосредственно в организм со стороны человека. Теперь возможно получить необходимую информацию совсем другими, менее болезненными, более точными и подходящими и для человека способами.
Графическая регистрация
Методы физиологии человека основываются как раз на использовании определенной аппаратуры. Среди таких устройств важное место занимают следующие.
- Электрокардиограф. Аппарат, используемый для фиксации сердечных биоэлектрических потенциалов. В результате из прибора выходит начерченная на бумаге электрокардиограмма, которую знающий врач-специалист расшифровывает и делает вывод о состоянии здоровья сердца и кровеносной системы. На сегодняшний день этот аппарат спас жизни миллионам людей. Ведь своевременное обнаружение проблемы — ключ к успешному лечению.
- Микроэлектроды. Мельчайшие структуры, способные вживляться непосредственно в клетку и фиксировать мембранный биопотенциал. Сегодня это одно из важнейших достижений в электронике, которое касается физиологических исследований организма человека. Эти электроды могут вводиться даже в мозг человека, что позволяет наблюдать и фиксировать психосоматические изменения в состоянии здоровья и жизнедеятельности.
- Радионуклидные методы физиологии — используются для получения количественных характеристик физиологических процессов.
- Разнообразные датчики, которые испускают электромагнитные волны. Обратный ответ в виде электрического импульса фиксируется специальным прибором — осциллографом — и затем передается для обработки в компьютер. Здесь уже происходит детальная обработка полученной информации и формируются определенные выводы. Так можно установить химическую концентрацию тех или иных ионов, величину давления, температуру, движение и прочие параметры).
Таким образом, современные методы науки физиологии, основанные на использовании приборов, являются самыми точными, безболезненными и научно информативными из всех нами рассмотренных выше.
Химические и биохимические методы
Методы анатомии и физиологии не только схожи между собой. Они связаны также и с другими науками. Так, существует биологическая физиология, биохимия, а также физическая физиология. Эти науки изучают процессы внутри организма со своей точки зрения, то есть с химической, физической и биологической.
Так, при помощи именно этих способов устанавливается влияние того или иного вещества (медиатора, гормона, фермента) на происходящие в организме процессы. Химия помогает в установлении свойств этого соединения, физика выявляет его термодинамические параметры, которые могут оказать влияние на организм. Физиология требует изучения воздействия не только на конкретный процесс, но и вообще на организм, орган и на совокупность внешних условий. Все вместе эти науки объединены под общим названием биологической химии.
Методы патологической физиологии
Предмет и методы физиологии являются тесно связанными и взаимозависимыми друг от друга понятиями. Однако нормальная наука, изучающая здоровый живой организм — это еще не все. Существует также и патофизиология, или патологическая, которая исследует нарушение процессов жизнедеятельности, их протекание, влияние на организм в целом и каждый его орган и прочее. Поэтому у данной дисциплины появляется свой собственный комплекс способов, при помощи которых возможно изучение обозначенных вопросов.
Какие же это методы физиологии?
- Моделирование. Подразделяется на две группы: на живом объекте исследования и in vitro, то есть искусственной физической системе. Для создания какой-либо модели патогенного процесса используют компьютер или математические вычисления на бумаге. Также часто для этого пользуются обычными логическими выводами и заключениями. Модель, как правило, строится на основании полученных теоретических данных по какому-либо вопросу.
- Теоретический анализ. На основании данных, получаемых при лабораторных исследованиях материала (живого объекта), строится теория. Она включает в себя предположительные ответы на вопросы: «Что с пациентом? Каким образом происходит патологический процесс? Каково его состояние и масштаб влияния? Какие меры борьбы уместны в данном случае для прекращения?»
- Клинические исследования. Обязательный метод, без которого невозможно существование всех остальных. Ведь теоретические знания появляются именно на основании результатов клиники пациента. Для данного способа используется целый ряд сопутствующих методик:
- биохимические;
- химические;
- физические;
- гистохимические;
- морфологические;
- статистические и прочие.
Только на основании материала, полученного при использовании всех методов, врач может поставить диагноз и назначить курс лечения.
Физиология растений
Это наука о жизнедеятельности (функционировании) растительных организмов. Речь идет обо всех формах жизни: от одноклеточных до высших, включая водоросли. Задачами физиологов растений являются следующие:
- рассмотреть и выявить механизмы функционирования растений;
- создать теоретические основы возможности осуществления фотосинтеза в искусственных условиях;
- построить модель, отражающую сущность методики получения повышенных урожаев важных сельскохозяйственных культур.
Конечно, задачи совсем не простые. Ведь растения — настоящие живые организмы, в которых ежесекундно, как и в человеке, происходят сотни биохимических реакций. Физиологу надлежит изучить каждую из них. Растения дышат, питаются, осуществляют процесс фотосинтеза, размножаются, растут и развиваются — это нормальные виды жизнедеятельности для любых живых существ. Изучение всех перечисленных процессов — задача физиологов.
Решить проблему осуществления фотосинтеза в искусственных условиях — значит дать людям возможность доступа к огромному потенциальному источнику питания. Ведь тогда голод в мире исчезнет, качество жизни людей значительно повысится. Но пока полностью эту проблему решить не удалось, хотя многие вопросы в области фотохимической стороны процесса уже решены.
Методы данной науки
Физиология растений тесно граничит со следующими современными науками:
- биотехнологией;
- молекулярной биологией;
- генной инженерией;
- биофизикой;
- клеточной инженерией.
Естественно, что это отражается и на способах, при помощи которых проводятся исследования растительных организмов. Так, методы физиологии растений следующие.
- Культивирование.
- Методы световой и электронной спектроскопии.
- Электрохимические.
- Оптико-акустические.
- Хроматографические.
- Спектрофотометрические.
Очевидно, что все они направлены на измерение численных показателей: продуктивности, массы, прироста, развития, результатов пластического и энергетического обмена. Что позволяют решить подобные методы? Очень важные сельскохозяйственные задачи, такие как:
- селекция растений;
- получение гетерозисных форм;
- интродукция;
- акклиматизация;
- районирование сортов;
- искусственное орошение;
- места выращивания растений.
Таким образом, физиология растений — еще одна фундаментальная биологическая наука, играющая важную роль в жизни человека.
Физиология как наука. Предмет, задачи, методы, история физиологии
Физиология как наука. Предмет, задачи, методы, история физиологии
Физиология (физис — природа) — это наука о нормальных процессах жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмах регуляции этих процессов и влиянии на функции организма естественных факторов внешней среды.
Исходя из этого, в целом предметом физиологии является здоровый организм. Задачи физиологии включены в ее определение. Основным методом физиологии является эксперимент на животных. Выделено 2 основных разновидности экспериментов или опытов:
1.Острый опыт или вивисекция (живосечение). В процесс него производится хирургическое вмешательство, исследуются функции открытого или изолированного органа. После этого не добиваются выживания животного. Продолжительность острого эксперимента от нескольких десятков минут до нескольких часов (пример).
2.Хронический опыт. В процессе хронических опытов производят оперативное вмешательство для получения доступности к органу. Затем добиваются заживления операционных ран и лишь после этого приступают к исследованиям. Продолжительность хронических экспериментов может составлять многие годы (пример).
Иногда выделяют подострый эксперимент (пример).
Вместе с тем, для медицины требуются сведения о механизмах функционирования человеческого организма. Поэтому И.П. Павлов писал:” Экспериментальные данные, можно применять к человеку только с осторожностью, постоянно проверяя фактичность сходства с деятельностью этих органов у человека и животных». Следовательно, без постановки специальных наблюдений и опытов на человеке изучение его физиологии бессмысленно. Поэтому выделяют специальную физиологическую науку — физиологию человека, Физиология человека имеет предмет, задачи, методы и историю. Предметом физиологии человека является здоровый человеческий организм.
Её задачи:
1.Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем организма человека в целом
2. Изучение механизмов регуляции функций органов и систем организма.
3. Выявление реакций человеческого организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды.
Так как физиология в целом экспериментальная наука, основным методом физиологии человека также является эксперимент. Однако эксперименты на человеке коренным образом отличаются от опытов на животных. Во-первых, подавляющее большинство исследований на человеке производится с помощью неинвазивных методов, т.е. без вмешательства в органы и ткани (пример ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ, анализы крови и т.д.). Во-вторых, эксперименты на человеке проводят только тогда, когда они не наносят вреда здоровью и с согласия испытуемого. Иногда острые опыты проводятся на человеке в клинике, когда этого требуют задачи диагностики (пример). Однако следует отметить, что без данных классической физиологии возникновение и развитие физиологии человека было бы невозможно (памятники лягушке и собаке). Еще И.П. Павлов, оценивая роль физиологии для медицины, писал: «Понимаемые в грубом смысле слова физиология и медицина не отделимы, знание физиологии необходимо врачу любой специальности». А также, что «Медицина лишь обогащаясь постоянно изо дня в день, новыми физиологическими фактами, станет, наконец тем, чем она должна быть в идеале, т.е. умением чинить испортившийся механизм человека и быть прикладным знанием физиологии» (примеры из клиники). Другой известнейший русский физиолог проф. В.Я. Данилевский отмечал: «Чем точнее и полнее будут определены признаки нормы для телесной и душевной жизни человека, тем правильнее будет диагноз врача для ее патологических отклонений”.
Физиология, являясь основополагающей биологической наукой, тесно связана с другими фундаментальными и биологическими науками. В частности, без знания законов физики невозможно объяснение биоэлектрических явлений, механизмов свето- и звуковосприятия. Без применения данных химии невозможно описание процессов обмена веществ, пищеварения, дыхания и т.д., Поэтому на границах этих наук с физиологией выделились дочерние науки биофизика и биохимия.
Так как структура и функция неразделимы, причем именно функция определяет формирование структуры, физиология тесно связана с морфологическими науками: цитологией, гистологией, анатомией.
В результате исследования действия различных химических веществ на организм из физиологии выделилась в самостоятельные науки фармакология и токсикология. Накопление данных о нарушениях механизмов функционирования организма при различных заболеваниях послужило основой возникновения патологической физиологии.
Выделяют общую и частную физиологию. Общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма, механизмы таких базисных процессов как обмен веществ и энергии, размножение, процессы возбуждения и т.д. Частная физиология исследует функции конкретных клеток, тканей, органов и физиологических систем. Поэтому в ней выделяются такие разделы, как физиология мышечной ткани, сердца, почек, пищеварения, дыхания и т.д. Кроме того, в физиологии выделяют разделы имеющие специфический предмет исследования или особые подходы в исследовании функций. К ним относятся эволюционная физиология (объяснение), сравнительная физиология, возрастная физиология.
В физиологии имеется целый ряд прикладных разделов. Это, например, физиология сельскохозяйственных животных. В физиологии человека выделяют следующие прикладные разделы:
1.Возрастня физиология. Изучает возрастные особенности функций организма.
2.Физиология труда.
3.Клиническая физиология. Это наука, использующая физиологические методики и подходы для диагностики и анализа патологических отклонений.
4.Авиационная и космическая физиология.
5.Физиология спорта.
Физиология человека теснейшим образом связана с такими клиническими дисциплинами, как терапия, хирургия, акушерство, эндокринология, психиатрия, офтальмология и т.д. Например, эти науки используют для диагностики многочисленные методики разработанные физиологами. Отклонения нормальных параметров организма являются основой выявления патологии.
Некоторые разделы физиологии человека являются базой для психологии. Это физиология центральной нервной системы, высшей нервной деятельности, сенсорных систем, психофизиология.
История физиологии подробно описана в учебнике под ред. Ткаченко
МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ФУНКЦИЙ ОРГАНИЗМА
Принципы саморегуляции организма. Понятие о гомеостазе
И гомеокинезе
Способность к саморегуляции — это основное свойство живых систем Оно необходимо для создания оптимальных условий взаимодействия всех элементов, составляющих организм, обеспечения его целостности. Выделяют четыре основных принципа саморегуляции:
1. Принцип неравновесности или градиента. Биологическая сущность жизни заключается в способности живых организмов поддерживать динамическое неравновесное состояние, относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных выше или ниже окружающей среды. В клетке больше катионов калия, а вне ее натрия и т.д. Поддержание необходимого уровня асимметрии относительно среды обеспечивают процессы регуляции.
2.Принцип замкнутости контура регулирования. Каждая живая система не просто отвечает на раздражение, но и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражению. Т.е. чем сильнее раздражение, тем больше ответная реакция и наоборот. Эта саморегуляция осуществляется за счет обратных положительных и отрицательных обратных связей в нервной и гуморальной системах регуляции. Т.е. контур регуляции замкнут в кольцо. Пример такой связи — нейрон обратной афферентации в двигательных рефлекторных дугах.
3.Принцип прогнозирования. Биологические системы способны предвидеть результаты ответных реакций на основе прошлого опыта. Пример — избегание болевых раздражений после предыдущих.
