Системный подход к изучению функций организма. Характеристикасовременногосистемногоэтапаразвитияфизиологии.

1 Роль физиологии в понимании сущности жизни. Связьфизиологиисдругими науками,с медициной

Физиология животных и человека, наука о жизнедеятельности организмов, их отдельныхсистем, органов и тканей и регуляции физиологических функций. Физиология изучает также закономерности взаимодействия живых организмов с окружающей средой, их

поведение в различных условиях.

Физиологияподразделяютусловнонанормальнуюипатологическую.Нормальная

Физиология преимущественно исследует закономерности работы здорового организма, еговзаимодействие со средой, механизмы устойчивости и адаптации функций к действиюразнообразныхфакторов.Патологическаяфизиологияизучаетизмененныефункции

больного организма, процессы компенсации, адаптации отдельных функций при различныхзаболеваниях,механизмы выздоровленияиреабилитации.Ветвьпатологической

Физиология-клиническаяФизиология,выясняющаявозникновениеитечение

функциональных отправлений (например, кровообращения, пищеварения, высшей нервнойдеятельности)приболезняхживотныхичеловека.

Физиологическая функция - проявления жизнедеятельности организма и его частей,имеющие приспособительное значение и направленные на достижение полезногорезультата.Воснове функциилежитобменвеществ,энергиииинформации.

Очевидно,чтоеслипредметомпознаниябиохимииявляетсяпротеканиехимических

процессов в живом организме, биофизики -- физических процессов, то физиология изучаетновоекачествоживого--егофункцию.Приэтомдляудобствапреподаванияфункция

отдельныхоргановисистемрассматриваетсяиногдасамостоятельно.Стержневым

моментом синтетического подхода служит представление о том, что функция каждогооргана находится в тесной связи с функциями других органов и систем, а весь комплексрегуляторныхмеханизмовобеспечиваетнетолькотонкоевзаимодействиевнутри

организма, но и приспособление организма как целого к постоянно меняющимся физико-химическимисоциальным 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 живыхтканях(т. е.биофизикуибиохимию).С другойстороны,изучение физиологиидолжно

предшествовать познанию клинических дисциплин. Идея о преподавании физиологии какпредмета,завершающегоиинтегрирующегообщебиологическуюподготовкубудущего

врача ипредваряющегоначалоегоклиническойподготовки, не нова.

В качестве первой задачи нормальной физиологии как учебной дисциплины в системевысшего медицинского образования следует, видимо, рассматривать обучение будущихврачейпониманию механизмафункционированиякаждогооргана.Приэтомособое

внимание следует уделить взаимодействию каждого органа и систем в зависимости отменяющейсяситуацииворганизме ивненего.Познание будущимиврачамифункции

органов является непременным условием, основой понимания патогенеза нарушений ипутейихкоррекции.

Вылечить-это,вконечномсчете,восстановитьнарушеннуюфункцию.

Иными словами, у будущего врача должны быть заложены основы функциональногомышления,являющегосяфундаментом врачебногомышления,базойего

профессиональноготворчества.

Второй задачей нормальной физиологии как учебной дисциплины является всегда имевшаяместо, но обретающая новые формы методическая подготовка будущего врача. Изучаяфизиологию, он обретает первые навыки не только манипулирования на живом организме,но и оценки состояния, как отдельных систем, так и организма в целом на базе полученнойинформации.

Физиология должна готовить будущего врача к пониманию, оценке и рациональнойподготовкездоровогочеловекакразличнымвидамтруда,разработкепринципов

профессиональногоотбора.Этосоставляеттретьюзадачуфизиологиикакучебной

дисциплины.Вэтойсвязивстаетвопрособоценке играмотнойинтерпретацииуровня

здоровья, а также путей и способов его укрепления у каждого человека. Физиология должнаподготовитьврача коценке здоровья ипутейегоадаптации, как кменяющейся

экологическойситуации,такихарактерудеятельности.

 

 

2.Основныеэтапыразвитияфизиологии.Аналитическийи

системный подход к изучению функций организма. Характеристикасовременногосистемногоэтапаразвитияфизиологии.

Физиология обязана своим возникновением потребностям медицины, а также стремлениючеловекапознатьсебя, сущностьипроявленияжизнина различныхуровняхее

организации. Потребность сохранения жизни человека была на всех этапах его развития, иужевдревниевременаформировалисьэлементарныепредставленияодеятельности

организмачеловека,являясьобобщениемнакопленногоопытачеловечества.

