Общий план строения и развитие нервной системы

Значение нервной системы. Нервная система обеспечивает взаимосвязь между отдельными органами и системами органов и функционирование организма как единого целого. Она регулирует и координирует деятельность различных органов, приспосабливает деятельность всего организма как целостной системы к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. С помощью нервной системы осуществляются восприятие и анализ разнообразных раздражений из окружающей среды и внутренних органов, а также ответные реакции на эти раздражения. Нервный механизм регуляции функций организма является более совершенным, нежели гуморальный. Это обеспечивается, во-первых, быстрым распространением возбуждения по нервной системе (до 100—120 м/с) и, во-вторых, тем, что нервные импульсы приходят к определенным органам, и потому ответные реакции, осуществляемые через нервную систему, не только более быстрые, но и более точные, чем при гуморальной регуляции функций. Вместе с тем следует иметь в виду, что вся полнота и тонкость приспособления организма к окружающей среде осуществляются при взаимодействии нервных и гуморальных механизмов регуляции. Общий план строения нервной системы. Нервная система в функциональном и структурном отношении делится на периферическую и центральную нервную систему. Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга. Головной мозг заключен внутри мозгового черепа, а спинной мозг — в позвоночном канале. На разрезе головного и спинного мозга различают участки более темного цвета — серое вещество и участки белого цвета — белое вещество мозга. Серое вещество образовано телами нервных клеток; белое вещество состоит из скоплений нервных волокон, покрытых миелиновой оболочкой. Периферическая часть нервной системы состоит из нервов, т. е. пучков нервных волокон, которые выходят за пределы головного и спинного мозга и направляются к различным органам тела. К ней относят и нервные узлы, или ганглии,— скопления нервных клеток вне спинного и головного мозга.

Нервная система функционирует как единое целое. Нейрон — основная структурная и функциональная единица нервной системы. Нейрон — это сложно устроенная высокодифференцированная нервная клетка, которая воспринимает раздражения, перерабатывает их и передает к различным органам тела. Сложность функции нейрона обусловливает особенности его строения. В нем различают тело клетки, один длинный, маловетвящийся отросток — аксон и несколько коротких ветвящихся отростков — дендритов (рис. 13). Аксон отличается большой длиной, от нескольких сантиметров до 1—1,5 м. Конец аксона сильно ветвится, так что один аксон может образовывать контакты с многими сотнями клеток. Дендриты — короткие, сильно ветвящиеся отростки. От одной клетки может отходить от 1 до 1000 дендритов. Тело нейрона в различных отделах нервной системы имеет различную величину (диаметр его от 4 до 130 мк) и форму (звездчатую, округлую, многоугольную). Тело покрыто мембраной и содержит, как и любая клетка, цитоплазму, ядро с одним или несколькими ядрышками, митохондрии, рибосомы, аппарат Гольджи, эндоплазматическую сеть. Нервные клетки воспринимают и перерабатывают поступающую к ним информацию. По отношению к отросткам тела клетки выполняют трофическую функцию, т.е. регулируют в них уровень обмена веществ. Вот почему отделение аксона от тела нервной клетки или гибель нервной клетки (например, при полиомиелите) приводит к перерождению аксона. По дендритам возбуждение распространяется от рецепторов или других нейронов к телу клетки, а по аксону сигналы передаются к другим нейронам или к рабочим органам. Установлено, что от 30 до 50% нервных волокон передают информацию в центральную нервную систему от рецепторов. На дендритах имеются микроскопических размеров выросты (шипики), которые значительно увеличивают поверхность соприкосновения с другими нейронами. Особого развития шипики достигают на клетках коры больших полушарий головного мозга.

Нервное волокно. Отросток нервной клетки, покрытый оболочками, называют нервным волокном. В центре нервного волокна проходит осевой цилиндр, покрывающийся на некотором расстоянии от тела нервной клетки (50—100 мк) миелиновой оболочкой, и тогда такое нервное волокно называют мякотным или миелинизированным нервным волокном. Большинство нервов, иннервирующих собственно тело (мышцы, связки, сухожилия, надкостницу костей), являются мякотными. Миелин имеет слегка желтоватый цвет, поэтому мякотные волокна выглядят светлыми. Безмякотные нервные волокна не имеют миелиновой оболочки, они изолированы друг от друга только тонкой бесструктурной эндотелиальной оболочкой (шванновской). Безмякотные нервные волокна тонкие и встречаются преимущественно в нервах вегетативной нервной системы. Миелиновая оболочка в мякотных нервах через промежутки равной длины прерывается, оставляя открытыми участки осевого цилиндра. Это перехваты Ранвье. Возрастные изменения морфофункциональной организации нейрона. На ранних стадиях эмбрионального развития для нервной клетки характерно наличие большого ядра, окруженного незначительным количеством цитоплазмы. В процессе развития относительный объем ядра уменьшается. На третьем месяце внутриутробного развития начинается рост аксона. Дендриты вырастают позже аксона. Шипики на дендритах развиваются в основном после рождения. Рост миелиновой оболочки ведет к повышению скорости проведения возбуждения по нервному волокну и, как следствие этого, повышается возбудимость нейрона. Миелинизация раньше всего отмечена у периферических нервов, затем ей подвергаются волокна спинного мозга, стволовой части головного мозга, мозжечка и позже волокна больших полушарий головного мозга. Двигательные нервные волокна покрыты миелиновой оболочкой уже к моменту рождения. К трехлетнему возрасту в основном завершается миелинизация нервных волокон, хотя рост миелиновой оболочки и осевого цилиндра продолжается и после трехлетнего возраста. Нерв. Скопление нервных волокон, покрытое сверху соединительнотканной оболочкой, называют нервом.