4. Принцип целостности. Для нормального функционирования живой системы требуется ее структурная целостность.
Учение о гомеостазе было разработано К. Бернаром. В 1878 г. он сформулировал гипотезу об относительном постоянстве внутренней среды живых организмов. В 1929 г. В. Кэннон показал, что способность организма к поддержанию гомеостаза является следствием систем регуляции в организме. Он же предложил термин “гомеостаз”. Постоянство внутренней среды организма (крови, лимфы, тканевой жидкости, цитоплазмы) и устойчивость физиологических функций является результатом действия гомеостатических механизмов. При нарушении гомеостаза, например клеточного, происходит перерождение или гибель клеток. Клеточный, тканевой, органный и другие формы гомеостаза регулируются и координируются гуморальной, нервной регуляцией, а также уровнем метаболизма.
Параметры гомеостаза являются динамическими и в определенных пределах изменяются под влиянием факторов внешней среды (например, рН крови, содержание дыхательных газов и глюкозы в ней и т.д.). Это связано с тем, что живые системы не просто уравновешивают внешние воздействия, а активно противодействуют им. Способность поддерживать постоянство внутренней среды при изменениях внешней, главное свойство отличающее живые организмы от неживой природы. Поэтому они весьма независимы от внешней среды. Чем выше организация живого существа, тем более оно независимо внешней среды (пример).
Комплекс процессов, которые обеспечивают гомеостаз, называется гомеокинезом. Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма. Однако наибольшее значение имеют функциональные системы.
К Л Е Т О К
И потенциалов действия.
Первый шаг в изучении причин возбудимости клеток сделал в своей работе «Теория мембранного равновесия» в 1924 г. английский физиолог Донанн. Он теоретически установил, что разность потенциалов внутри клетки и вне ее, т.е. потенциала покоя или МП, близка к калиевому равновесному потенциалу. Это потенциал, образующийся на полупроницаемой мембране разделяющий растворы с разной концентрацией ионов калия, один из которых содержит крупные непроникающие анионы. Его расчеты уточнил Нернст. Он вывел уравнение диффузионного потенциала. Для калия он будет равен:
[K+]out 40mM
Ек=58 lg ——— = 58 lg —— = — 75 мВ,
[K+]in 400mM
такова теоретически рассчитанная величина мП.
Экспериментально механизмы возникновения разности потенциалов между внеклеточной жидкостью и цитоплазмой, а также возбуждения клеток установили в 1939 году в Кембридже Ходжкин и Хаксли. Они исследовали гигантское нервное волокно (аксон) кальмара и обнаружили, что внутриклеточная жидкость нейрона содержит 400 мМ калия, 50 мМ натрия, 100 мМ хлора и очень мало кальция. Во внеклеточной жидкости содержалось всего 10 мМ калия, 440 мМ натрия, 560 мМ хлора и 10 мМ кальция. Таким образом, внутри клеток имеется избыток калия, а вне их натрия и кальция. Это обусловлено тем, что в клеточную мембрану встроены ионные каналы, регулирующие проницаемость мембраны для ионов натрия, калия, кальция и хлора.
Все ионные каналы подразделяются на следующие группы:
1.По избирательности:
а)Селективные, т.е. специфические. Эти каналы проницаемы для строго определенных ионов.
б).Малоселективные, неспецифические, не имеющие определенной ионной избирательности. Их в мембране небольшое количество.
2.По характеру пропускаемых ионов:
а) калиевые
б) натриевые
в) кальциевые
г) хлорные
3.По скорости инактивации, т.е. закрывания:
а) быстроинактивирующиеся, т.е. быстро переходящие в закрытое состояние. Они обеспечивают быстро нарастающее снижение МП и такое же быстрое восстановление.
б) медленноинактирующиеся. Их открывание вызывает медленное снижение МП и медленное его восстановление.
4. По механизмам открывания:
а) потенциалзависимые, т.е. те которые открываются при определенном уровне потенциала мембраны.
б) хемозависимые, открывающиеся при воздействии на хеморецепторы мембраны клетки физиологически активных веществ (нейромедиаторов, гормонов и т. д).
В настоящее время установлено, что ионные каналы имеют следующее строение:
1.Селективный фильтр, расположенный в устье канала. Он обеспечивает прохождение через канал строго определенных ионов.
2.Активационные ворота, которые открываются при определенном уровне мембранного потенциала или действии соответствующего ФАВ. Активационные ворота потенциалзависимых каналов имеется сенсор, который открывает их на определенном уровне МП.
3.Инактивационные ворота, обеспечивающие закрывание канала и прекращение проведения ионов по каналу на определенном уровне МП.(Рис).
Неспецифические ионные каналы не имеют ворот.
Селективные ионные каналы могут находиться в трех состояниях, которые определяются положением активационных (м) и инактивационных (h) ворот (рис):
1.Закрытом, когда активационные закрыты, а инактивационные открыты.
2.Активированном, и те и другие ворота открыты.
3.Инактивированном, активационные ворота открыты, а инактивационные закрыты.
Суммарная проводимость для того или иного иона определяется числом одновременно открытых соответствующих каналов. В состоянии покоя открыты только калиевые каналы, обеспечивающие поддержание определенного мембранного потенциала и закрыты натриевые. Поэтому мембрана избирательно проницаема для калия и очень мало для ионов натрия и кальция, за счет имеющихся неспецифических каналов. Соотношение проницаемости мембраны для калия и натрия в состоянии покоя составляет 1:0,04. Ионы калия поступают в цитоплазму и накапливаются в ней. Когда их количество достигает определенного предела, они по градиенту концентрации начинают выходить через открытые калиевые каналы из клетки. Однако уйти от наружной поверхности клеточной мембраны они не могут. Там их удерживает электрическое поле отрицательно заряженных анионов, находящихся на внутренней поверхности. Это сульфат, фосфат и нитрат анионы, анионные группы аминокислот, для которых мембрана не проницаема. Поэтому на наружной поверхности мембраны скапливаются положительно заряженные катионы калия, а на внутренней отрицательно заряженные анионы. Возникает трансмембранная разность потенциалов. Рис.
Выход ионов калия из клетки происходит до тех пор, пока возникший потенциал с положительным знаком снаружи не уравновесит концентрационный градиент калия, направленный из клетки. Т.е. накопившиеся на наружной стороне мембраны ионы калия не будут отталкивать внутрь такие же ионы. Возникает определенный потенциал мембраны, уровень которого определяется проводимостью мембраны для ионов калия и натрия в состоянии покоя. В среднем, величина потенциала покоя близка к калиевому равновесному потенциалу Нернста. Например, МП нервных клеток составляет 55-70 мВ, поперечно-полосатых — 90-100 мВ, гладких мышц — 40-60 мВ, железистых клеток — 20-45 мВ. Меньшая реальная величина МП клеток, объясняется тем, что его величину уменьшают ионы натрия, для которых мембрана незначительно проницаема и они могут входить в цитоплазму. С другой стороны, отрицательные ионы хлора, поступающие в клетку, несколько увеличивают МП.
Так как мембрана в состоянии покоя незначительно проницаема для ионов натрия, необходим механизм выведения этих ионов из клетки. Это связано с тем, что постепенное накопление натрия в клетке привело бы к нейтрализации мембранного потенциала и исчезновению возбудимости. Этот механизм называется натрий-калиевым насосом. Он обеспечивает поддержание разности концентраций калия и натрия по обе стороны мембраны. Натрий-калиевый насос — это фермент натрий-калиевая АТФ-аза. Его белковые молекулы встроены в мембрану. Он расщепляет АТФ и использует высвобождающуюся энергию для противоградиентного выведения натрия из клетки и закачивания калия в неё. За один цикл каждая молекула натрий-калиевой АТФ-азы выводит 3 иона натрия и вносит 2 иона калия. Так как в клетку поступает меньше положительно заряженных ионов, чем выводится из неё, натрий-калиевая АТФ-аза на 5-10 мВ увеличивает мембранный потенциал.
В мембране имеются следующие механизмы трансмембранного транспорта ионов и других веществ:
1.Активный транспорт. Он осуществляется с помощью энергии АТФ. К этой группе транспортных систем относятся натрий-калиевый насос, кальциевый насос, хлорный насос.
2.Пассивный транспорт. Передвижение ионов осуществляется по градиенту концентрации без затрат энергии. Например, вход калия в клетку и выход из неё по калиевым каналам.
3.Сопряженный транспорт. Противоградиентный перенос ионов без затрат энергии. Например таким образом происходит натрий-натриевый, натрий-кальциевый, калий -калиевый обмен ионов. Он происходит за счет разности концентрации других ионов.
Мембранный потенциал регистрируется с помощью микроэлектродного метода. Для этого через мембрану, в цитоплазму клетки вводится тонкий, диаметром менее 1 мкМ стеклянный микроэлектрод. Он заполняется солевым раствором. Второй электрод помещается в жидкость, омывающую клетки. От электродов сигнал поступает на усилитель биопотенциалов, а от него на осциллограф и самописец (рис).
Дальнейшие исследования Ходжкина и Хаксли показали, что при возбуждении аксона кальмара возникает быстрое колебание мембранного потенциала, которое на экране осциллографа имело форму пика (spike). Они назвали это колебание потенциалом действия (ПД). Так как электрический ток для возбудимых мембран является адекватным раздражителем, ПД можно вызвать, поместив на наружную поверхность мембраны отрицательный электрод — катод, а внутреннюю положительный- анод. Это приведет к снижению величины заряда мембраны — ее деполяризации. При действии слабого допорогового тока происходит пассивная деполяризация, т.е. возникает катэлектротон (рис). Если силу тока увеличить до определенного предела, то в конце периода его воздействия на плато катэлектротона появится небольшой самопроизвольный подъём — местный или локальный ответ. Он является следствием открывания небольшой части натриевых каналов, находящихся под катодом. При токе пороговой силы МП снижается до критического уровня деполяризации (КУД), при котором начинается генерация потенциала действия. Он находится для нейронов примерно на уровне — 50 мВ.
На кривой потенциала действия выделяют следующие фазы:
1.Локальный ответ (местная деполяризация), предшествующий развитию ПД.
2.Фаза деполяризации. Во время этой фазы МП быстро уменьшается и достигает нулевого уровня. Уровень деполяризации растет выше 0. Поэтому мембрана приобретает противоположный заряд — внутри она становится положительной, а снаружи отрицательной. Явление смены заряда мембраны называется реверсией мембранного потенциала. Продолжительность этой фазы у нервных и мышечных клеток 1-2 мсек.
3.Фаза реполяризации. Она начинается при достижении определенного уровня МП (примерно +20 мВ). Мембранный потенциал начинает быстро возвращаться к потенциалу покоя. Длительность фазы 3-5 мсек.
4.Фаза следовой деполяризации или следового отрицательного потенциала. Период, когда возвращение МП к потенциалу покоя временно задерживается. Он длится 15-30 мсек.
5.Фаза следовой гиперполяризации или следового положительного потенциала. В эту фазу, МП на некоторое время становится выше исходного уровня ПП. Ее длительность 250-300 мсек.
Амплитуда потенциала действия скелетных мышц в среднем 120-130 мВ, нейронов 80-90 мВ, гладкомышечных клеток 40-50 мВ. При возбуждении нейронов ПД возникает в начальном сегменте аксона — аксонном холмике.
Возникновение ПД обусловлено изменением ионной проницаемости мембраны при возбуждении. В период локального ответа открываются медленные натриевые каналы, а быстрые остаются закрытыми, возникает временная самопроизвольная деполяризация. Когда МП достигает критического уровня, закрытые активационные ворота натриевых каналов открываются и ионы натрия лавинообразно устремляются в клетку, вызывая нарастающую деполяризацию. В эту фазу открываются и быстрые и медленные натриевые каналы. Т.е. натриевая проницаемость мембраны резко возрастает. Причем от чувствительности активационных зависит величина критического уровня деполяризации, чем она выше, тем ниже КУД и наоборот.
Когда величина деполяризация приближается к равновесному потенциалу для ионов натрия (+20 мВ). сила концентрационного градиента натрия значительно уменьшается. Одновременно начинается процесс инактивации быстрых натриевых каналов и снижения натриевой проводимости мембраны. Деполяризация прекращается. Резко усиливается выход ионов калия, т.е. калиевый выходящий ток. В некоторых клетках это происходит из-за активации специальных каналов калиевого выходящего тока. Этот ток, направленный из клетки, служит для быстрого смещения МП к уровню потенциала покоя. Т.е. начинается фаза реполяризации. Возрастание МП приводит к закрыванию и активационных ворот натриевых каналов, что еще больше снижает натриевую проницаемость мембраны и ускоряет реполяризацию.