Гиппократ представлял организм человека как некое единство жидких сред и психическогоскладаличности,подчеркивалсвязьчеловекасосредойобитанияито, чтодвижение

является основной формой этой связи. Это определяло его подход к комплексному лечениюбольного.

ЭпохаВозрождения(XVI--XVIIвека)сеевозросшимипотребностямиобщественного

производства пробудила к жизни науку и культуру, а несомненные успехи физики и химии,обращениекнимврачейопределилистремлениеобъяснитьдеятельностьорганизма

человеканаосновепроисходящихвнем химических(ятрохимия)ифизических

(ятрофизика) процессов. Однако уровень знаний наук того времени, конечно же, не могсоставитьсколько-нибудьполноеиадекватноепредставлениеофизиологических

функциях.

Вместе с тем изобретение микроскопа и углубление знаний о микроскопическом строениитканей животных побуждает к исследованию функционального назначения открываемыхструктур.

Совершенствование точных наук, естествознания в целом и философии определяетобращениечеловеческоймысликмеханизмамдвижения.Так,Р.Декарт (1596--1650)

формулирует рефлекторный принцип организации движений, в основе которого лежитпобуждающийихстимул.

Особое место в науке о человеке сыграло открытие английским врачом В. Гарвеем (1578--1657)кровообращения.Обладаяобширнымианатомическимизнаниями,В. Гарвей

проводил экспериментальные исследования на животных и наблюдения на людях, основалфизиологию как науку, основным методом которой является эксперимент. Официальнойдатойвозникновения физиологиичеловекаиживотныхкакнаукипринят1628г.-- год

выхода в свет трактата В. Гарвея «Анатомическое исследование о движении сердца и кровиу животных». Это произведение послужило стимулом к изучению деятельности организма вэкспериментахна животныхкакосновногообъективного источниказнаний.

В XVII веке выполняется ряд исследований по физиологии мышц, дыхания, обмена веществ.ВЕвропевXVIIIвекевозникаетучениео«животномэлектричестве»(Л.Гальвани,1737--

1798), переросшее в один из ведущих разделов современной науки -- электрофизиологию.Получает дальнейшее развитие принцип рефлекторной деятельности (И. Прохаска, 1749--1820). Вносится много ценного в понимание деятельности систем кровообращения (С. Хелс,1667--1761),дыхания(Д.Пристли,1733--1804),обменавеществ(А.Лавуазье,1743--1794).

В этот период открывается Российская академия наук (1724), где Д. Бернулли выполнилпервыевРоссииэкспериментальныеисследованиядвижениякровипокровеносным

сосудам. В России солидные физиологические открытия сделаны М. В. Ломоносовым (1711--1765).

XIX век--периодрасцветааналитическойфизиологии,когдабылисделанывыдающиеся

открытия практически по всем физиологическим системам. Это происходило одновременнос бурнымростоместествознания,обретением фундаментальныхзнанийоприроде:

открытие закона сохранения энергии, клеточного строения организмов, формированиеосновученияобэволюциижизнинаЗемле.Особое значениевразвитиифизиологии

сыграли новые методические подходы и изобретения выдающихся физиологов той поры, очем сказано в предыдущем разделе. Все это определило в середине XIX века выделениефизиологиивсамостоятельнуюнауку.

Во второй половине XIX века -- начале XX столетия физиология в России становится однойизпередовыхвмировойнауке,вчемвыдающуюсярольсыгралистоличные школыИ.М.

Сеченова(1829--1905),И.П.Павлова(1849--1936)

XX век -- период интеграции и специализации наук, не обошел величайшими открытиями ифизиологию.В40--50-хгодахутверждаетсямембраннаятеория биоэлектрических

потенциалов (А.Л. Ходжкин, Э.Ф. Хаксли, Б. Катц). Делаются принципиальные открытия вобластицитофизиологииицитохимии.

 

 

3 Роль работ И.М.Сеченова и И.П.Павлова в развитии отечественнойи мировойфизиологии

Выдающаяся роль в исследовании функций мозга принадлежит И.М. Сеченову (1829--1905), которыйв1862 г.открылявление торможения вЦНС, что вомногом определило

последующие успехи исследований координации рефлекторной деятельности. Идеи,изложенные И.М. Сеченовым в книге «Рефлексы головного мозга» (1863), определили то,чтокрефлекторнымактам былиотнесеныпсихические явления,внеслиновые

представления в механизмы деятельности мозга, наметили принципиально новые подходыкегодальнейшимисследованиям. Приэтомученыйподчеркнулопределяющую роль

внешнейсредыврефлекторнойдеятельностимозга.