Если в составе нерва собраны нервные волокна, передающие возбуждение из центральной нервной системы к иннервируемому органу (эффектору), то такие нервы называют центробежными или эфферентными. Есть нервы, которые образованы чувствительными нервными волокнами, по которым возбуждение распространяется в направлении центральной нервной системы. Такие нервы называют центростремительными или афферентными. Большинство нервов являются смешанными, в их состав входят как центростремительные, так и центробежные волокна. Раздражимость. Раздражимостью называют способность живых систем под влиянием раздражителей переходить из состояния физиологического покоя в состояние активности. При этом совершается та или иная работа, происходит движение, образуются различные химические соединения. Среди раздражителей различают физические (температура, давление, свет, звук), физико-химические (изменение осмотического давления, активной реакции среды, электролитного состава, коллоидного состояния) и химические (химические вещества пищи, химические соединения, образующиеся в организме — гормоны, продукты обмена веществ и т п.). Естественными раздражителями клеток, вызывающими их деятельность, являются нервные импульсы. Возбудимость. Клетки нервной, а также мышечной ткани приспособлены к осуществлению быстрых реакций на раздражение. Клетки этих тканей называют возбудимыми, а их способность отвечать на раздражение возбуждением называют возбудимостью. Мерой возбудимости является порог раздражения — та минимальная сила раздражителя, которая вызывает возбуждение. Возбуждение способно распространяться, перемещаться из одного места клетки в другое, из одной клетки в другую. Возбуждение характеризуется комплексом химических, функциональных, физико-химических, электрических явлений. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной клеточной мембраны. Именно электрические явления обеспечивают проведение возбуждения в возбудимых тканях.

Биоэлектрические явления. Возникновение и распространение возбуждения связано с изменением электрического заряда живой ткани, с так называемыми биоэлектрическими явлениями. Между наружной поверхностью клетки и ее цитоплазмой, т.е. по обе стороны поверхностной клеточной мембраны, в состоянии покоя создается разность потенциалов (около 60—90 мВ), причем поверхность клетки заряжена электроположительно по отношению к цитоплазме. Эту разность потенциалов называют потенциалом покоя или мембранным потенциалом. Величина мембранного потенциала для клеток различных тканей различна. Она тем больше, чем выше функциональная специализация клетки. Для клеток нервной и мышечной тканей она составляет 80—90 мВ, а для эпителиальной ткани — 18—20 мВ. Причиной такой разности потенциалов является избирательная проницаемость клеточной мембраны. В связи с этим внутри клетки в цитоплазме в 30—50 раз больше ионов калия, в 8—10 раз меньше ионов натрия и в 50 раз меньше ионов хлора, чем на поверхности клетки. В состоянии покоя клеточная мембрана более проницаема для ионов калия, чем для ионов натрия, и ионы калия выходят через поры в мембране на ее наружную поверхность. Диффузия положительно заряженных ионов калия из цитоплазмы на поверхность клетки сообщает наружной поверхности мембраны положительный заряд. Таким образом, поверхность клетки в покое несет положительный заряд, тогда как внутренняя сторона мембраны оказывается заряженной отрицательно за счет ионов хлора, аминокислот и других органических ионов, которые через мембрану практически не проникают. Если участок нервного или мышечного волокна подвергнуть действию достаточно сильного раздражителя, то в этом участке возникает возбуждение, проявляющееся в быстром колебании мембранного потенциала и называемое потенциалом действия. Причина возникновения потенциала действия — изменение ионной проницаемости мембраны. При раздражении проницаемость клеточной мембраны для катионов натрия повышается. Теперь ионы натрия поступают внутрь клетки, так как, во-первых, они заряжены положительно и их влекут внутрь электростатические силы, во-вторых, концентрация их внутри клетки невелика. В покое клеточная мембрана была малопроницаемой для этих ионов.

Раздражение изменило проницаемость мембраны, и поток положительно заряженных ионов натрия из внешней среды клетки в цитоплазму значительно превысил поток ионов калия из клетки наружу. В результате произошло извращение (изменение) потенциала мембраны (понижение мембранной разности потенциалов и даже возникновение разности потенциалов противоположного знака — фаза деполяризации). Внутренняя поверхность мембраны стала заряженной положительно, а наружная, вследствие потери положительно заряженных ионов натрия - отрицательно. В этот момент и регистрируется пик потенциала действия. Потенциал действия возникает в тот момент, когда деполяризация мембраны достигает критического (порогового) уровня. Повышение проницаемости мембраны для ионов натрия продолжается короткое время. Вслед за этим в клетке возникают восстановительные процессы, приводящие к тому, что проницаемость мембраны для ионов натрия вновь понижается, а для ионов калия возрастает. Поскольку ионы калия также заряжены положительно, то, выходя из клетки, они восстанавливают исходные отношения снаружи и внутри клетки (фаза реполяризации). Накопления ионов натрия внутри клетки при многократном ее возбуждении не происходит, потому что ионы натрия эвакуируются из нее постоянно за счет действия специального биохимического механизма, называемого «натриевым насосом». Есть данные и об активном транспорте ионов калия с помощью «натрий-калиевого» насоса. Полагают, что «насос» представлен ферментной системой в мембране нервного волокна, активизируется эта система ионами натрия, калия, магния. Источником энергии для «насоса» служит АТФ. Итак, биоэлектрические свойства клеток, обусловленные неравномерным распределением ионов, играют ведущую роль в процессах клеточного возбуждения. Проведение возбуждения. Возникшее возбуждение распространяется по нервному волокну, переходит на другие клетки или на другие участки той же клетки. Проведение возбуждения обусловлено тем, что потенциал действия, возникший в одной клетке или в одном из участков ее, становится раздражителем, вызывающим возбуждение соседних участков. В мякотных нервных волокнах миелиновая оболочка обладает большим сопротивлением и препятствует току ионов, в связи с чем она является своеобразным электрическим изолятором. Возбуждение в миелинизированных волокнах возникает только в участках, не покрытых миелиновой оболочкой,— перехватах Ранвье.

Возбуждение в мякотных волокнах распространяется скачкообразно от одного перехвата Ранвье к другому. Оно как бы «перепрыгивает» через участки волокна, покрытые миелином. Этим объясняется большая скорость проведения возбуждения по мякотным нервным волокнам (до 120 м/с). По безмякотным нервным волокнам возбуждение распространяется медленно (от 1 до 30 м/с). Это связано с тем, что ионные процессы, совершающиеся через мембрану волокна и приводящие квозникновению потенциала действия, проходят на каждом участке волокна, по всей его длине. Существует определенная зависимость между скоростью проведения возбуждения и диаметром нервного волокна: чем толще волокно, тем больше скорость проведения возбуждения. Передача возбуждения в синапсах. Возбуждение от одной нервной клетки к другой передается только в одном направлении: с аксона одного нейрона на тело клетки и дендриты другого нейрона. Аксоны большинства нейронов, подходя к другим нервным клеткам, ветвятся и образуют многочисленные окончания на телах этих клеток и их дендритах (рис. 14). Такие места контактов называют синапсами. Аксоны образуют окончания и на мышечных волокнах, и на клетках желез. Количество синапсов на теле одного нейрона достигает 100 и больше, а на дендритах одного нейрона — нескольких тысяч. Одно нервное волокно может образовать до 10 000 синапсов на многих нервных клетках. Синапс имеет сложное строение (рис. 15). Он образован двумя мембранами — пресинаптической и постсинаптической, между которыми есть статическая щель.