Возникновение фазы следовой деполяризации объясняется тем, что небольшая часть медленных натриевых каналов остается открытой.
Следовая гиперполяризация связана с повышенной, после ПД, калиевой проводимостью мембраны и тем, что более активно работает натрий-калиевый насос, выносящий вошедшие в клетку во время ПД ионы натрия.
Изменяя проводимость быстрых натриевых и калиевых каналов можно влиять на генерацию ПД, а следовательно на возбуждение клеток. При полной блокаде натриевых каналов, например ядом рыбы тетродонта — тетродотоксином, клетка становится невозбудимой. Это используется в клинике. Такие местные анестетики, как новокаин, дикаин, лидокаин тормозят переход натриевых каналов нервных волокон в открытое состояние. Поэтому проведение нервных импульсов по чувствительным нервам прекращается, наступает обезболивание (анестезия) органа. При блокаде калиевых каналов затрудняется выход ионов калия из цитоплазмы на наружную поверхность мембраны, т.е. восстановление МП. Поэтому удлиняется фаза реполяризации. Этот эффект блокаторов калиевых каналов также используется в клинической практике. Например, один из них хинидин, удлиняя фазу реполяризации кардиомиоцитов, урежает сердечные сокращения и нормализует сердечный ритм.
Также следует отметить, что чем выше скорость распространения ПД по мембране клетки, ткани, тем выше ее проводимость.
ФИЗИОЛОГИЯ МЫШЦ
В организме имеются 3 типа мышц: скелетные или поперечно-полосатые, гладкие и сердечная. Скелетные мышцы обеспечивают перемещение тела в пространстве, поддержание позы тела за счет тонуса мышц конечностей и тела. Гладкие мышцы необходимы для перистальтики органов желудочно-кишечного тракта, мочевыводящей системы, регуляции тонуса сосудов, бронхов и т.д. Сердечная мышца служит для сокращения сердца и перекачивания крови. Все мышцы обладают возбудимостью, проводимостью и сократимостью, а сердечная и многие гладкие мышцы автоматией — способностью к самопроизвольным сокращениям.
Утомление мышц
Утомление — это временное снижение работоспособности мышц в результате работы. Утомление изолированной мышцы можно вызвать ее ритмическим раздражением. В результате этого сила сокращений прогрессирующе уменьшается (рис). Чем выше частота, сила раздражения, величина нагрузки тем быстрее развивается утомление. При утомлении значительно изменяется кривая одиночного сокращения. Увеличивается продолжительность латентного периода, периода укорочения и особенно периода расслабления, но снижается амплитуда (рис.). Чем сильнее утомление мышцы, тем больше продолжительность этих периодов. В некоторых случаях полного расслабления не наступает. Развивается контрактура. Это состояние длительного непроизвольного сокращения мышцы. Работа и утомление мышц исследуются с помощью эргографии.
В прошлом веке, на основании опытов с изолированными мышцами, было предложено 3 теории мышечного утомления.
1.Теория Шиффа: утомление является следствием истощения энергетических запасов в мышце.
2.Теория Пфлюгера: утомление обусловлено накоплением в мышце продуктов обмена.
3.Теория Ферворна: утомление объясняется недостатком кислорода в мышце.
Действительно эти факторы способствуют утомлению в экспериментах на изолированных мышцах. В них нарушается ресинтез АТФ, накапливается молочная и пировиноградная кислоты, недостаточно содержание кислорода. Однако в организме, интенсивно работающие мышцы, получают необходимый кислород, питательные вещества, освобождаются от метаболитов за счет усиления общего и регионального кровообращения. Поэтому были предложены другие теории утомления. В частности, определенную роль в утомлении принадлежит нервно-мышечным синапсам. Утомление в синапсе развивается из-за истощения запасов нейромедиатора. Однако главная роль в утомлении двигательного аппарата принадлежит моторным центрам ЦНС. В прошлом веке И.М.Сеченов установил, что если наступает утомление мышц одной руки, то их работоспособность восстанавливается быстрее при работе другой рукой или ногами. Он считал, что это связано с переключением процессов возбуждения с одних двигательных центров на другие. Отдых с включением других мышечных групп он назвал активным. В настоящее время установлено, что двигательное утомление связано с торможением соответствующих нервных центров, в результате метаболических процессов в нейронах, ухудшением синтеза нейромедиаторов, и угнетением синаптической передачи.
Двигательные единицы
Основным морфо-функциональным элементом нервно-мышечного аппарата скелетных мышц является двигательная единица (ДЕ). Она включает мотонейрон спинного мозга с иннервируемыми его аксоном мышечными волокнами. Внутри мышцы этот аксон образует несколько концевых веточек. Каждая такая веточка образует контакт — нервно-мышечный синапс на отдельном мышечном волокне. Нервные импульсы, идущие от мотонейрона, вызывают сокращения определенной группы мышечных волокон. Двигательные единицы мелких мышц, осуществляющих тонкие движения (мышцы глаза, кисти), содержат небольшое количество мышечных волокон. В крупных их в сотни раз больше. Все ДЕ в зависимости от функциональных особенностей делятся на 3 группы:
I. Медленные неутомляемые. Они образованы «красными» мышечными волокнами, в которых меньше миофибрилл. Скорость сокращения и сила этих волокон относительно небольшие, но они мало утомляемы. Поэтому их относят к тоническим. Регуляция сокращений таких волокон осуществляется небольшим количеством мотонейронов, аксоны которых имеют мало концевых веточек. Пример — камбаловидная мышца.
IIВ. Быстрые, легко утомляемые. Мышечные волокна содержат много миофибрилл и называются «белыми». Быстро сокращаются и развивают большую силу, но быстро утомляются. Поэтому их называют фазными. Мотонейроны этих ДЕ самые крупные, имеют толстый аксон с многочисленными концевыми веточками. Они генерируют нервные импульсы большой частоты. Мышцы глаза.
IIA. Быстрые, устойчивые к утомлению. Занимают промежуточное положение.
Физиология гладких мышц
Гладкие мышцы имеются в стенках большинства органов пищеварения, сосудов, выводных протоков различных желез, мочевыводящей системы. Они являются непроизвольными и обеспечивают перистальтику органов пищеварения и мочевыводящей системы, поддержание тонуса сосудов. В отличие от скелетных, гладкие мышцы образованы клетками чаще веретенообразной формы и небольших размеров, не имеющими поперечной исчерченности. Последнее связано с тем, что сократительный аппарат не обладает упорядоченным строением. Миофибриллы состоят из тонких нитей актина, которые идут в различных направлениях и прикрепляющихся к разным участкам сарколеммы. Миозиновые протофибриллы расположен рядом с актиновыми. Элементы саркоплазматического ретикулума не образуют систему трубочек. Отдельные мышечные клетки соединяются между собой контактами с низким электрическим сопротивлением — нексусами, что обеспечивает распространение возбуждения по всей гладкомышечной структуре. Возбудимость и проводимость гладких мышц ниже, чем скелетных.
Мембранный потенциал составляет 40-60 мВ, так как мембрана ГМК имеет относительно высокую проницаемость для ионов натрия. Причем у многих гладких мышц МП не постоянен. Он периодически уменьшается и вновь возвращается к исходному уровню. Такие колебания называют медленными волнами (МВ). Когда вершина медленные волны достигает критического уровня деполяризации, на ней начинают генерироваться потенциалы действия, сопровождающиеся сокращениями (рис). МВ и ПД проводятся по гладким мышцам со скоростью всего от 5 до 50 см/сек. Такие гладкие мышцы называют спонтанно активными, т.е. они обладают автоматией. Например за счет такой активности происходит перистальтика кишечника. Водители ритма кишечной перистальтики расположены в начальных отделах соответствующих кишок.
Генерация ПД в ГМК обусловлена входом в них ионов кальция. Механизмы электромеханического сопряжения также отличаются. Сокращение развивается за счет кальция, входящего в клетку во время ПД, Опосредует связь кальция с укорочением миофибрилл важнейший клеточный белок — кальмодулин.
Кривая сокращения также отличается. Латентный период, период укорочения, а особенно расслабления значительно продолжительнее, чем у скелетных мышц. Сокращение длится несколько секунд. Гладким мышцам, в отличие от скелетных свойственно явление пластического тонуса. Это способность длительное время находится в состоянии сокращения без значительных энергозатрат и утомления. Благодаря этому свойству поддерживается форма внутренних органов и тонус сосудов. Кроме того гладкомышечные клетки сами являются рецепторами растяжения. При их натяжении начинают генерироваться ПД, что приводит к сокращению ГМК. Это явление называется миогенным механизмом регуляции сократительной активности.
ПЕРЕДАЧИ ВОЗБУЖДЕНИЯ
Синаптическая передача
Н Е Р В Н О Й С И С Т Е М Ы
Свойства нервных центров
Нервным центром (НЦ) называется совокупность нейронов в различных отделах ЦНС, обеспечивающих регуляцию какой-либо функции организма. Например, бульбарный дыхательный центр.
Для проведения возбуждения через нервные центры характерны следующие особенности:
1. Одностороннее проведение. Оно идет от афферентного, через вставочный к эфферентному нейрону. Это обусловлено наличием межнейронных синапсов.
2. Центральная задержка проведение возбуждения. Т.е. по НЦ возбуждение идет значительно медленнее, чем по нервному волокну. Это объясняется синаптической задержкой. Так как больше всего синапсов в центральном звене рефлекторной дуги, там скорость проведения наименьшая. Исходя из этого, время рефлекса, это время от начала воздействия раздражителя до появления ответной реакции. Чем длительнее центральная задержка, тем больше время рефлекса. Вместе с тем оно зависит от силы раздражителя. Чем она больше, тем время рефлекса короче и наоборот. Это объясняется явлением суммации возбуждений в синапсах. Кроме того, оно определяется и функциональным состоянием ЦНС. Например, при утомлении НЦ длительность рефлекторной реакции увеличивается.
3. Пространственная и временная суммация. Временная суммация возникает, как и в синапсах вследствие того, что чем больше поступает нервных импульсов, тем больше выделяется нейромедиатора в них, тем выше амплитуда ВПСП. Поэтому рефлекторная реакция может возникать на несколько последовательных подпороговых раздражений. Пространственная суммация наблюдается тогда, когда к нервному центру идут импульсы от нескольких рецепторов нейронов. При действии на них подпороговых стимулов, возникающие постсинаптические потенциалы суммируются и в мембране нейрона генерируется распространяющийся ПД.
4. Трансформация ритма возбуждения — изменение частоты нервных импульсов при прохождении через нервный центр. Частота может понижаться или повышаться. Например, повышающая трансформация (увеличение частоты) обусловлено дисперсией и мультипликацией возбуждения в нейронах. Первое явление возникает в результате разделения нервных импульсов на несколько нейронов, аксоны которых образуют затем синапсы на одном нейроне (рис). Второе, генерацией нескольких нервных импульсов при развитии возбуждающего постсинаптического потенциала на мембране одного нейрона. Понижающая трансформация объясняется суммацией нескольких ВПСП и возникновением одного ПД в нейроне.
5. Посттетаническая потенциация, это усиление рефлекторной реакции в результате длительного возбуждения нейронов центра. Под влиянием многих серий нервных импульсов, проходящих с большой частотой через синапсы,. выделяется большое количество нейромедиатора в межнейронных синапсах. Это приводит к прогрессирующему нарастанию амплитуды возбуждающего постсинаптического потенциала и длительному (несколько часов) возбуждению нейронов.
6. Последействие, это запаздывание окончания рефлекторного ответа после прекращения действия раздражителя. Связано с циркуляцией нервных импульсов по замкнутым цепям нейронов.
7. Тонус нервных центров — состояние постоянной повышенной активности. Он обусловлен постоянным поступлением к НЦ нервных импульсов от периферических рецепторов, возбуждающим влиянием на нейроны продуктов метаболизма и других гуморальных факторов. Например проявлением тонуса соответствующих центров является тонус определенной группы мышц.
8. Автоматия или спонтанная активность нервных центров. Периодическая или постоянная генерация нейронами нервных импульсов, которые возникают в них самопроизвольно, т.е. в отсутствии сигналов от других нейронов или рецепторов. Обусловлена колебаниями процессов метаболизма в нейронах и действием на них гуморальных факторов.
9. Пластичность нервных центров. Это их способность изменять функциональные свойства. При этом центр приобретает возможность выполнять новые функции или восстанавливать старые после повреждения. В основе пластичности Н.Ц. лежит пластичность синапсов и мембран нейронов, которые могут изменять свою молекулярную структуру.
10. Низкая физиологическая лабильность и быстрая утомляемость. Н.Ц. могут проводить импульсы лишь ограниченной частоты. Их утомление объясняется утомлением синапсов и ухудшением метаболизма нейронов.
Торможение в Ц.Н.С.