В 1862 г. Сеченов открывает наличие центрального торможения в головном мозге, доказавэто на простом, но убедительном опыте. У лягушки были удалены полушария, но оставленмежуточныймозг(зрительные бугры).Помещаяна зрительныебугрыкристаллы

поваренной соли, он вызывал резкое замедление в образовании дуги сгибательногорефлекса. Это открытие принесло Сеченову всемирную известность. Вскоре он публикуетсвойзамечательныйтрактат"Рефлексыголовногомозга",вкоторомпоказывает,что

психические явления по своей природе являются рефлексами головного мозга. Психическаядеятельность, утверждает Сеченов, невозможна без внешних раздражений органов чувств.Все акты сознательной и бессознательной жизни по способу происхождения суть рефлексы.Накачественноновыйуровеньвывелтеорию рефлекторнойдеятельностимозгаИ.П.

Павлов (1849--1936), создав учение о высшей нервной деятельности (поведении) человека иживотных,еефизиологииипатологии. И.П.Павловосновалшколуотечественных

физиологов,внесшуювыдающийсявкладвмировуюнауку.

В числе учеников и последователей И. П. Павлова академики П. К. Анохин, Э.А. Астратян, К.М.Быков, Л.А. Орбели и многие другие, создавшие отечественные физиологические научныешколы.

Идеи И.П. Павлова о рефлекторной деятельности мозга получили дальнейшее развитие вучении о функциональных системах П.К. Анохина (1898--1974), которые являются основойорганизациисложныхформ поведенческойдеятельностииобеспечениягомеостаза

организмачеловекаиживотных.Труднопереоценитьвкладвфизиологию нервной

системы И.С. Бериташвили (1885--1975), открывшего фундаментальные закономерности вдеятельностимозгаисоздавшегорядоригинальныхтеорийоее организации.

Павлов ввел в практику физиологических исследований метод хронического экспериментаблагодарякоторомусталовозможнымизучениепроцессовпищеварениянацелостном,

практическиздоровомживотном.

И.П.ПавловбылудостоенНобелевскойпремиив1904г.«заработупофизиологии

пищеварения, благодаря которой было сформировано более ясное понимание жизненноважныхаспектов этого вопроса».

 

4. Учение П.К.Анохина о функциональных системах организма исаморегуляции функций. Классификация и узловые механизмыорганизациифункциональныхсистем.

П. К. Анохин сформулировал новый подход к пониманию функций целого организма. Взаменклассической физиологии органов, традиционно следующей анатомическим принципам,теория функциональных систем провозглашает системную организацию функций человека,начинаяотмолекулярного вплотьдо социального уровня.

Функциональныесистемы(поU.K.Анохину)—самоорганизующиесяи

саморегулирующиесядинамическиецентрально-периферическиеорганизации,

объединенныенервнымиигуморальнымирегуляциями,всесоставныекомпоненты

которых содействуют обеспечению различных полезных для самих функциональных системидляорганизмавцеломадаптивныхрезультатов, удовлетворяющихегоразличные

потребности.

Теория функциональных систем, таким образом, радикально изменяет сложившиесяпредставления о строении организма человека и его функциях. Взамен представлений очеловекекакнабореорганов,связанныхнервнойигуморальнойрегуляцией,теория

функциональных систем рассматривает организм человека как совокупность множествавзаимодействующих функциональных систем различного уровня организации, каждая изкоторых,избирательнообъединяяразличныеорганыиткани,такжекакипредметы

окружающей действительности, обеспечивает достижение полезных для организмаприспособительных результатов, обусловливающих в конечном счете устойчивостьметаболическихпроцессов.

С этих же позиций адаптация человека определяется как способность егофункциональныхсистемобеспечиватьдостижениезначимыхрезультатов.

Анализ механизмов саморегуляции жизненно важных констант организма (кровяноедавление, напряжение углекислого газа и кислорода в артериальной крови, температуравнутренней среды, осмотическое давление плазмы крови, стабилизация центра тяжести вплощадиопорыит.д.)показывает,чтоаппаратом саморегуляциивыступает

функциональнаясистема(П.К.Анохин).

«Все функциональные системы, независимо от уровня своей организации и отколичествасоставляющихихкомпонентов,имеютпринципиальнооднуитуже

функциональную архитектуру, в которой результат является доминирующим фактором,стабилизирующиморганизациюсистем»(АнохинП.К., 1971).