Пресинаптическая часть синапса находится на нервном окончании. Нервные окончания в центральной нервной системе имеют вид пуговок, колечек или бляшек. Каждая синаптическая пуговка покрыта пресинатической мембраной. Постсинаптическая мембрана находится на теле или дендритах нейрона, к которому передается нервный импульс. В пресинаптической области обычно наблюдаются большие скопления митохондрий. Возбуждение через синапсы передается химическим путем с помощью особого вещества — посредника, или медиатора, находящегося в синаптических пузырьках, расположенных в синаптической бляшке. В разных синапсах вырабатываются разные медиаторы. Чаще всего это ацетилхолин, адреналин или норадреналин. Каков же механизм передачи возбуждения в синапсах? Приход нервного импульса в пресинаптическое окончание сопровождается синхронным выбросом в синаптическую щель медиатора из синаптических пузырьков, расположенных в непосредственной близости от нее. В пресинаптическое окончание приходит обычно серия импульсов, частота их возрастает при увеличении силы раздражителя, приводя к увеличению выделения медиатора в синаптическую щель. Размеры синаптической щели очень малы, и медиатор, быстро достигая постсинаптической мембраны, взаимодействует с ее веществом. В результате этого взаимодействия структура постсинаптической мембраны временно изменяется, проницаемость ее для ионов натрия повышается, что приводит к перемещению ионов и, как следствие, возникновению возбуждающего постсинаптического потенциала. Когда этот потенциал достигает определенной величины, возникает распространяющееся возбуждение — потенциал действия. Через несколько миллисекунд медиатор разрушается специальными ферментами. В настоящее время подавляющее большинство нейрофизиологов признает существование в спинном мозге и в различных отделах головного мозга двух качественно различных типов синапсов — возбуждающих и тормозящих. Полагают, что в специализированных тормозящих нейронах, в нервных окончаниях аксонов вырабатывается особый медиатор, оказывающий тормозящее воздействие на последующий нейрон. Природа этого медиатора еще окончательно не установлена. В коре больших полушарий головного мозга таким медиатором некоторые авторы считают гамма-аминомасляную кислоту.

Под влиянием приходящего по аксону тормозящего нейрона импульса в синаптическую щель выделяется медиатор, который вызывает специфические изменения в постсинаптической мембране. Медиатор торможения, взаимодействуя с веществом постсинаптической мембраны, увеличивает ее проницаемость для ионов калия и хлора. Внутри клетки относительное число анионов увеличивается. В результате происходит не снижение величины внутреннего заряда мембраны (как это имеет место в возбуждающем синапсе), а повышение внутреннего заряда постсинаптической мембраны. Происходит ее гиперполяризация. Это ведет к возникновению тормозного постсинаптического потенциала, в результате чего наступает торможение. На каждой нервной клетке расположено множество возбуждающих и тормозящих синапсов, что создает условия для их взаимодействия и, в конечном счете, для различного характера ответа на пришедший импульс.

РЕФЛЕКС КАК ОСНОВНАЯ ФОРМА НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Понятие рефлекса. Основной формой нервной деятельности являются рефлексы. Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, осуществляемая при посредстве центральной нервной системы. Раздражение кожи подошвенной части ноги у человека вызывает рефлекторное сгибание стопы и пальцев. Это подошвенный рефлекс. При ударе по сухожилию четырехглавой мышцы бедра под надколенником разгибается нога в колене. Это коленный рефлекс. Прикосновение к губам грудного ребенка вызывает сосательные движения у него — сосательный рефлекс. Освещение ярким светом глаза вызывает сужение зрачка — зрачковый рефлекс. Благодаря рефлекторной деятельности организм способен быстро реагировать на различные изменения внешней или внутренней среды. Рефлекторные реакции весьма многообразны. Они могут быть условными или безусловными. Различия между ними мы рассмотрим позднее. Рефлекторная дуга. Во всех органах тела располагаются нервные окончания, чувствительные к раздражителям. Это рецепторы. Рецепторы различны по строению, местоположению и функциям. Некоторые рецепторы имеют вид сравнительно просто устроенных нервных окончаний (рис. 16), либо они являются отдельными элементами сложно устроенных органов чувств, как, например, сетчатка глаза. По месту расположения рецепторы делят на экстерорецепторы, проприорецепторы и интерорецепторы. Экстерорецепторы воспринимают раздражения внешней среды. К ним относятся воспринимающие клетки сетчатки глаза, уха, рецепторы кожи, органов обоняния, вкуса. Интерорецепторы расположены в тканях внутренних органов (сердца, печени, почек, кровеносных сосудов и др.) и воспринимают изменения внутренней среды организма. Проприорецепторы находятся в мышцах и воспринимают сокращения и растяжения мускулатуры, т. е. сигнализируют о положении и движениях тела. В рецепторах при действии соответствующих раздражителей определенной силы и. времени действия возникает процесс возбуждения. Возникшее возбуждение из рецепторов передается в центральную нервную систему по центростремительным нервным волокнам. В центральной нервной системе за счет вставочных нейронов рефлекс из узкоместного акта превращается в целостную деятельность нервной системы. В центральной нервной системе происходит обработка поступивших сигналов и передача импульсов на центробежные нервные волокна. Исполнительный орган, деятельность которого изменяется в результате рефлекса, называют эффектором. Путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора к исполнительному органу, называют рефлекторной дугой. Это материальная основа рефлекса. Говоря о рефлекторной дуге, надо иметь в виду, что любой рефлекторный акт осуществляется при участии большого количества нейронов. Двух- или трехнейронная дуга рефлекса всего лишь схема. В действительности рефлекс возникает при раздражении не одного, а многих рецепторов, расположенных в той или иной области тела.