Явление центрального торможения обнаружено И.М. Сеченовым в 1862 году. Он удалял у лягушки полушария мозга и определял время спинномозгового рефлекса на раздражение лапки серной кислотой. Затем на таламус, т.е. зрительные бугры накладывал кристаллик поваренной соли и обнаружил, что время рефлекса значительно увеличивалось. Это свидетельствовало о торможении рефлекса. Сеченов сделал вывод, что вышележащие Н.Ц. при своем возбуждении тормозят нижележащие. Торможение в ЦНС препятствует развитию возбуждения или ослабляет протекающее возбуждение. Примером торможения может быть прекращение рефлекторной реакции, на фоне действия другого более сильного раздражителя.
Первоначально была предложена унитарно-химическая теория торможения. Она основывалась на принципе Дейла: один нейрон — один медиатор. Согласно ей торможение обеспечивается теми же нейронами и синапсами, что и возбуждение. В последующем была доказана правильность бинарно-химической теории. В соответствии с последней, торможение обеспечивается специальными тормозными нейронами, которые являются вставочными. Это клетки Реншоу спинного мозга и нейроны Пуркинье промежуточного. Торможение в ЦНС необходимо для интеграции нейронов в единый нервный центр.
В ЦНС выделяют следующие механизмы торможения:
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Предмет и задачи физиологии.
Стр 1 из 4Следующая ⇒
Предмет и задачи физиологии.
Методы исследований в физиологии
Физиологияотносится к биологическим дисциплинам, тесно связана и базируется на достижениях биологии, анатомии и гистологии. Физиология использует достижения и методы различных наук, прежде всего, биохимии, биофизики, математики, кибернетики и философии. В свою очередь, физиология является базой для теоретических медицинских дисциплин — патологической физиологии, фармакологии, вместе с которыми составляет теоретическую основу клинической медицины.
Анатомия — учение о строении организмов. Анатомия изучает строение тела, органов, систем, взаимное расположение органов в организме, их изменения в процессе жизни и в зависимости от особенностей индивидуальной жизни и деятельности человека.
Термин гистология происходит от греческих слов — гистос(ткани) и логос (учение, наука), означает НАУКА о ТКАНЯХ, был предложен немецким исследователем Мейером. Понятие «ткань» введено в биологию французским анатомом и физиологом Биша (1771-1802), описавшим ткани организма макроскопически. Применение микроскопа (Роберт Гук) позволило этому исследователю ввести понятие «клетка», обозначив этим термином основную структурную единицу тканей и организма. Клеточная теория строения в современном понимании была сформирована в 1839 году Шлейденом и Шванном. Гистология имеет с физиологией тесное взаимоотношение. Гистология изучает микроскопическое строение клетки и тканей, связь между структурой клетки и ее функцией. Основным методом исследования в гистологии является изготовление срезов из предварительно зафиксированных тканей с последующей световой или (и) электронной микроскопией.
Физиология — наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей, клеток. Физиология изучает происхождение и развитие функций организма, их эволюцию в процессе индивидуального развития организма, механизмы функционирования, взаимодействие организма с окружающей средой, поведение организма в различных условиях существования.
Разделы современной физиологии
Физиология подразделяется на взаимосвязанные направления: общую, частную и прикладную физиологию. К общей физиологии относятся научные данные, описывающие общие проявления жизнедеятельности: обмен веществ, механизмы регуляции, свойства биологических мембран и отдельных клеток, тканей, общие закономерности реагирования организма и его структур на воздействия — раздражимость, возбудимость, возбуждение, торможение. К этому разделу физиологии относятся возрастная, сравнительная, эволюционная физиология. Частная физиология исследует свойства отдельных тканей (мышечная, нервная, железистая, соединительная), органов (сердце, печень и других), систем (кровообращения, дыхания, пищеварения). Прикладная физиология изучает закономерности проявлений деятельности организма человека в связи с его трудовой или особой деятельностью (авиационная, космическая физиология) или в связи с пребыванием в особых климатических условиях.
Физиология делится на нормальную и патологическую. Патологическая физиология изучает проявления жизнедеятельности организма больного человека, закономерности возникновения, течения и исходов заболеваний, разрабатывает методы экспериментальной терапии.
Методы физиологии
Физиология — экспериментальная наука, её основным методом является эксперимент, который позволяет изучить основные механизмы деятельности органа, клетки, системы, механизмы регуляции и поддержания процесса жизнедеятельности. В своем развитии физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный и на всех этапах в изучении физиологических процессов существовали два направления — аналитическое и синтетическое. Аналитическое направление характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т. е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса. Этот подход в физиологии сменилсясинтетическим, начало которому в значительной степени положили работы академика И.П.Павлова. Для этого периода экспериментальной физиологии характерно стремление изучать функции организма в естественных условиях, с учетом многочисленных факторов взаимодействия организма и окружающей среды. Ученик И.П. Павлова П.К. Анохин был в числе первых исследователей, развивавших системное направление в физиологии, создал учение о функциональных системах и саморегуляции функций. Системное направление ставит своей целью изучение конкретного процесса во взаимосвязи его с другими, протекающими на уровне организма как единого целого. На разных этапах развития физиологии соотношение этих направлений изменялось: на ранних этапах развития физиологии преобладало аналитическое направление, на более поздних — системное. Для современного этапа характерно дальнейшее углубление аналитического подхода (изучение процессов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях) с одновременным соотнесением этих процессов с процессами целого организма. Открытие системных закономерностей в деятельности живых организмов показало, что для выполнения определенных функций происходит избирательное объединение его отдельных органов и их систем, обеспечивающее достижение полезного приспособительного результата. Такие объединения были названы П. К. Анохиным функциональными системами. Учение П.К.Анохина о функциональных системах оказывает существенное влияние на развитие медицины в настоящее время.
В период становления физиологии широко применялись методы удаления (экстирпации), раздражения (стимуляции), пересадки (трансплантации) органов, использовались катетеризация кровеносных сосудов, постановка фистул. В настоящее время широко применяются сложные инструментальные методы регистрации физиологических параметров, прежде всего, с помощью вживлённых во время предварительной операции датчиков, электродов, катетеров. Предпочтительны исследования, выполненные на не наркотизированных животных при их свободном поведении.
Различают следующие методы проведения физиологического эксперимента: острый, хронический опыт и исследования, проводимые в условиях функционирования изолированных органов и тканей. Острый эксперимент непродолжителен, выполняется с применением наркоза, обездвиживания животного, сопряжён с оперативным вмешательством, повреждением тканей, кровопотерей. Хронический эксперимент требует предварительной подготовки животного, создания условий для доступа к органу, постановки датчиков. Обследование животного начинается после его выздоровления. Только в условиях хронического эксперимента возможно изучение поведения с использованием метода условных рефлексов, дистанционной стимуляции и дистанционной регистрации параметров жизнедеятельности. Хронический эксперимент позволяет наблюдать животное годами. Функции отдельных органов возможно изучать не только в целом организме, но и после изоляции из него. Для изолированного органа создают специальные условия: термостатирование, подача питательного раствора, кислорода. В последние годы наблюдаются значительные методические усложнения: использование электронных преобразователей вместо механических, применение компьютерных систем управления экспериментом и автоматизированная система обработки данных, получаемых в эксперименте в текущем масштабе времени.
Общие представления о строении и физиологических
Свойствах организма
Организм человека является самостоятельной структурно-функциональной единицей неорганической и органической природы и существует в тесном взаимодействии с окружающим миром. Организм обладает совокупностью признаков и свойств, характеризующих и отличающих любую живую систему: обменом веществ, ростом, развитием, размножением, изменчивостью, наследственностью, реактивностью, надежностью. Надежность- способность сохранять структурную целостность и определенную устойчивость функционирования и развития в течение определенного времени и особенно в неблагоприятных для жизни условиях. Надежность функционирования организма обеспечивается избыточностью строения, пластичностью процессов, способностью к адаптации, компенсации нарушенных функций, дублированием, взаимозаменяемостью элементов, способностью к регенерации. Факторами надежности организма являются:
1) Избыточность структур. Каждый орган содержит большее количество клеток, чем это необходимо для повседневного функционирования органа.
2) Резервирование функций, наличие элементов, способных переходить в определенных условиях из состояния покоя к деятельности.
3) Периодичность функционирования элементов системы. Часть клеток в любом органе в период его функциональной активности остается в не активном состоянии.
4) Взаимозаменяемость функций.
5) Дублирование структур, наличие парных органов.
6) Усиление функционирования имеющихся структур за счет усиления энергетического обмена и функциональной нагрузки.
Организм человека имеет следующие уровни организации: клеточный, тканевой, органный, системный и организменный. Структуры организма человека находятся в строгом иерархическом построении, направленном на достижение оптимального взаимодействия организма и окружающей среды. Живой организм представляет собой открытую термодинамическую систему, обменивающуюся с окружающей средой веществами, энергией и информацией. Внешняя среда обеспечивает организм питательными веществами, светом, тепловой энергией, воздействует на сенсорные системы организма. Однако здоровый организм оптимально функционирует до тех пор, пока внешние воздействия или внутренние процессы в организме не нарушают стабильности гомеостаза, оптимального состояния метаболизма, физических и химических констант организма.
Физиологических функций
В основе деятельности ЦНС лежит рефлекторный принцип. Рефлекс — закономерная реакция организма на изменение внешней и внутренней среды, осуществляемая при участии нервной системы в ответ на раздражение рецепторов. Физиологическим проявлением рефлекса является возникновение, изменение интенсивности или прекращение функциональной активности органов, тканей или целостного организма. При помощи рефлекса устанавливается адекватное соотношение активности органов в пределах системы, систем в пределах организма, организма в его взаимоотношениях с окружающей средой. Рефлекторный ответ осуществляется за минимальное время с максимальной безошибочностью. Рефлекс — стереотипная реакция организма на действие раздражителя. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга. Она включает следующие звенья:
1) сенсорные рецепторы, воспринимающие действие раздражителей из внешней или внутренней среды;
2) афферентные (чувствительные) нервные проводники;
3) нервные центры, включающие афферентные, вставочные и двигательные нейроны;
4) двигательные (эфферентные) нервные проводники;
5) эффекторы (исполнительные органы). Обязательным звеном рефлекторного процесса является обратная связь между исполнительным органом и центром.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, физиология изучает функции здорового организма человека, находящегося в непрерывной связи с окружающей средой. Организм человека имеет сложное иерархическое построение и функционирует как целое, объединяясь в единую систему общими для всех структур принципами строения, метаболизма, регуляции. Базой для физиологии являются биология и морфологические науки: анатомия и гистология. Физиология является фундаментом теоретической и клинической медицины, имеет особенно большое значение для патофизиологии и фармакологии и поэтому является абсолютно необходимым предметом в системе высшего фармацевтического образования. Для получения научных данных физиологи пользуются морфологическими, физическими, химическими, математическими, методами, но специфическим физиологическим методом исследования является эксперимент.
Развитие анатомии, гистологии и физиологии неразрывно связано с развитием общества, потребностями медицины. В истории физиологии важным этапом было формирование рефлекторной теории, в создание которой весомый вклад внесли ученые России и Советского Союза — И.М.Сеченов, И.П.Павлов и П.К.Анохин.
Становление и прогресс физиологии в Белоруссии непосредственно связан с социально-экономическими преобразованиями общества в XX веке, созданием Белорусского университета и Белорусской Академии Наук. Достижения в области физиологии в Белоруссии в значительной степени обусловлены сотрудничеством белорусских ученых с Российскими исследовательскими центрами.
Учебно-контрольные вопросы по теме лекции
Предмет, задачи и методы физиологии.
Краткая история развития физиологии в России и в Беларуси.
Значение работ И.П.Павлова.
Значение морфологии и физиологии для медицинского образования.
Биологическая характеристика живых организмов (тканей).
Обмен веществ — основное условие жизни. Ассимиляция и диссимиляция. Единство этих процессов.
Организм как целое. Организм и среда. Гомеостаз.
Виды регуляции физиологических процессов в организме.
Рефлексы как основной вид нервной деятельности. Этапы развития рефлекторной теории.
Предмет и задачи физиологии.
Рекомендуемые страницы:
Физиология как наука. Предмет, задачи, методы, история физиологии
Физиология (физис
— природа) — это наука о нормальных
процессах жизнедеятельности организма,
составляющих его физиологических
систем, отдельных органов, тканей, клеток
и субклеточных структур, механизмах
регуляции этих процессов и влиянии на
функции организма естественных факторов
внешней среды.
Исходя из этого,
в целом предметом физиологии является
здоровый организм. Задачи физиологии
включены в ее определение. Основным
методом физиологии является эксперимент
на животных. Выделено 2 основных
разновидности экспериментов или опытов:
1. Острый опыт или
вивисекция (живосечение). В процесс него
производится хирургическое вмешательство,
исследуются функции открытого или
изолированного органа. После этого не
добиваются выживания животного.