К узловым механизмам, лежащим в основе структуры поведенческого акта любойстепени сложности, относятся: афферентный синтез (5); стация принятия решения (6);формированиеакцепторарезультатадействия(7);формированиесамогодействия

(эфферентный синтез) (8, 9); многокомпонентное действие (10); достижение результата(11,12);обратнаяафферентация(13)опараметрахдостигнутогорезультата и

сопоставление его с ранее сформировавшейся моделью результата в акцепторе результатадействия (рис.1).

Одни функциональные системы своей саморегуляторной деятельностью определяютустойчивость различных показателей внутренней среды — гомеостаз, другие — адаптациюживыхорганизмов к среде обитания.

Входефило-ионтогенезафункциональныесистемыпостоянносовершенствовались.

Причемстарыесистемынеустранялисьновымиисовершеннымисистемамии

механизмами управления; эволюционно ранние механизмы адаптации сохранялись ивходили в определенные взаимодействия как с более древними, так и с более новымимеханизмами.

Теорияфункциональныхсистемвыделяетчетыретипаэтихсистем(П.К.Анохин,К.В.

Судаков): морфофункциональные, гомеостатические, нейродинамическиепсихофизиологические.

Морфофункциональные системы связаны с деятельностью определенных функций. Книмотносятсяопорно-двигательныйаппарат,сердечно-сосудистая, дыхательная,

эндокринная и нервная системы, клетки, органоиды, молекулы. Словом, все, что выполняеткакую-либофункцию.

Гомеостатические функциональные системы включают подкорковые образования,вегетативнуюнервнуюидругиесистемыорганизма.Основнаярольэтойсистемы

заключается в поддержании постоянства внутренней среды организма. Гомеостатическиесистемы тесно взаимодействуют с морфофункциональными, которые вписываются в нихотдельнымиэлементами.

 

Нейродинамические системы в качестве ведущего структурного элемента имеют коруголовногомозга,а именно,первуюсигнальнуюсистему.Врамкахэтойсистемы

формируется аппарат эмоций как механизм оптимизации функций организма и поведения вусловиях взаимодействия организма и окружающей среды. Развитие коры резко расширилоадаптивныевозможностиорганизма, подчиняясебе вегетативныефункции.

Нейродинамические системы включают в себя элементы гомеостатической иморфофункционалыюйсистем.

 

Психофизиологические функциональные системы, как и нейродинамические, ведущимструктурнымэлементомимеюткоруголовногомозга, однакотеееотделы,которые

связаны со второй сигнальной системой. Вторая сигнальная система усовершенствоваламеханизмыадаптивногоповедениязасчетформированиясоциальныхформадаптации.

Психофизиологическиефункциональныесистемыреализуютсвоюдеятельностьчерез

вегетативнуюнервнуюсистемуипосредствомэмоций,морфологическойосновойкоторых

являются подкорковые образования (лимбическая система, таламус, гипоталамус и др.). Онивключаютвсебяэлементы структурнойархитектоникинейродинамических,

гомеостатическихиморфофункциональныхсистем.

Компенсация может осуществляться одной системой, по отношению к которой данныйфактор наиболее специфичен. Если возможности специфической системы оказываютсяограниченными,подключаются другие системы.

 

Одни функциональные системы генетически детерминированы, другие складываются виндивидуальнойжизнивпроцессе взаимодействияорганизмас разнообразными

факторами внутренней и внешней среды, т.е. на основе обучения. Естественно, что наиболеесложныеисовершенные функциональныесистемыимеются улюдейкак наиболее

совершенных живых существ. Понять их взаимодействия можно с учетом представлений оструктурныхуровнях организациибиосистем.

П.К. Анохин определил системогенез как избирательное созревание функциональныхсистемиихотдельныхчастейвпроцессахпре-ипостнатального онтогенеза.

 

 

5. Понятие о гомеостазе и гомеокинезе. Саморегуляторныепринципыподдержанияпостоянствавнутреннейсредыорганизма.

Гомеоста́з—саморегуляция,способностьоткрытойсистемысохранятьпостоянствосвоего внутреннегосостоянияпосредствомскоординированныхреакций,направленныхна

поддержаниединамическогоравновесия.Стремлениесистемывоспроизводитьсебя,

восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.Гомеостатическиесистемы обладаютследующимисвойствами:

Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организациясистемспособствует сохранениюбаланса.

Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую можетотличатьсяот того, которыйожидался.

Примерыгомеостазаумлекопитающих:

Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция. Осуществляетсявпочках.

Удалениеотходовпроцессаобменавеществ—выделение.

Осуществляется экзокринными органами — почками,лёгкими, потовымижелезамиижелудочно-кишечным трактом.

Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение,разнообразныетерморегулирующие реакции.

Регуляцияуровняглюкозывкрови.Восновном

осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.Регуляцияуровня основногообмена взависимостиот пищевого режима.

 

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратнойсвязи,на которые реагирует система:

Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечаеттак, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связьслужитсохранению постоянствасистемы,этопозволяетсоблюдатьгомеостаз.

Например,когдаконцентрацияуглекислогогазаворганизмечеловекаувеличивается,

лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количествоуглекислогогаза.

Терморегуляция— другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура телаповышается (или понижается) терморецепторыв кожеи гипоталамусерегистрируютизменение,вызываясигнализмозга. Данныйсигнал, всвою очередь, вызываетответ—

понижениетемпературы(илиповышение).

Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной.Онаоказываетдестабилизирующийэффект,поэтомунеприводиткгомеостазу.

Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеетсвоёприменение.

Например, в нервах пороговый электрический потенциалвызывает генерацию намногобольшегопотенциаладействия.Свёртываниекровиисобытияприрожденииможно

привестивкачестведругихпримеровположительнойобратнойсвязи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда какотрицательнаяобратнаясвязьпозволяетвернутьсякгомеостатическомусостоянию,

положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому состояниюгомеостаза.

Выделяютчетыреосновныхпринципасаморегуляции:

1. Принцип неравновесности или градиента. Биологическая сущность жизни заключается вспособностиживыхорганизмов поддерживатьдинамическое неравновесноесостояние,

относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных выше илинижеокружающейсреды. Вклеткебольше катионовкалия, авнеее натрияит.д.

Поддержание необходимого уровня асимметрии относительно среды обеспечиваютпроцессырегуляции.

2.Принцип замкнутости контура регулирования. Каждая живая система не просто отвечаетнараздражение,ноиоцениваетсоответствиеответнойреакциидействующему

раздражению. Т.е. чем сильнее раздражение, тем больше ответная реакция и наоборот. Этасаморегуляцияосуществляетсязасчетобратныхположительныхиотрицательных

обратных связей в нервной и гуморальной системах регуляции. Т.е. контур регуляциизамкнут в кольцо. Пример такой связи - нейрон обратной афферентации в двигательныхрефлекторныхдугах.

3.Принцип прогнозирования. Биологические системы способны предвидеть результатыответных реакций на основе прошлого опыта. Пример - избегание болевых раздраженийпослепредыдущих.

4. Принцип целостности. Для нормального функционирования живой системы требуется ееструктурнаяцелостность.

Учение о гомеостазе было разработано К. Бернаром. В 1878 г. он сформулировал гипотезу оботносительномпостоянствевнутреннейсредыживыхорганизмов.В1929г. В.Кэннон

показал, что способность организма к поддержанию гомеостаза является следствием системрегуляции в организме. Он же предложил термин “гомеостаз”. Постоянство внутреннейсредыорганизма(крови,лимфы,тканевойжидкости,цитоплазмы)иустойчивость

физиологических функций является результатом действия гомеостатических механизмов.При нарушении гомеостаза, например клеточного, происходит перерождение или гибельклеток.Клеточный,тканевой,органныйидругиеформыгомеостазарегулируютсяи

координируются гуморальной, нервной регуляцией, а также уровнем метаболизма.Параметры гомеостаза являются динамическими и в определенных пределах изменяютсяподвлияниемфактороввнешнейсреды(например,рНкрови,содержаниедыхательных

газовиглюкозывнейит.д.).Этосвязаностем,что живыесистемынепросто

уравновешиваютвнешниевоздействия,аактивнопротиводействуютим.Способность

поддерживать постоянство внутренней среды при изменениях внешней, главное свойствоотличающее живые организмы от неживой природы. Поэтому они весьма независимы отвнешнейсреды.Чемвыше организацияживого существа,тем болееононезависимо

внешнейсреды(пример).

Комплекс процессов, которые обеспечивают гомеостаз, называется гомеокинезом. Оносуществляется всеми тканями, органами и системами организма. Однако наибольшеезначениеимеют функциональные системы.

 

 

6. Системогенез,какпринципразвитияистановления