Нервные импульсы при любом рефлекторном акте, приходя в центральную нервную систему, широко распространяются в ней, доходя до разных ее отделов. Поэтому правильнее говорить, что структурную основу рефлекторных реакций составляют нейронные цепи из центростремительных, центральных, или вставочных, и центробежных нейронов. В связи с тем что в любом рефлекторном акте принимают участие группы нейронов, передающие импульсы в различные отделы мозга, в рефлекторную реакцию вовлекается весь организм. И действительно, если вас неожиданно укололи булавкой в руку, вы немедленно ее отдернете. Это рефлекторная реакция. Но при этом не только сократятся мышцы руки. Изменится дыхание, деятельность сердечно-сосудистой системы. Вы словами отреагируете на неожиданный укол. В ответную реакцию включился практически весь организм. Рефлекторный акт — координированная реакция всего организма. Принцип обратной связи. Между центральной нервной системой и рабочими, исполнительными органами существуют как прямые, так и обратные связи. При действии раздражителя на рецепторы возникает двигательная реакция. В результате этой реакции от эффекторных органов — мышц нервные импульсы поступают в центральную нервную систему. Это вторичные афферентные (центростремительные) импульсы постоянно сигнализируют нервным центрам о состоянии двигательного аппарата, и в ответ на эти сигналы из центральной нервной системы к мышцам поступают новые импульсы, включающие следующую фазу движения или изменяющие движение в соответствии с условиями деятельности. Значит, имеется кольцевое взаимодействие между регуляторами (нервными центрами) и регулируемыми процессами, что дает основание говорить не о рефлекторной дуге, а о рефлекторном кольце, или рефлекторной цепи. Структура рефлекторного кольца существенно отличается от структуры рефлекторной дуги, по существу разомкнутой на периферии. В рефлекторном кольце есть дополнительные звенья в виде рецепторов исполнительного органа, афферентного нейрона и системы вставочных нейронов, передающих вторичные афферентные импульсы на центробежные нейроны рефлекторного кольца. Вторичная афферентная импульсация (обратная связь) очень важна в механизмах координации, которую осуществляет нервная система. У больных с нарушенной чувствительностью мышц движения, особенно ходьба, утрачивают плавность, становятся некоординированными. Центральная нервная система у таких больных утрачивает контроль над движениями.

Благодаря обратным связям мы можем не только судить о результатах действия, но и вносить поправки в нашу деятельность, исправлять допущенные ошибки. Следовательно, чтобы деятельность организма была координированной, обеспечивала нужный эффект, недостаточно только прямых связей от мозга к рабочему органу, важны и обратные связи (рабочие органы — мозг), по которым идут импульсы, сигнализирующие о правильности или ошибочности выполняемого действия. Физиологам известно много примеров саморегуляции функций в организме при помощи обратных связей: это поддержание артериального давления крови на постоянном уровне за счет импульсов, поступающих в центральную нервную систему от рецепторов кровеносных сосудов, или значение импульсации от рецепторов легких и дыхательных мышц в регуляции дыхания и др. Понятие о нервном центре. Учение о рефлекторной деятельности центральной нервной системы привело к представлению о нервном центре. Нервным центром называют совокупность нейронов центральной нервной системы, участвующих в осуществлении определенного рефлекторного акта или регуляции той или иной функции. Нервный центр представляет собой сложные функциональные объединения, «ансамбли» нейронов, расположенных в различных отделах центральной нервной системы, согласованно участвующие в регуляции функций и рефлекторных реакциях. Нервные центры обладают рядом характерных свойств, определяемых особенностями проведения возбуждения через синапсы центральной нервной системы и структурой нейронных цепей, образующих их. Проведение возбуждения через синапсы центральной нервной системы. В центральной нервной системе отмечается одностороннее проведение возбуждения. Это связано с особенностями синапсов; передача возбуждения в них возможна только в одном направлении — от нервного окончания, где высвобождается при возбуждении медиатор, к постсинаптической мембране. В обратном направлении возбуждающий постсинаптический потенциал не распространяется. В синапсах центральной нервной системы отмечается замедленное проведение возбуждения. Известно, что возбуждение по нервным волокнам проводится быстро. В синапсах скорость проведения возбуждения примерно в 200 раз ниже скорости проведения возбуждения в нервном волокне. Это связано с тем, что при передаче импульса через синапс затрачивается время на выделение медиатора нервным окончанием в ответ на пришедший импульс; на диффузию медиатора через синаптическую щель к постсинаптической мембране; на возникновение под влиянием этого медиатора возбуждающего постсинаптического потенциала.

В центральной нервной системе происходит трансформация ритма приходящих в нее импульсов в собственный ритм. При этом может происходить как урежение частоты поступающих в нее импульсов, так и учащение их. В ответ на одиночное раздражение центростремительного нейрона центральная нервная система посылает по центробежному нейрону серию импульсов, следующих друг за другом с определенным интервалом. Трансформация ритма связана с особенностями передачи возбуждения через синапсы. Для нервных центров свойственно явление суммации возбуждения. Это свойство было впервые описано И.М.Сеченовым в 1863 г. Было обнаружено, что слабые по силе раздражения не вызывают видимой рефлекторной реакции центральной нервной системы. Рефлекторный ответ может вызвать лишь раздражитель, достигший пороговой силы. Но если слабый раздражитель будет действовать одновременно на несколько рецепторных областей (например, несколько участков кожи) или слабый раздражитель будет действовать на рецептор многократно (длительно), то ответная рефлекторная реакция возникнет вследствие складывания, т. е. суммации, возбуждения. В основе этого явления лежит процесс суммации возбуждающих постсинаптических потенциалов на теле нейронов. Как правило, порция медиатора, выбрасываемая нервным окончанием в ответ на одиночный импульс, слишком мала, для того чтобы вызвать возбуждающий постсинаптический потенциал, достаточный для деполяризации мембраны нервной клетки. Такая деполяризация возможна либо в случае одновременного возбуждения нескольких синапсов, расположенных на теле нейрона, либо при поступлении к одному и тому же синапсу серии нервных импульсов, следующих друг за другом с коротким интервалом. При этом постсинаптические потенциалы суммируются друг с другом, и в момент, когда суммарный потенциал достигает пороговой величины, возникает распространяющийся потенциал действия. Рефлекторная реакция не прекращается сразу же после прекращения раздражения, а еще какой-то период времени к рабочему органу (эффектору) от центральной нервной системы продолжают поступать возбуждающие импульсы. Это — последействие. Последействие обычно бывает тем продолжительнее, чем сильнее раздражение и чем дольше оно действовало на рецепторы. В отличие от изолированных нервных волокон нервные центры легко утомимы. Утомляемость нервных центров проявляется в постепенном снижении и в конечном итоге полном прекращении рефлекторного ответа при продолжительном раздражении рецептора. Считают, что утомление нервных центров связано с нарушением передачи возбуждения в межнейронных синапсах.