Продолжительность острого эксперимента
от нескольких десятков минут до нескольких
часов (пример).
2. Хронический
опыт. В процессе хронических опытов
производят оперативное вмешательство
для получения доступности к органу.
Затем добиваются заживления операционных
ран и лишь после этого приступают к
исследованиям. Продолжительность
хронических экспериментов может
составлять многие годы (пример).
Иногда выделяют
подострый эксперимент (пример).
Вместе с тем, для
медицины требуются сведения о механизмах
функционирования человеческого
организма. Поэтому И.П. Павлов писал:
«Экспериментальные данные, можно
применять к человеку только с осторожностью,
постоянно проверяя фактичность сходства
с деятельностью этих органов у человека
и животных». Следовательно, без
постановки специальных наблюдений и
опытов на человеке изучение его физиологии
бессмысленно. Поэтому выделяют специальную
физиологическую науку — физиологию
человека. Физиология человека имеет
предмет, задачи, методы и историю.
Предметомфизиологии
человека является здоровый человеческий
организм.
Её задачи:
1.Исследование
механизмов функционирования клеток,
тканей, органов, систем, организма
человека в целом
2. Изучение механизмов
регуляции функций органов и систем
организма
3. Выявление
реакций человеческого организма и его
систем на изменение внешней и внутренней
среды
Так как физиология
в целом экспериментальная наука, основным
методом
физиологии человека также является
эксперимент. Однако эксперименты на
человеке коренным образом отличаются
от опытов на животных. Во-первых,
подавляющее большинство исследований
на человеке производится с помощью
неинвазивных методов, т.е. без вмешательства
в органы и ткани (пример ЭКГ, ЭЭГ, ЭМГ,
анализы крови и т.д.). Во-вторых,
эксперименты на человеке проводят
только тогда, когда они не наносят вреда
здоровью и с согласия испытуемого.
Иногда острые опыты проводятся на
человеке в клинике, когда этого требуют
задачи диагностики (пример). Однако
следует отметить, что без данных
классической физиологии возникновение
и развитие физиологии человека было бы
невозможно (памятники лягушке и собаке).
Еще И.П. Павлов, оценивая роль физиологии
для медицины, писал: «Понимаемые в
грубом смысле слова физиология и
медицина неотделимы, знание физиологии
необходимо врачу любой специальности».
А также, что «Медицина лишь обогащаясь
постоянно изо дня в день, новыми
физиологическими фактами, станет,
наконец тем, чем она должна быть в идеале,
т.е. умением чинить испортившийся
механизм человека и быть прикладным
знанием физиологии» (примеры из
клиники). Другой известнейший русский
физиолог проф. В.Я. Данилевский
отмечал: «Чем точнее и полнее будут
определены признаки нормы для телесной
и душевной жизни человека, тем правильнее
будет диагноз врача для ее патологических
отклонений”.
Физиология,
являясь основополагающей биологической
наукой, тесно связана с другими
фундаментальными и биологическими
науками. В частности, без знания законов
физики невозможно объяснение
биоэлектрических явлений, механизмов
свето- и звуковосприятия. Без применения
данных химии невозможно описание
процессов обмена веществ, пищеварения,
дыхания и т.д. Поэтому на границах этих
наук с физиологией выделились дочерние
науки биофизика и биохимия.
Так как структура
и функция неразделимы, причем именно
функция определяет формирование
структуры, физиология тесно связана с
морфологическими науками: цитологией,
гистологией, анатомией.
В результате
исследования действия различных
химических веществ на организм из
физиологии выделилась в самостоятельные
науки фармакология и токсикология.
Накопление данных о нарушениях механизмов
функционирования организма при различных
заболеваниях послужило основой
возникновения патологической физиологии.
Выделяют общую
и частную физиологию. Общая физиология
изучает основные закономерности
жизнедеятельности организма, механизмы
таких базисных процессов как обмен
веществ и энергии, размножение, процессы
возбуждения и т.д. Частная физиология
исследует функции конкретных клеток,
тканей, органов и физиологических
систем. Поэтому в ней выделяются такие
разделы, как физиология мышечной ткани,
сердца, почек, пищеварения, дыхания и
т.д. Кроме того, в физиологии выделяют
разделы, имеющие специфический предмет
исследования или особые подходы в
исследовании функций. К ним относятся
эволюционная физиология (объяснение),
сравнительная физиология, возрастная
физиология.
В физиологии
имеется целый ряд прикладных разделов.
Это, например, физиология сельскохозяйственных
животных.
В физиологии
человека выделяют следующие прикладные
разделы:
1.Возрастня
физиология. Изучает возрастные особенности
функций организма.
2.Физиология труда
3.Клиническая
физиология. Это наука, использующая
физиологические методики и подходы для
диагностики и анализа патологических
отклонений
4.Авиационная и
космическая физиология
5.Физиология спорта
Физиология
человека теснейшим образом связана с
такими клиническими дисциплинами, как
терапия, хирургия, акушерство,
эндокринология, психиатрия, офтальмология
и т.д. Например, эти науки используют
для диагностики многочисленные методики
разработанные физиологами. Отклонения
нормальных параметров организма являются
основой выявления патологии.
Некоторые разделы
физиологии человека являются базой для
психологии (физиология ЦНС, ВНД, сенсорных
систем, психофизиология).
Лекция Предмет, методы, задачи физиологии.
Сабақ / Урок № 1
Сабақ жоспары / План урока
Пән /Дисциплина_ «Физиология »____________________________________________________
Сабақтың такырыбы/Тема урока: «Предмет, методы, задачи физиологии»._____
Сабақтың мақсаты /Цель урока
1.Білімдік /Образовательная
Понятие о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах. Особенностях современного периода развития физиологии, физиологической функции, физиологической реакции, возрастных изменениях функций. Клетка и ее функции. Строение и функции биологических мембран. Основных принципах формирования и регуляции физиологических функций_ Понятие о регуляции функций. ___
2.Дамытушылық /Развивающая
Развивать знание о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах. Особенностях современного периода развития физиологии, физиологической функции, физиологической реакции, возрастных изменениях функций. Клетка и ее функции. Строение и функции биологических мембран. Основных принципах формирования и регуляции физиологических функций_ Понятие о регуляции функций._______________________________________________
3. Тәрбиелік/Воспитательная
Воспитывать ответственное отношение к собственному здоровью, охране окружающей среды._
Сабақтың түpi /Тип урока
1.Урок изучения нового материала 2.3акрепление и совершенствование знаний, умений и навыков З. Целевое применение знаний, умений и навыков 4.Обобщение и систематизация усвоенного материала 5.Комбинированный б.Урок учёта и оценки знаний и умений
___________________________________________________________________________________
Құрал-жабдықтар, көрнекі -кұралдар/ Оборудования, наглядные пособия
Плакаты___________________________________________________________________________
Әдіс-тәсілдер/ Методы
1.Словесный 2.Наглядный 3.Практический 4.Исследовательский 5.Репродуктивный 5.Частично-поисковый 7.Объяснительно-иллюстративный 8.Проблемный 9.Эвристический
Пән аралық байланыс /Межпредметные связи
Экология, анатомия, физиология, география, внутренние болезни._____________________
Сабақ барысы/Ход урока
Сабақ кезеңдері /Этапы урока
Т.Ұйымдастыру- мақсаттық кезең/ организационно-целевой этап
Проверка готовности аудитории к лекции, внешнего вида студентов, отметка отсутствующих на лекции. Создание эмоционального настроя на восприятие изучаемого материала_____________
I.Үй тапсырмасын тексеру /этап проверки домашнего задания
III Жаңа білімді меңгеру /Этапы усвоения новых знаний
1. Понятие о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах.
2. Особенности современного периода развития физиологии.
3. Физиологическая функция, физиологическая реакция, возрастные изменения функций.
4. Клетка и ее функции. Строение и функции биологических мембран.
5. Основные принципы формирования и регуляции физиологических функций.
6. Понятие о регуляции функций. Механизм регуляции: нервный, гуморальный.
7. Понятие о саморегуляции.___________________________________________________
IV. Жаңа білімді бекіту /этап закрепления новых знаний:
1. Дайте понятие о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах.
2. Расскажите об особенностях современного периода развития физиологии.
3. Расскажите о физиологической функции, физиологической реакции, возрастных изменениях функций.________________________________________________________
4. Расскажите о клетке и ее функции о строении и функции биологических мембран.
5. Расскажите об основных принципах формирования и регуляции физиологических функций.
6. Дайте понятие о регуляции функций, механизмах регуляции: нервном, гуморальном.
7. Дайте понятие о саморегуляции._____________________________________________
V. Үй тапсырмасы бойынша мәлімет беру кезеңі/ этап информации о домашнем задании:
1.Учебник С.А.Георгиев «Физиология» стр. 5-28__________________________________
VI. Рефлексивті бағалау кезеңі, сабақты қорытындылау/рефлексивно-оценочный этап, подведение итогов урока:
Сегодня Вы ознакомились с понятием о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах. Особенностях современного периода развития физиологии, физиологической функции, физиологической реакции, возрастных изменениях функций. Клетка и ее функции. Строение и функции биологических мембран. Основных принципах формирования и регуляции физиологических функций_ Понятие о регуляции функций. _______________________________
Лекция № _1_
Тема:
«Предмет, методы, задачи физиологии ».
План лекции:
1. Понятие о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах.
2. Особенности современного периода развития физиологии.
3. Физиологическая функция, физиологическая реакция, возрастные изменения функций.
4. Клетка и ее функции. Строение и функции биологических мембран.
5. Основные принципы формирования и регуляции физиологических функций.
6. Понятие о регуляции функций. Механизм регуляции: нервный, гуморальный.
7. Понятие о саморегуляции.
Физиология (от греч. physis — природа и logos — учение) — наука о природе, о существе жизненных процессов. Физиология изучает жизнедеятельность организма и отдельных его частей: клеток, тканей, органов, систем. Предметом изучения физиологии являются функции живого организма, их связь между собой, регуляция и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи.
Физиологическая функция (functio — деятельность) — проявления жизнедеятельности организма и его частей, имеющие приспособительное значение и направленные на достижение полезного результата. В основе функции лежит обмен веществ, энергии и информации.
Достижения последних лет в области биохимии, молекулярной биологии, биофизики клеточных мембран позволили исследователям приоткрыть занавес неизвестности над рядом ранее недоступных для познания частных механизмов жизнедеятельности, что не может не вызывать восхищения и стремления к дальнейшему углубленному анализу жизненных процессов. Нисколько не умаляя роль такого направления в развитии научной мысли, нельзя не констатировать некоторого забвения целостного, синтетического подхода к познанию организма — подхода уверенно декларированного к мировой науке классиками отечественной физиологии — И. М. Сеченовым и И. П. Павловым.
Очевидно, что если предметом познания биохимии является протекание химических процессов в живом организме, биофизики — физических процессов, то физиология изучает новое качество живого — его функцию. При этом для удобства преподавания функция отдельных органов и систем рассматривается иногда самостоятельно. Стержневым моментом синтетического подхода служит представление о том, что функция каждого органа находится в тесной связи с функциями других органов и систем, а весь комплекс регуляторных механизмов обеспечивает не только тонкое взаимодействие внутри организма, но и приспособление организма как целого к постоянно меняющимся физико-химическим и социальным условиям среды.
Успешно изучать физиологию можно лишь зная макро- и микроструктуру органов (т. е. анатомию и гистологию) и основы протекания физических и химических процессов в живых тканях (т. е. биофизику и биохимию).
МЕТОДЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Наблюдение как метод физиологического исследования/ Сравнительно медленное развитие экспериментальной физиологии на протяжении двух столетий после работ В. Гарвея объясняется низким уровнем производства и развития естествознания, а также несовершенством исследования физиологических явлений путем их обычного наблюдения. Подобный методический прием был и остается причиной многочисленных ошибок, так как экспериментатор должен проводить опыт, видеть и запоминать множество сложных процессов и явлений, что представляет собой трудную задачу/ О трудностях, которые создает методика простого наблюдения физиологических явлений, красноречиво свидетельствуют слова Гарвея: «Скорость сердечного движения не позволяет различить, как происходит систола и диастола, и поэтому нельзя узнать, в какой момент и в которой части совершается расширение и сжатие. Действительно, я не мог отличить систолы от диастолы, так как у многих животных сердце показывается и исчезает в мгновение ока, с быстротой молнии, так что мне казалось один раз здесь систола, а здесь — диастола, другой раз — наоборот. Во всем разность и сбивчивость». ^Действительно, физиологические процессы представляют собой динамические явления. Они непрерывно развиваются и изменяются, поэтому непосредственно удается наблюдать лишь 1—2 или, в лучшем случае, 2—3 процесса. Однако, чтобы их анализировать, необходимо установить связь этих явлений с другими процессами, которые при таком способе исследования остаются незамеченными^ Вследствие этого простое наблюдение физиологических процессов как метод исследования является источником субъективных ошибок.