При этом происходит уменьшение запасов синтезированного медиатора в нервных окончаниях и снижение чувствительности к медиатору постсинаптической мембраны. После возбуждения центральной нервной системы ритмическим раздражением следующее раздражение вызывает больший эффект или для поддержания прежнего уровня ответной реакции требуется меньшая сила последующего раздражения. Это свойство нервных центров получило название проторения. Облегчающий эффект при проторении объясняют тем, что при первых стимулах раздражения происходит перемещение пузырьков медиатора ближе к пресинаптической мембране и при последующем раздражении медиатор быстрее выделяется в синаптическую щель.

ТОРМОЖЕНИЕ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ

В центральной нервной системе имеет место не только процесс возбуждения. В деятельности всех отделов нервной системы играет важную роль и процесс торможения. Явление торможения в центральной нервной системе было открыто И. М. Сеченовым. У лягушки перерезали головной мозг на уровне зрительных бугров и удаляли полушария выше места перерезки. Заднюю лапку лягушки опускали в слабый раствор кислоты и определяли время рефлекса отдергивания лапки. Если теперь положить на разрез зрительных бугров кристаллик поваренной соли, то время отдергивания лапки, опущенной в раствор кислоты, заметно удлиняется. И.М. Сеченов объяснил это явление наличием в области зрительных бугров нервных центров, оказывающих тормозящее влияние на рефлекс отдергивания лапки. Позже было показано, что торможение имеет место в деятельности всех отделов центральной нервной системы. Торможение участвует в осуществлении любого рефлекторного акта. Возбуждение и торможение являются по внешнему проявлению противоположными процессами. Их взаимодействие обеспечивает слаженную деятельность нервной системы, согласованную деятельность органов человеческого тела.

Различают первичное пресинаптическое и постсинаптическое торможение. Пресинаптическое торможение развивается в пресинаптических разветвлениях афферентных аксонов, благодаря чему блокируется проведение импульсов к синапсам и возникает торможение ответной реакции. При постсинаптической торможении импульс, пришедший к тормозному синапсу, вызывает гиперполяризацию постсинаптической мембраны. При этом возрастает величина мембранного потенциала и возникает тормозной постсинаптический потенциал, в результате чего наступает торможение. Вторичное торможение осуществляется без участия специальных тормозных структур и развивается в возбуждающих синапсах при действии раздражителей чрезмерной силы.

КООРДИНАЦИЯ ФУНКЦИЙ в ОРГАНИЗМЕ

Понятие координации. Деятельность всех органов и систем организма согласованна. На воздействия из внешней и внутренней среды организм реагирует как единое целое. Объединение деятельности различных систем организма в единое целое (интеграция) и согласование, взаимодействие, ведущее к приспособлению организма к различным условиям среды (координация), связаны с деятельностью центральной нервной системы. Принцип общего конечного пути. Морфологической основой координационной деятельности центральной нервной системы является общий конечный путь. В организме количество афферентных нейронов, по которым передается возбуждение в центральную нервную систему, приблизительно в 5 раз больше, чем эфферентных (центробежных) нейронов. Шеррингтон такое соотношение между центростремительными и центробежными нейронами схематически представил в виде воронки с широким входным отверстием, через которое в центральную нервную систему поступают импульсы от различных рецепторов, и с узким выходным отверстием, через которое по сравнительно небольшому числу центробежных нейронов возбуждение достигает эффекторов. При таком положении на пути к одному центробежному нейрону находится множество импульсов от различных рецепторных зон.

Происходит своеобразная борьба за «общий конечный путь». И центральная нервная система, ее функциональное состояние в данный момент, определяет, какой из множества пришедших нервных импульсов завладеет общим конечным путем. Иррадиация и индукция в центральной нервной системе. Импульсы возбуждения, возникшие при раздражении того или иного рецептора, поступая в центральную нервную систему, распространяются на соседние ее участки. Это распространение возбуждения в центральной нервной системе называют иррадиацией. Иррадиация тем шире, чем сильнее и длительнее нанесенное раздражение. Иррадиация возможна благодаря многочисленным отросткам в центростремительных нервных клетках и вставочных нейронах, связывающих различные участки нервной системы. Иррадиация хорошо выражена у детей, особенно в раннем возрасте. Дети дошкольного и младшего школьного возраста при появлении красивой игрушки раскрывают рот, прыгают, смеются от удовольствия. В естественных условиях, несмотря на широкие возможности иррадиировать по центральной нервной системе, возбуждение фактически распространяется в определенных пределах, что делает возможным осуществление определенных, координированных рефлекторных реакций. В процессе дифференцирования раздражителей торможение ограничивает иррадиацию возбуждения. В результате возбуждение концентрируется в определенных группах нейронов. Теперь вокруг возбужденных нейронов возбудимость падает, и они приходят в состояние торможения. Это явление одновременной отрицательной индукции. Концентрацию внимания можно рассматривать как ослабление иррадиации и усиление индукции. Рассеивание внимания от действия шума, громкого смеха или разговора является результатом ослабления индукции, что создает благоприятные условия для иррадиации возбуждения. Рассеивание внимания можно рассматривать также как результат индукционного торможения, наведенного новым очагом возбуждения в результате возникшей ориентировочной реакции. В нейронах, которые были возбуждены, после возбуждения возникает торможение и, наоборот, после торможения в тех же нейронах возникает возбуждение. Это последовательная индукция. Последовательной индукцией можно объяснить усиленную двигательную активность школьников во время перемен после длительного торможения в двигательной области коры больших полушарий в течение урока. Отдых на перемене должен быть активным и подвижным.