Метод хронического эксперимента. Величайшей заслугой русской науки в истории физиологии стало то, что один из самых талантливых и ярких ее представителей И. П. Павлов сумел найти выход из этого тупика. И. П. Павлов болезненно переживал недостатки аналитической физиологии и острого эксперимента. Он нашел способ, позволяющий заглянуть в глубь организма, не нарушая его целостности. Это был метод хронического эксперимента, проводимого на основе «физиологической хирургии».
На наркотизированном животном в условиях стерильности предварительно производили сложную операцию, позволяющую получить доступ к тому или иному внутреннему органу, проделывали «окошечко» в полый орган, вживляли фистульную трубку или выводили наружу и подшивали к коже проток железы. Сам опыт начинали много дней спустя, когда рана заживала, животное выздоравливало и по характеру течения физиологических процессов практически ничем не отличалось от нормального, здорового. Благодаря наложенной фистуле можно было длительно изучать течение тех или иных физиологических процессов в естественных условиях поведения.^
ФИЗИОЛОГИЯ ЦЕЛОСТНОГО ОРГАНИЗМА
Развитие науки обусловлено успехами применяемых методов. Павловский метод хронического эксперимента создавал принципиально новую науку — физиологию целостного организма, синтетическую физиологию, которая смогла выявить влияние внешней среды на физиологические процессы, обнаружить изменения функций различных органов и систем для обеспечения жизни организма в различных условиях.
С появлением современных технических средств исследования процессов жизнедеятельности появилась возможность изучения без предварительных хирургических операций функций многих внутренних органов не только у животных, но и у человека. «Физиологическая хирургия» как методический прием в ряде разделов физиологии оказалась вытесненной современными методами бескровного эксперимента. Но дело не в том или ином конкретном техническом приеме, а в методологии физиологического мышления. И. П. Павлов создал новую методологию, благодаря чему физиология стала развиваться как синтетическая наука и ей органически стал присущ системный подход.
/ Целостный организм неразрывно связан с окружающей его внешней средой и поэтому, как писал еще И. М. Сеченов, в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него. Физиология целостного организма изучает не только внутренние механизмы саморегуляции физиологических процессов, но и механизмы, обеспечивающие непрерывное взаимодействие и неразрывное единство организма и окружающей среды)
Физиология и кибернетика. Кибернетика (от греч. kybernetike — искусство управления) — наука об управлении автоматизированными процессами. Процессы управления, как известно, осуществляются путем сигналов, несущих определенную информацию. В организме такими сигналами являются нервные импульсы, имеющие электрическую природу, а также различные химические вещества. Кибернетика изучает процессы восприятия, кодирования, переработки, хранения и воспроизведения информации. В организме для этих целей существуют специальные структуры и системы (рецепторы, нервные волокна, нервные клетки и т.д.).
Технические кибернетические устройства позволили создать модели, воспроизводящие некоторые функции нервной системы. Однако работа мозга в целом такому моделированию еще не поддается, и необходимы дальнейшие исследования.
Союз кибернетики и физиологии возник всего лишь четыре десятилетия назад, но за это время математический и технический арсенал современной кибернетики обеспечил значительные успехи изучения и моделирования физиологических процессов.
Математика и компьютерная техника в физиологии. Одновременная (синхронная) регистрация физиологических процессов позволяет изучать взаимодействие различных явлений. Для этого необходимы точные математические методы, использование которых также знаменовало новую важную ступень в развитии физиологии. Математизация исследований позволяет использовать в физиологии компьютерную технику, что не только увеличивает скорость обработки информации, но и дает возможность производить такую обработку непосредственно в момент эксперимента, позволяет менять ход и задачи самого исследования в соответствии с получаемыми результатами.
Таким образом, как бы завершился виток спирали в развитии физиологии. На заре возникновения этой науки исследование, анализ и оценка результатов производились экспериментатором одновременно в процессе наблюдения, непосредственно во время самого эксперимента. Графическая регистрация позволила разделить эти процессы во времени и обрабатывать и анализировать результаты после окончания эксперимента. Радиоэлектроника и кибернетика сделали возможным вновь соединить анализ и обработку результатов с проведением самого опыта, но на принципиально иной основе: одновременно исследуется взаимодействие множества различных физиологических процессов и количественно анализируются результаты такого взаимодействия. Это позволило производить так называемый управляемый автоматический эксперимент, в котором компьютер помогает исследователю не просто анализировать результаты, но и менять ход опыта и постановку задач, равно как и типы воздействия на организм, в зависимости от характера реакций организма, возникающих непосредственно в ходе опыта. Физика, математика, кибернетика и другие точные науки перевооружили физиологию и представили врачу могучий арсенал современных технических средств для точной оценки функционального состояния организма и для воздействия на организм.
Математическое моделирование в физиологии. Знание физиологических закономерностей, количественных характеристик различных физиологических процессов, взаимоотношений между ними позволило создать их математические модели. С помощью таких моделей физиологические процессы воспроизводят на компьютерах, исследуя различные варианты реакций, т. е. возможных будущих их изменений при тех или иных воздействиях на организм (лекарственные вещества, физические факторы или экстремальные условия окружающей среды). В настоящее время союз физиологии и кибернетики оказался полезным при проведении сложных хирургических операций, в чрезвычайных условиях, требующих точной оценки как текущего состояния важнейших физиологических процессов организма, так и предвидения возможных их изменений. Такой подход позволяет значительно повысить надежность «человеческого фактора» в трудных и ответственных звеньях современного производства. Объективное изучение высшей нервной деятельности. На протяжении тысячелетий было принято считать, что поведение человека определяется влиянием некой нематериальной сущности («души»), познать которую физиолог не в силах. Физиология XX века имеет существенные успехи не только в области раскрытия механизмов процессов жизнедеятельности и управления этими процессами, но осуществила прорыв в самую сложную и таинственную область — в область психических явлений. Физиологическая основа психики — высшая нервная деятельность человека и животных, стала одним из важных объектов физиологического исследования.
И. М. Сеченов был первым из физиологов мира, который рискнул представить поведение на основе принципа рефлекса, т. е. на основе известных в физиологии механизмов нервной деятельности. В своей знаменитой книге «Рефлексы головного мозга» он показал, что сколь бы сложными ни казались нам внешние проявления психической деятельности человека, они рано или поздно сводятся лишь к одному — мышечному движению. «Улыбается ли ребенок при виде новой игрушки, смеется ли Гарибальди, когда его гонят за излишнюю любовь к родине, создает ли Ньютон мировые законы и пишет их на бумаге, дрожит ли девушка при мысли о первом свидании, всегда конечным итогом мысли является одно — мышечное движение», — писал И. М. Сеченов.
Сеченовская попытка обосновать механизмы мозговой деятельности была чисто теоретической. Необходим был следующий шаг — экспериментальные исследования физиологических механизмов, лежащих в основе психической деятельности и поведенческих реакций. И этот шаг был сделан И. П. Павловым.
То, что именно И. П. Павлов, а не кто-нибудь другой стал наследником идей И. М. Сеченова и первым проник в основные тайны работы высших отделов мозга, не случайно. К этому привела логика проводимых им экспериментальных физиологических исследований. Изучая процессы жизнедеятельности организма в условиях естественного поведения животного, И. П. Павлов обратил внимание на важную роль психических факторов, влияющих на все физиологические процессы. От наблюдательности И. П. Павлова не ускользнул тот факт, что слюна, желудочный сок и другие пищеварительные соки начинают выделяться у животного не только в момент еды, а задолго до еды, при виде еды, звуке шагов служителя, который обычно кормит животное. И. П. Павлов обратил внимание на то, что аппетит, страстное желание еды является столь же мощным сокоотделительным агентом, как и сама еда. Аппетит, желание, настроение, переживания, чувства — все это психические явления. Они до И. П. Павлова физиологами не изучались. И. П. Павлов же увидел, что физиолог не вправе игнорировать эти явления, так как они властно вмешиваются в течение физиологических процессов, меняя их характер. Поэтому физиолог обязан был их изучать. Но как? До И. П. Павлова эти явления рассматривались наукой, которая называется зоопсихологией.
Обратившись к этой науке, И. П. Павлов должен был отойти от твердой «почвы» физиологических фактов и войти в область гаданий относительно кажущегося психического состояния животных. Для объяснения поведения человека правомерны методы, используемые в психологии, ибо человек всегда может сообщить о своих чувствах, настроениях, переживаниях и т. д. Зоопсихологи слепо переносили на животных данные, полученные при обследовании человека, и также говорили о «чувствах», «настроениях», «переживаниях», «желаниях» и т. д. у животного, не имея возможности проверить, так это или нет на самом деле. Впервые в павловских лабораториях по поводу механизмов одних и тех же фактов возникало столько мнений, сколько наблюдателей видело эти факты. Каждый из наблюдателей трактовал факты по-своему, и не было возможности проверить правильность любой из трактовок. И. П. Павлов понял, что подобные трактовки бессмысленны и поэтому сделал решительный, поистине революционный, шаг. Не пытаясь гадать о тех или иных внутренних психических состояниях животного, он начал изучать поведение животного объективно, сопоставляя те или иные воздействия на организм с ответными реакциями организма. Этот объективный метод позволил выявить законы, лежащие в основе поведенческих реакций организма.
Метод объективного изучения поведенческих реакций создал новую науку — физиологию высшей нервной деятельности с ее точным знанием процессов, происходящих в нервной системе при тех или иных воздействиях внешней среды. Эта наука много дала для понимания сущности механизмов психической деятельности человека.
Созданная И. П. Павловым физиология высшей нервной деятельности стала естественно-научной основой психологии. Она имеет важнейшее значение в философии, медицине, педагогике и во всех науках, которые так или иначе сталкиваются с необходимостью изучать внутренний (духовный) мир человека. Учение И. П. Павлова о высшей нервной деятельности имеет огромное практическое значение.
ОРГАНИЗМ И ВНЕШНЯЯ СРЕДА. АДАПТАЦИЯ
Адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности, которые обеспечиваются на основе физиологических процессов, происходящих на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Этим термином пользуются для характеристики широкого круга приспособительных процессов: от адаптивного синтеза белков в клетке и адаптации рецепторов к длительно действующему раздражителю до социальной адаптации человека и адаптации народов к определенным климатическим условиям. На уровне организма человека под адаптацией понимают его приспособление к постоянно меняющимся условиям существования.
Организм человека адаптирован к адекватным условиям среды в результате длительной эволюции и онтогенеза, создания и совершенствования в ходе их адаптивных механизмов (адаптогенез) в ответ на выраженные и достаточно длительные изменения окружающей среды. К одним факторам внешней среды организм адаптирован полностью, к другим — частично, к третьим — не может адаптироваться из-за их крайней экстремальности. В этих условиях человек погибает без специальных средств жизнеобеспечения (например, в космосе без скафандра вне космического корабля). К менее жестким — субэкстремальным влияниям человек может адаптироваться, однако длительное нахождение человека в субэкстремальных условиях ведет к перенапряжению адаптационных механизмов, болезням, а иногда и смерти.
Различают многие виды адаптации.
Физиологической адаптацией называют достижение устойчивого уровня активности организма и его частей, при котором возможна длительная активная деятельность организма, включая трудовую активность в измененных условиях существования (в том числе социальных) и способность воспроизведения здорового потомства. Физиология исследует формирование и механизмы индивидуальной адаптации.
Различные люди с разной скоростью и полнотой адаптируются к одним и тем же условиям среды. Скорость и полнота адаптации обусловлена состоянием здоровья, эмоциональной устойчивостью, физической тренированностью, типологическими особенностями, полом, возрастом конкретного человека.
Адаптационные реакции также делят на общие, или неспецифические, происходящие под влиянием практически любого достаточно сильного или длительного стимула и сопровождающиеся однотипными сдвигами функций организма, систем и органов в ответ на различные по характеру воздействия, и частные, или специфические, проявляющиеся в зависимости от характера и свойств воздействующего фактора или их комплекса. Неспецифический ответ организма на любое интенсивное воздействие на него Г. Селье назвал стрессом (напряжение, давление), а вызывающий его фактор — стрессором. По Селье, общий адаптационный синдром как ответная реакция на стрессор включает в себя усиление деятельности гипоталамуса, гипофиза с увеличением продукции АКТГ, гипертрофию коры надпочечников, атрофию вилочковой железы, изъязвление слизистой оболочки желудка. В дальнейшем были доказаны участие в стрессорной реакции практически всего организма и ведущая роль в этом центральной нервной системы.