Принцип доминанты. Принцип доминанты был сформулирован А. А. Ухтомским. Для деятельности нервной системы характерно наличие в каждый данный момент преобладающих, господствующих очагов возбуждения. Временно господствующий, главенствующий в текущий момент очаг устойчивого длительного возбуждения называют доминантой. Принцип доминанты — один из основных в координационной деятельности нервной системы. Благодаря ему при непрерывном воздействии на организм самых разнообразных внешних раздражителей достигается определенная приспособительная, избирательная деятельность центральной нервной системы. При голоде в соответствующих участках центральной нервной системы возникает стойкий очаг с повышенной возбудимостью — пищевая доминанта. Если голодному щенку дать лакать молоко и одновременно начать раздражать лапу электрическим током, то щенок не отдергивает лапу, а начинает лакать с еще большей интенсивностью. У сытого щенка раздражение лапы электрическим током вызывает реакцию отдергивания лапы. Доминантный очаг возбуждения имеет свойство привлекать к себе поступающие в другие центры волны возбуждения и за их счет усиливаться. В это время другие, не входящие в его состав нервные центры и соответствующие рефлексы затормаживаются, поэтому при наличии в центральной нервной системе доминантного очага координационные отношения меняются. Доминантный очаг изменяет и подчиняет себе работу других центров. В процессе нервной деятельности одна доминанта сменяет другую. Возникновение в центральной нервной системе более сильной доминанты затормаживает ранее вызванную доминанту по типу отрицательной индукции. Чем моложе ребенок, тем менее устойчива доминанта и тем легче она тормозится. По мнению А. А. Ухтомского, принцип доминанты является физиологической основой акта внимания и предметного мышления. Интересный и эмоциональный рассказ учителя, хорошо выполненная таблица, опыт, поставленный учениками, кадры кинофильма способствуют созданию доминантных отношений во время процесса обучения, что имеет немаловажное значение в усвоении знаний. Принцип доминанты подчеркивает также необходимость учитывать при выработке новых рефлекторных актов предшествующие отношения в центральной нервной системе, ранее сформировавшиеся доминантные очаги. Двигательная доминанта, возникшая во время игры в футбол на перемене, вряд ли даст возможность сразу, с первых минут урока, создать новую доминанту в процессе изложения нового учебного материала. Потребуется некоторое время и довольно выразительные и интересные средства, чтобы изменить доминантные отношения.

Основные этапы развития нервной системы. Нервная система начинает формироваться на третьей неделе эмбрионального развития из наружного зародышевого листка (эктодермы). Сначала образуется нервная пластинка, которая постепенно превращается в желобок с приподнятыми краями. Края желобка приближаются друг к другу и образуют замкнутую нервную трубку. Из нижнего отдела нервной трубки образуется спинной мозг, а из верхнего отдела нервной трубки — три расширения — первичные мозговые пузыри (передний, средний и задний, или ромбовидный). У пятинедельного эмбриона хорошо выражено разделение поперечной бороздой переднего и ромбовидного пузырей еще на две части — образуется пять мозговых пузырей. Из них развиваются все отделы головного мозга. Из пятого мозгового пузыря развивается продолговатый мозг, из четвертого — варолиев мост и мозжечок, из третьего — средний мозг, из второго — глазные пузыри и промежуточный мозг, из первого — большие полушария головного мозга. Наиболее интенсивно растет передний пузырь. На 3-м месяце эмбрионального развития формируется мозолистое тело, которое соединяет правое и левое полушария, к шестому месяцу внутриутробного периода полушария полностью покрывают мозг, К этому времени все отделы мозга хорошо выражены.

СТРОЕНИЕ, РАЗВИТИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Спинной мозг

Строение спинного мозга. Спинной мозг представляет собой длинный тяж (его длина у взрослого человека около 45 см). Вверху он переходит в продолговатый мозг, а внизу, на уровне I—II поясничных позвонков, спинной мозг суживается и имеет форму конуса, переходящего в конечную нить. На месте отхождения нервов к верхним и нижним конечностям спинной мозг имеет шейное и поясничное утолщения. В центре спинного мозга проходит канал, который продолжается в головной мозг. Спинной мозг разделен двумя бороздами (передней и задней) на правую и левую половину.

поперечном разрезе спинного мозга (рис. 17) видно, что узкий центральный канал окружен серым веществом, которое образует передние и задние рога. В грудном отделе между передними и задними рогами располагаются боковые рога. Вокруг серого вещества расположены пучки белого вещества в виде переднего, заднего и бокового канатиков. Серое вещество представлено скоплением нервных клеток, а белое состоит из нервных волокон. В сером веществе передних рогов находятся тела двигательных (центробежных) нейронов, отростки которых образуют передний корешок. В задних рогах расположены клетки промежуточных нейронов, осуществляющих связь между центростремительными и центробежными нейронами. Задний корешок образован волокнами чувствительных (центростремительных) клеток, тела которых располагаются в спинномозговых (межпозвоночных) узлах. Через задние корешки возбуждение передается с периферии в спинной мозг. Это чувствительные корешки. Через передние корешки возбуждение передается от спинного мозга к мышцам и другим органам. Это двигательные корешки. В сером веществе боковых рогов спинного мозга располагаются вегетативные ядра симпатической нервной системы. Нервные волокна, составляющие основную массу белого вещества спинного мозга, образуют проводящие пути спинного мозга. По этим путям устанавливается связь между различными частями центральной нервной системы и проходят импульсы в восходящем и нисходящем направлениях. Спинной мозг имеет сегментарное строение (рис. 18), в нем 31 сегмент. Из каждого сегмента выходят передние и задние корешки. Оба корешка по выходе из мозга сливаются и образуют спинномозговой нерв. В соответствии с количеством сегментов от спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов. Спинномозговые нервы смешанные, так как они образованы центростремительными и центробежными волокнами. Спинной мозг покрыт тремя оболочками: твердой, паутинной и сосудистой. Развитие спинного мозга. Спинной мозг развивается раньше, чем другие отделы нервной системы. Когда у эмбриона головной мозг находится на стадии мозговых пузырей, спинной мозг достигает уже значительных размеров. На ранних стадиях развития плода спинной мозг заполняет всю полость позвоночного канала. Затем позвоночный столб обгоняет в росте спинной мозг, и к моменту рождения он заканчивается на уровне 3-го поясничного позвонка. У новорожденных длина спинного мозга 14—16 см, к 10 годам она удваивается. В толщину спинной мозг растет медленно. На поперечном срезе спинного мозга детей раннего возраста отмечается преобладание передних рогов над задними. Увеличение размеров нервных клеток спинного мозга наблюдается у детей в школьные годы. Функции спинного мозга. Спинной мозг принимает участие в осуществлении сложных двигательных реакций организма. Это рефлекторная функция спинного мозга. В сером веществе спинного мозга замыкаются рефлекторные пути многих двигательных реакций. Примером этой функции спинного мозга является коленный рефлекс. При постукивании по сухожилию четырехглавой мышцы бедра в области колена происходит разгибание голени в коленном суставе. Путь этого рефлекса проходит через II—IV поясничные сегменты спинного мозга. У детей первых дней жизни коленный рефлекс вызывается легко, но проявляется он не в разгибании голени, а в сгибании ее, что объясняется преобладанием тонуса мышц-сгибателей над разгибателями. После года жизни у здоровых детей рефлекс возникает всегда, но он менее выражен.