В общем адаптационном синдроме Г. Селье выделил три фазы изменения уровня сопротивления организма стрессору:
1) реакция тревоги, когда сопротивление снижалось;
2) фаза повышенного сопротивления;
3) фаза истощения механизмов сопротивления.
В повседневной жизни встречаются все эти фазы реакций организма — ощущение трудности перенесения сложной ситуации, «втягивание» — привыкание к ней, затем ощущение невозможности дальнейшего, нахождения в этой ситуации, острая потребность выхода из нее.
Если организм возвращается к исходным условиям, то он постепенно утрачивает приобретенную адаптацию, т. е. реадаптируется к исходным условиям. Повторная адаптация возможна. Если организм вновь окажется в неких условиях, к которым он был адаптирован. При этом в одних случаях способность к повторной адаптации может быть повышена, в других — понижена в зависимости от истощенности или тренированности механизмов адаптации. Тренировка механизмов адаптации благоприятна для мобильности и стойкости адаптации. Готовность к адаптации и ее эффективность динамичны и зависят от многих факторов, в числе которых состояние здоровья, рациональное питание, режим сна и бодрствования, труда и отдыха, физическая активность и тренировка, закаливание, адаптирующие лекарственные средства (адаптогены).
Существует и пассивная форма адаптации по принципу «экономизации активности», которая проявляется в гипореактивности или ареактивности. Ее выражением может быть такое общее состояние организма, как сон. Физиологический сон выступает в роли эконо-мизирующего энергетические затраты фактора, «охранительное» его значение отмечал И.П.Павлов. Известно лечебное применение различных видов сна.
Ареактивность может быть результатом снижения реактивности рецепторов (адаптация рецепторов), торможения центральной части рефлекторной дуги. В механизме адаптации может принять участие и эффекторный компонент, когда с помощью различных механизмов снижается интенсивность или исключаются реакции эффекторов — органов-исполнителей.
Объективное определение адаптированности или неадаптированности человека к субэкстремальным условиям вызывает значительные затруднения. Тем не менее об адаптированности организма человека к новым условиям свидетельствуют восстановление полноценной физической и умственной работоспособности; сохранение общей резистентное в ответ на действие дополнительного возмущающего фактора, его переносимость в субэкстремальных условиях; достаточно совершенная адаптированность к временным факторам; нормальный иммунный статус организма человека; воспроизведение здорового потомства; устойчивый (без дрейфа) уровень активности реакций и взаимодействия функциональных систем.
В субэкстремальных условиях у человека проявляются не только неспецифические, но и специфические, частные, общие реакции, направленные на адаптацию организма к конкретным условиям внешней среды. В одних случаях эти условия созданы искусственно, например специфические условия производства, в других случаях это естественные условия, например климатические.
В развитии большинства адаптации прослеживается два этапа: начальный — «срочная» адаптация, и последующий — «долговременная» адаптация. «Срочная» адаптационная реакция развивается сразу с началом действия стрессора на основе готовых физиологических механизмов. Например, увеличение теплопродукции в ответ на холодовое воздействие или повышение легочной вентиляции при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе и т. д. «Срочная» адаптация мобилизует функциональные резервы и часто в неполной мере обеспечивает адаптационный эффект.
«Долговременная» адаптационная реакция развивается постепенно в результате длительного или многократного действия на организм факторов внешней среды. Эта адаптация происходит на основе многократной «срочной» адаптации. В итоге накопления структурных и функциональных изменений организм приобретает новое качество — из неадаптированного превращается в адаптированный. Именно переход от «срочной» адаптации к «долговременной» делает возможной стабильную жизнь организма в новых условиях.
Адаптации значительно отличаются у разных людей скоростью и выраженностью в зависимости от индивидуальных особенностей каждого человека.
Физиологические функции — это проявления специфической деятельности клеток, тканей, органов и систем организма, направленные на приспособление его к условиям внешней среды.
Одной из основных физиологических функций является обмен веществ и энергии как одно из главных, необходимых условий жизни животного. Обмен веществ включает в себя два взаимосвязанных, одновременно протекающих, но противоположных процесса — ассимиляции и диссимиляции.
Ассимиляция (анаболизм) — это процесс синтеза, создания новой живой материи, образование сложных, специфических для данного животного соединений из более простых.
Диссимиляция (катаболизм) — это изнашивание, разрушение, распад живой материи, в результате чего сложные химические вещества превращаются в более простые.
С обменом веществ связаны все остальные физиологические функции — рост и развитие животных, пищеварение, размножение, выделения и т.д. Все эти вопросы будут подробно рассматриваться дальше, а обмену веществ и энергии посвящается отдельная глава.
Физиологические функции проявляются рядом биологических реакций.
Раздражимость — способность клеток, тканей или целого организма отвечать на внешние или внутренние воздействия (раздражители) изменением своей структуры, функции.
Одной из форм проявления раздражимости является возбудимость, когда ткань в ответ на действие раздражителя приходит в состояние возбуждения и отвечает проявлением определенных признаков своей специфической деятельности. Например, нервная ткань проводит импульсы возбуждения, мышечная — сокращается, железистая — вырабатывает и выделяет определенный секрет. Таким образом, возбудимость — это сложная биологическая реакция клеток, тканей, отвечающая на действие раздражителей комплексом физических, химических, функциональных и мембранных изменений, что обеспечивает переход возбудимых тканей из состояния физиологического покоя в состояние своей специфической деятельности.
Раздражители по своей природе могут быть физическими, химическими, биологическими.
По физиологическому значению различают адекватные раздражители, являющиеся специфическими для клеток и тканей, к действию которых они приспособлены и необычно чувствительны. Для глаз это — световые лучи, для мышц — нервный импульс, для слуховых рецепторов — звуковые колебания и т.д.
Неадекватные раздражители — это необычные, неспецифические для тканей раздражители, к действию которых они не приспособлены, и для их возбуждения требуется значительно большая сила действия такого раздражителя.
Мерой возбудимости тканей является пороговая сила раздражителя, т.е. та минимальная сила, при действии которой ткань приходит в состояние возбуждения.
Раздражение — это воздействие на ткань или орган раздражителей.
Физиологический процесс представляет собой последовательную смену явлений или состояний в развитии какого-либо действия или совокупность различных действий, направленных на достижение определенного результата.
Реакция — это изменение (усиление или ослабление) деятельности органа, системы организма в ответ на действие внутреннего или внешнего раздражителя.
Активным процессом является и торможение, заключающееся в ослаблении или полном прекращении функции ткани, органа, системы организма.
Взаимосвязь функций организма, его единство и связь с внешней средой достигается посредством местного, гуморального и нервного механизмов регуляции.
Регуляция функций включает совокупность физиологических механизмов, обеспечивающих оптимальное, согласованное функционирование различных систем организма в определенных условиях внешней среды. Местный механизм регуляции происходит за счет химических, местнодействующих веществ или за счет местных периферических рефлекторных дуг, замыкающихся в интрамуральных ганглиях. Эти периферические рефлексы способны поддерживать функцию органа и обеспечивать некоторые межорганные связи.
Гуморальная или химическая регуляция осуществляется биологически активными химическими веществами, вырабатываемыми во многих органах и тканях организма. Эти вещества поступают в кровь и лимфу, разносятся по всему организму, оказывая свое регулирующее влияние на функции многих органов. У высших животных образовалась целая система желез внутренней секреции. Вырабатываемые ими гормоны выполняют ведущую роль в гуморальном звене регуляции.
В процессе эволюционного развития у животных образовался более совершенный механизм регуляции, действующий мгновенно и конкретно на определенный орган — это нервный механизм. Свое регулирующее влияние нервная система оказывает посредством рефлексов.
Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение нервных окончаний (рецепторов), осуществляемая с участием центральной нервной системы. Возбуждение от рецепторов передается по афферентным нервным волокнам в центральную нервную систему (в центр), а оттуда по афферентным волокнам к рабочему органу, осуществляющему ответную реакцию на раздражение. Этот путь, по которому проходит возбуждение от рецепторов до рабочего органа (эффектора) называется рефлекторной дугой. Она включает в себя:
Рецепторы (специализированные нервные образования, воспринимающие раздражения), очень чувствительные к адекватным раздражителям и преобразующие раздражения в нервные импульсы;
Афферентное (центростремительное, чувствительное) нервное волокно, проводящее возбуждение от рецепторов в ЦНС;
Нервный центр — группа нейронов в ЦНС, участвующих в регуляции какой-то функции организма;
Эфферентное (центробежное, двигательное) нервное волокно, передающее возбуждение от центра к рабочему органу;
Эффектор (рабочий орган).
С появлением нервного механизма гуморальный, как филогенетически более древний, не утратил своего значения. Эти два механизма объединились в своей деятельности и составили сложный нервно-гуморальный механизм регуляции при ведущей роли нервной системы. Благодаря этим механизмам и обеспечивается поддержание физиологических констант на уровне, необходимом для нормальной жизнедеятельности организма в определенных условиях внешней среды.
Все рефлексы И.П. Павлов (1849–1936) разделил на безусловные и условные.
Безусловные рефлексы — это врожденные, наследственно передающиеся, прочные видовые реакции организма.
Условные рефлексы — это приобретенные, выработанные в процессе индивидуальной жизни животного, непрочные рефлексы. При определенных условиях они могут образовываться и исчезать.
Контрольные вопросы:
1. Дайте понятие о предмете, методах (наблюдение, эксперимент), задачах.
2. Расскажите об особенностях современного периода развития физиологии.
3. Расскажите о физиологической функции, физиологической реакции, возрастных изменениях функций.
4. Расскажите о клетке и ее функции о строении и функции биологических мембран.
5. Расскажите об основных принципах формирования и регуляции физиологических функций.
6. Дайте понятие о регуляции функций, механизмах регуляции: нервном, гуморальном.
7. Дайте понятие о саморегуляции.
Используемая литература:
1.Учебник С.А.Георгиев «Физиология» стр. 5-28
PPT — Психофизические и физиологические доказательства для представления объектов, ориентированных на зрителя, в презентации PowerPoint приматов | бесплатно скачать
PowerShow.com — ведущий веб-сайт для обмена презентациями и слайд-шоу. Независимо от того, является ли ваше приложение бизнесом, практическими рекомендациями, образованием, медициной, школой, церковью, продажами, маркетингом, онлайн-обучением или просто для развлечения, PowerShow.com — отличный ресурс. И, что лучше всего, большинство его интересных функций бесплатны и просты в использовании.
Вы можете использовать PowerShow.com, чтобы найти и загрузить примеры онлайн-презентаций PowerPoint ppt практически на любую тему, которую вы можете вообразить, чтобы вы могли узнать, как улучшить свои собственные слайды и
презентации бесплатно.Или используйте его, чтобы найти и загрузить высококачественные презентации PowerPoint ppt с практическими рекомендациями и иллюстрированными или анимированными слайдами, которые научат вас делать что-то новое, также бесплатно. Или используйте его для загрузки собственных слайдов PowerPoint, чтобы вы могли поделиться ими со своими учителями, классом, студентами, руководителями, сотрудниками, клиентами, потенциальными инвесторами или всем миром. Или используйте его для создания действительно крутых слайд-шоу из фотографий — с 2D и 3D переходами, анимацией и музыкой на ваш выбор — которыми вы можете поделиться со своими друзьями в Facebook или в кругах Google+.Это тоже бесплатно!
За небольшую плату вы можете получить лучшую в отрасли конфиденциальность в Интернете или публично продвигать свои презентации и слайд-шоу с высокими рейтингами. Но в остальном это бесплатно. Мы даже преобразуем ваши презентации и слайд-шоу в универсальный формат Flash со всей их оригинальной мультимедийной красотой, включая анимацию, эффекты перехода 2D и 3D, встроенную музыку или другой звук или даже видео, встроенное в слайды. Все бесплатно. Большинство презентаций и слайд-шоу на PowerShow.com доступны для просмотра, многие даже можно бесплатно загрузить. (Вы можете выбрать, разрешить ли людям загружать ваши оригинальные презентации PowerPoint и слайд-шоу из фотографий за плату или бесплатно или вовсе.) Посетите PowerShow.com сегодня — БЕСПЛАТНО. Здесь действительно каждый найдет что-то для себя!
презентации бесплатно. Или используйте его, чтобы найти и загрузить высококачественные презентации PowerPoint ppt с практическими рекомендациями и иллюстрированными или анимированными слайдами, которые научат вас делать что-то новое, также бесплатно. Или используйте его для загрузки собственных слайдов PowerPoint, чтобы вы могли поделиться ими со своими учителями, классом, студентами, руководителями, сотрудниками, клиентами, потенциальными инвесторами или всем миром.Или используйте его для создания действительно крутых слайд-шоу из фотографий — с 2D и 3D переходами, анимацией и музыкой на ваш выбор — которыми вы можете поделиться со своими друзьями в Facebook или в кругах Google+. Это тоже бесплатно!