Спинной мозг иннервирует всю скелетную мускулатуру, кроме мышц головы, которые иннервируются черепными нервами. В спинном мозге находятся рефлекторные центры мускулатуры туловища, конечностей и шеи. Здесь же расположены многие центры вегетативной нервной системы. Рефлексы мочеиспускания и дефекации, рефлекторного набухания полового члена и извержения семени у мужчин (эрекция и эякуляция) связаны с функцией спинного мозга. Спинной мозг осуществляет и проводниковую функцию. Центростремительные импульсы, поступающие в спинной мозг по задним корешкам, передаются по проводящим путям спинного мозга вышележащим отделам головного мозга. В свою очередь, из вышележащих отделов центральной нервной системы спинной мозг получает импульсы, которые могут изменять деятельность скелетной мускулатуры и внутренних органов. Деятельность спинного мозга у человека в значительной степени подчинена координирующим влияниям вышележащих отделов центральной нервной системы.

Головной мозг

Общий план строения. В головном мозге выделяют три больших отдела — ствол, подкорковый отдел и кору больших полушарий (рис. 19). Из основания мозга выходят 12 пар черепных нервов. Продолговатый мозг и мост (задний мозг). Продолговатый мозг и мост составляют задний мозг. Продолговатый мозг представляет собой непосредственное продолжение спинного мозга, его длина около 28 мм. Ширина его постепенно увеличивается в направлении вперед, и в самом широком месте она составляет 24 мм. Центральный канал спинного мозга непосредственно продолжается в канал продолговатого мозга, значительно расширяясь в нем и превращаясь в четвертый желудочек. В веществе продолговатого мозга имеются отдельные скопления серого вещества в виде ядер черепных нервов. Белое вещество продолговатого мозга образовано волокнами проводящих путей. Впереди продолговатого мозга в виде поперечного вала расположен мост. От продолговатого мозга отходят корешки XII черепного нерва (подъязычный), XI — добавочный нерв, X — блуждающий нерв, IX — языко-глоточный нерв. Между продолговатым мозгом и мостом выходят корешки VII и VIII черепных нервов — лицевого и слухового. Из моста выходят корешки VI и V нервов — отводящего и тройничного.

В заднем мозге замыкаются пути многих сложно-координированных двигательных рефлексов. Здесь же расположены жизненно важные центры регуляции дыхания, сердечно-сосудистой деятельности, функций пищеварительных органов, обмена веществ. Ядра продолговатого мозга принимают участие в осуществлении таких рефлекторных актов, как отделение пищеварительных соков, жевание, сосание, глотание, рвота, чихание. Продолговатый мозг вместе с мостом у новорожденного имеет массу около 8 г, что составляет 2% от массы головного мозга (у взрослого - 1,6%). Ядра продолговатого мозга начинают формироваться еще во внутриутробном периоде развития и к периоду рождения они в основном сформированы. К семи годам созревание ядер продолговатого мозга в основном заканчивается. Мозжечок. Позади продолговатого мозга и моста располагается мозжечок (рис. 19). Он имеет два полушария, соединенных червем. Серое вещество мозжечка лежит поверхностно, образуя его кору. Толщина этого слоя 1—2,5 мм. Поверхность мозжечка испещрена многочисленными бороздами. Белое вещество располагается под корой мозжечка. Внутри белого вещества имеются четыре ядра серого вещества. Волокна белого вещества осуществляют связь между разными частями самого мозжечка, а также, образуя нижние, средние и верхние ножки мозжечка, связывают последний с другими отделами мозга. К мозжечку приходят импульсы от всех рецепторов, которые раздражаются во время движений тела. Мозжечок участвует в координации сложных двигательных актов. Двусторонние связи мозжечка и коры больших полушарий головного мозга дают возможность ему оказывать влияние на произвольные движения. Большие полушария головного мозга через мозжечок регулируют тонус скелетных мышц (распределяют и перераспределяют его) и координируют их сокращения. У человека при нарушении или выпадении функций мозжечка нарушается регуляция мышечного тонуса: движения рук и ног резкие, некоординированные, походка шаткая, напоминающая походку пьяного; конечности и голова непрерывно дрожат или качаются. Работами Л. А. Орбели показано участие мозжечка в регуляции вегетативных функций (деятельность сердечно-сосудистой системы, дыхание, пищеварение, терморегуляция).