За небольшую плату вы можете получить лучшую в отрасли конфиденциальность в Интернете или публично продвигать свои презентации и слайд-шоу с высокими рейтингами. Но в остальном это бесплатно. Мы даже преобразуем ваши презентации и слайд-шоу в универсальный формат Flash со всей их оригинальной мультимедийной красотой, включая анимацию, эффекты перехода 2D и 3D, встроенную музыку или другой звук или даже видео, встроенное в слайды.Все бесплатно. Большинство презентаций и слайд-шоу на PowerShow.com можно бесплатно просматривать, многие даже можно бесплатно загрузить. (Вы можете выбрать, разрешить ли людям загружать ваши оригинальные презентации PowerPoint и слайд-шоу из фотографий за плату или бесплатно или вовсе.) Посетите PowerShow.com сегодня — БЕСПЛАТНО. Здесь действительно каждый найдет что-то для себя!
.
Физиологическое состояние — определение физиологического состояния по The Free Dictionary
физиологическое состояние — состояние или состояние тела или телесных функций бодрствование — периодическое состояние, во время которого вы находитесь в сознании и осознаёте мир; состояние «сознание во время бодрствования у здорового человека достаточно упорядоченное и привычное», состояние — состояние в определенное время; «состояние (или состояние) безнадежности»; несовместимость «текущее состояние переговоров по оружию» — (иммунология) степень, в которой иммунная система организма будет пытаться отвергнуть инородный материал (например, перелитую кровь или трансплантированную ткань); акатексия — неспособность удерживать секрецию тела, тупость, торпор — состояние двигательная и умственная инертность с частичной приостановкой чувствительности; «он впал в глубокое оцепенение» агалактия, агалактоз — состояние, при котором молоко не выделяется в груди матери после того, как ее ребенок был рожден, — состояние повышенной физиологической активности сон, сон — естественное и периодическое состояние покоя, во время которого сознание мира приостановлено; «вчера вечером не выспался»; «Спокойный, как ребенок в дремоте без сновидений» сопор, сон — торпидное состояние, напоминающее глубокий сон, — физиологическое состояние, соответствующее сильной потребности или желанию, эластозу — разрушению эластичной ткани (как потеря эластичности кожи у пожилых людей в результате дегенерация соединительной ткани) течка, эструс, бег, охота — относится к нечеловеческим млекопитающим: состояние или период повышенного сексуального возбуждения и активности гиперкапния, гиперкапния — физическое состояние наличия аномально высокого уровня углекислого газа в циркулирующей крови, акапния , гипокапния — состояние, при котором уровень углекислого газа в крови ниже нормы; может возникнуть в результате глубокого или учащенного дыхания — асфиксии — состояния, при котором обмен кислорода и углекислого газа недостаточен или отсутствует при вентиляции; вызванные удушьем, утоплением, поражением электрическим током или отравляющим газом, кислородная задолженность — совокупный дефицит кислорода в результате интенсивных упражнений; дефицит необходимо восполнить при возвращении организма в состояние покоя: гипертермия, гипертермия — аномально высокая температура тела; иногда индуцированная (как при лечении некоторых форм рака) мускулатура — физиологическое состояние наличия или отсутствия мышечной бесплодия, бесплодие — состояние неспособности производить потомство; у женщины — неспособность зачать ребенка; у мужчины — это невозможность зачатия, беременность, вынашивание — состояние беременности; период от зачатия до рождения, когда женщина вынашивает развивающийся плод в своей uterusrigor mortis — временная скованность суставов и мышечная ригидность, возникающая после смерти, потенция, потенция — состояние потенции; способность мужчины к половому акту расстройство, расстройство — физическое состояние, при котором наблюдается нарушение нормального функционирования; «доктор прописал лекарство от расстройства»; приостановка анимации «у всех время от времени возникает расстройство желудка» — временное прекращение жизнедеятельности с потерей сознания, напоминающей смерть; обычно возникает в результате асфиксиакриптобиоза — состояния, при котором метаболическая активность животного прекращается.
определение физиологического по The Free Dictionary
Чем лучше мы знакомы с физиологическими, психологическими и историческими законами, выведенными из наблюдения и которыми управляется человек, тем правильнее мы воспринимаем физиологические, психологические и исторические причины действия и тем проще действие, которое мы наблюдаем. и чем менее сложны характер и ум человека, о котором идет речь, тем более подвержены неизбежности и тем менее свободными кажутся наши действия и действия других.Темой обсуждения был модный тогда вопрос: есть ли грань между психологическими и физиологическими явлениями в человеке? Следствием этого является то, что лечение многих форм безумия стало более психологическим и менее физиологичным, чем раньше. Клэр столько раз изучала изгибы этих губ, что он мог легко воспроизвести их мысленно: и теперь, когда они снова столкнулись с ним, облаченные в цвет и жизнь, они послали Ауру по его плоти, ветерок по его нервам. , который почти произвел угрызения совести; и на самом деле вызвал каким-то таинственным физиологическим процессом прозаическое чихание.«Это использование аппарата Рукейрола, изобретенного двумя вашими соотечественниками, который я довел до совершенства для себя, и который позволит вам рисковать собой в этих новых физиологических условиях без каких-либо страданий какого-либо органа. Мы будем сегодня откажитесь от костей и возьмите глаза; это будет для вас интереснее », — добавила Роуз, не видя на его лице пылкой жажды физиологической информации. Я выбрал этот пример, потому что в данном случае объяснение неприменимо, что большинство натуралистов будет продвигаться вперед, а именно, что определенные признаки более вариабельны, чем общие, потому что они взяты из частей менее физиологически важных, чем те, которые обычно используются для классификации родов.Эти знаки являются его подписью, его физиологическим автографом, так сказать, и этот автограф нельзя подделать, он не может его замаскировать или спрятать, и он не может стать неразборчивым из-за износа и изменений времени. Практика инъекций неоспорима, если подумать об огромной трате человеческого времени и энергии, вызванной едой и процессом пищеварения. «Я спрошу нашего лектора физиологии, почему он никогда не давал нам эту изысканную теорию!» В нашем организме есть нервы и мышцы. фреймов, функции и методы работы которых кажется кощунством описывать холодными физиологическими названиями и хирургическими приемами, и речь монаха подсказала мне нечто подобное.Ему еще предстояло пройти тот час позорного позора, который мастер Флориан Барбедиен так предусмотрительно добавил к приговору мессиру Роберу д’Эстутвиллю; все к большей славе старой физиологической и психологической игры со словами Жана де Кюмена, Surdus absurdus: глухой — это абсурд.
.
PPT — Физиологическая оптика 5-я лекция PowerPoint Presentation, скачать бесплатно
Физиологическая оптика 5-я лекция Доктор Мохаммад Шехадех
Отражение света • Когда свет встречается на границе раздела двух сред, его поведение зависит от природы из двух задействованных СМИ. • Свет может поглощаться новой средой или передаваться дальше через нее • он может отражаться обратно в первую среду. Это «отражение» света на границе раздела называется отражением.• В некоторой степени это происходит на всех границах раздела, даже когда большая часть света проходит или поглощается. Благодаря небольшому количеству отраженного света мы видим стеклянную дверь и избегаем попадания в нее.
Законы отражения (1) Падающий луч, отраженный луч и нормаль к отражающей поверхности лежат в одной плоскости. («Нормаль» — это линия, перпендикулярная поверхности в точке отражения.) (2) Угол падения i равен углу отражения r.
Отражение на неровной поверхности • Когда параллельный свет встречает неровную поверхность, он рассеивается во многих направлениях. Это называется диффузным отражением. • Большинство объектов видно за счет диффузного отражения, например мебель и т. д. • Идеальная отражающая поверхность (без неровностей, вызывающих диффузное отражение) сама по себе была бы невидимой. Будет видно только изображение, образованное отраженным в нем светом.
Отражение от плоской поверхности: плоские зеркала • На рис., свет от объекта O отражается от поверхности по законам отражения. • Если отраженные лучи образуются за поверхностью, все они пересекаются в точке I, изображение объекта O.
Мозг всегда предполагает, что объект расположен в направлении , откуда свет попадает в глаз. Кажется, что свет от объекта O исходит из точки I, изображения O. • Однако, если наблюдатель действительно идет в точку I, реального изображения не существует.
Виртуальные изображения: его невозможно захватить на экране. • реальные изображения: изображения, которые могут быть сняты на экране.
Характеристики плоского зеркального изображения • прямое (прямое), • виртуальное, • перевернутое вбок. • Он лежит вдоль линии, перпендикулярной отражающей поверхности • настолько далеко за поверхностью, насколько объект находится перед ней.
Вращение плоского зеркала • Если плоское зеркало поворачивается, когда свет падает на его центр вращения, отраженный луч отклоняется на угол, равный удвоенному углу поворота зеркала.
Отражение на сферических отражающих поверхностях • сферическое зеркало: отражающая поверхность, имеющая форму части сферы. • вогнутое зеркало: если отражающая поверхность лежит на внутренней стороне кривой. • выпуклое зеркало: если отражающая поверхность находится за пределами кривой.
центр кривизны, C, является центром сферы , частью которой является зеркало, • полюс зеркала, P, является центром отражающей поверхности, • CP = радиус кривизна, r.
Осью является любая линия, проходящая через центр кривизны и ударяющая по зеркалу. • главная ось: проходящая через полюс зеркала; • вспомогательная ось: любая другая ось. • Лучи, параллельные главной оси, отражаются в направлении (вогнутом) или от (выпуклого) главного фокуса F зеркала. • Расстояние FP — это фокусное расстояние f зеркала, равное половине радиуса кривизны .
изображение построено с использованием двух лучей: • (1) Луч, параллельный главной оси и отраженный в главный фокус или от него.• (2) Луч от вершины объекта, проходящий через центр кривизны и отражающийся обратно по собственному пути.
Формирование изображения вогнутым зеркалом. • Объект за пределами центра кривизны, C: • Изображение реальное, • перевернутое, • уменьшенное в размере • расположенное между C и главным фокусом F
(b) Объект между центром кривизны C и основным фокусом F . • Изображение реальное, • перевернутое, • увеличенное, • лежащее вне центра кривизны C.
(c) Объект в основном фокусе F. • Изображение прямое, • Виртуальное • Увеличенное
Формирование изображения выпуклым зеркалом. • Объект может находиться на любом расстоянии от зеркала. Изображение • виртуальное, • прямое • уменьшенное.
Для любого положения объекта положение изображения , сформированного сферическим зеркалом, можно рассчитать по формуле:
Увеличение: отношение размера изображения к размеру объекта • Увеличение можно рассчитать по формуле:
При использовании этих формул необходимо соблюдать правила знаков и
Все расстояния измеряются от полюса зеркала. • Расстояния, измеренные в том же направлении, что и падающий свет, положительны, а расстояния против направления падающего света — отрицательны. • На оптических диаграммах падающий свет обычно показан слева. • Размер изображения положительный для прямых изображений и отрицательный для перевернутых изображений
Клиническое приложение • Передняя поверхность роговицы действует как выпуклое зеркало и используется как таковая стандартными инструментами, используемыми для измерения кривизны роговицы • Изображения, формируемые отражающие поверхности глаза называются catoptricimages
catoptricimagesPurkinje – Sansonimages • Каждая преломляющая поверхность в глазу также действует как сферическое зеркало, отражающее небольшую часть падающего на него света • Четыре изображения, таким образом, формируются путем отражения четыре интерфейса, передняя и задняя поверхности роговицы, а также передняя и задняя поверхности линзы
Изображения I, II и III (с передней поверхности роговицы, задней поверхности роговицы и передней поверхности линзы соответственно) являются прямыми виртуальными изображениями, потому что они образованы выпуклыми отражающими поверхностями • Изображение IV (с задней поверхности линзы ce) представляет собой реальное перевернутое изображение, потому что оно образовано вогнутой отражающей поверхностью
Позиции изображений • изображение I находится сразу за передней капсулой хрусталика, • изображение II находится позади него.• Изображение III расположено в стекловидном теле, • изображение IV перевернуто и находится в веществе передней линзы.
Использование первого изображения (изображение I) • для изучения передней кривизны роговицы — обычное дело в клинической практике. • Регулярность искривления исследуется с помощью диска Плачидо, • Радиус кривизны измеряется с помощью кератометра. • Первое изображение также используется для диагностики и измерения косоглазия.
Использование второго изображения (Изображение 2) • Толщина роговицы при измерении расстояния между изображениями 1 и 2 • Глубина передней камеры при измерении расстояния между изображениями 2 и 3
Использование изображений III и IV. • Много информации об изменениях формы линз во время аккомодации также было получено при изучении изображений III и IV.
.