У новорожденных мозжечок развит плохо, червь мозжечка развит лучше, чем полушария. Наиболее интенсивно мозжечок растет в первый год жизни. В дальнейшем темпы развития его снижаются. К 15 годам мозжечок достигает размеров взрослого человека. Средний мозг. Средний мозг состоит из ножек большого мозга и четверохолмия. Полость среднего мозга представлена узким каналом — водопроводом мозга, который снизу сообщается с четвертым желудочком, а сверху — с третьим. В стенке мозгового водопровода находятся ядра III и IV черепных нервов — глазодвигательного и блокового. Через средний мозг проходят все восходящие пути к коре больших полушарий и мозжечку и нисходящие, несущие импульсы к продолговатому и спинному мозгу. В среднем мозге находятся скопления серого вещества в виде ядер четверохолмия, ядер глазодвигательного и блокового нервов, красное ядро и черная субстанция. Передние бугры четверохолмия являются первичными зрительными центрами, а задние бугры — первичными слуховыми центрами. С их участием осуществляются ориентировочные рефлексы на свет и звук: движение глаз, поворот головы, настораживание ушей у животных. Черная субстанция связана с координированием сложных актов глотания и жевания, регуляцией тонких движений пальцев рук и др. Красное ядро имеет непосредственное отношение к регулированию мышечного тонуса. Ретикулярная формация. По всему стволу мозга, от верхнего конца спинного мозга до зрительных бугров и гипоталамуса включительно, располагается образование, состоящее из скоплений нейронов различных типов и форм, которые густо переплетены волокнами, идущими в различных направлениях. Под микроскопом это напоминает по виду сеть, отчего все образование получило название сетчатой или ретикулярной формации. К настоящему времени в ретикулярной формации ствола мозга человека описано 48 отдельных ядер и клеточных групп. При раздражении структур ретикулярной формации не отмечается никакой видимой реакции, а меняется возбудимость различных отделов центральной нервной системы. Через ретикулярную формацию проходят как восходящие центростремительные, так и нисходящие центробежные пути. Здесь осуществляется их взаимодействие и регуляция возбудимости всех отделов центральной нервной системы.

При разрушении или раздражении с помощью микроэлектродов различных участков ретикулярной формации и перерезке идущих от нее нервных путей удалось показать, что ретикулярная формация по нисходящим ретикулоспинальным путям способна оказывать облегчающее или тормозное влияние на двигательные реакции спинного мозга. Активизирующий или тормозящий эффект зависит от интенсивности и продолжительности раздражения. Впервые И. М. Сеченов при раздражении зрительных бугров лягушки (1862), а затем Мэгун (1946, 1950) показали, что раздражение участков ретикулярной формации ствола мозга тормозит многие спинномозговые рефлексы. Активизирующее влияние ретикулярной формации проявляется в усилении спинномозговых разгибательных рефлексов и сокращений скелетной мускулатуры. По восходящим путям ретикулярная формация оказывает активизирующее влияние на кору больших полушарий, поддерживая в ней бодрствующее состояние. Многочисленными исследованиями показано, что аксоны ретикулярных нейронов ствола мозга достигают коры больших полушарий, причем некоторые из этих волокон на своем пути к коре прерываются в таламусе, другие идут прямо в кору, образуя восходящую ретикулярную активирующую систему. В свою очередь, ретикулярная формация ствола мозга получает волокна, идущие от коры больших полушарий, и импульсы, идущие от нее, регулируют деятельность ретикулярной формации. Если животное находится в покое или спит, то при электрическом раздражении ретикулярной формации у него наступает реакция активации, животное пробуждается. На электроэнцефалограмме при этом регистрируются низкоамплитудные частые ритмы (частота более 13 Гц). Если разрушить восходящие ретикулярные пути, то у активного или находящегося в покое животного наблюдается снижение электрической активности, животное впадает в глубокий сон. В электроэнцефалограмме такого животного появляются ритмы с частотой менее 4 Гц. Ретикулярная формация обладает высокой чувствительностью к таким физиологически активным веществам, как адреналин и ацетилхолин. Передний мозг. Из двух частей переднего мозга — промежуточного и конечного — кора и подкорковые узлы относятся к конечному мозгу, а зрительные бугры и подбугорная область — к промежуточному. Промежуточный мозг граничит со средним мозгом, а большие полушария сверху и с боков покрыв ьают все другие отделы мозга. Промежуточный мозг. Промежуточный мозг человека состоит из четырех частей, окружающих полость третьего желудочка: эпиталамус, дорсальный таламус, вентральный таламус и гипоталамус.

Основная часть промежуточного мозга — таламус (зрительный бугор) (thalamus). Это парное образование серого вещества, крупное, яйцевидной формы. Серое вещество таламуса тонкими белыми прослойками разделено на три области: переднюю, медиальную и латеральную. Каждая область представляет собой скопление ядер. Изучение функций таламических ядер, в особенности их влияния на активность клеток коры больших полушарий, привело к предложению разделить их на две группы: на специфические и неспецифические (или диффузные) ядра. Специфические ядра таламуса своими волокнами достигают коры больших полушарий и образуют синапсы на ограниченном числе ее клеток. При раздражении специфических ядер одиночными электрическими ударами в соответствующих ограниченных областях коры быстро (латентный период 1—6 мс) возникает реакция в виде первичного ответа. Импульсы от неспецифических таламических ядер поступают одновременно в различные участки коры больших полушарий. При раздражении неспецифических ядер ответная реакция возникает через 10—50 миллисекунд (мс) почти со всей поверхности коры, диффузно. Регистрируемые при этом потенциалы в клетках коры имеют большой латентный период и вид постепенно возрастающих и убывающих волн. Это реакция вовлечения. Центростремительные импульсы от всех рецепторов организма (за исключением тех, которые поступают от обонятельных рецепторов), прежде чем достигнут коры головного мозга, поступают в ядра таламуса. Сюда поступают зрительные сигналы, слуховые, импульсы от рецепторов кожи, лица, туловища, конечностей и от проприорецепторов, от вкусовых рецепторов, рецепторов внутренних органов (висцерорецепторов). Сюда же поступают импульсы из мозжечка, которые затем идут к моторной зоне коры полушарий. Поступившая информация в таламусе перерабатывается, получает соответствующую эмоциональную окраску и направляется к большим полушариям мозга. Один из выдающихся исследователей функции таламуса — Уолтер — говорит, что таламус является посредником, в котором сходятся все раздражения от внешнего мира и, видоизменяясь здесь, направляются к подкорковым и корковым центрам таким образом, чтобы организм смог адекватно приспособиться к постоянно меняющейся среде.

 Относительно роли неспецифических ядер таламуса удалось показать, что эта система быстро и кратковременно (по сравнению с ретикулярной формацией ствола мозга) активирует клетки коры, чем облегчает деятельность корковых нейронов при поступлении к ним импульсов от специфических, ядер таламуса. При поражении зрительных бугров проявление эмоций нередко нарушается, меняется характер ощущений. При этом часто даже незначительные прикосновения к коже, звук или свет вызывают у больных приступы тяжелейших болей или, напротив, даже сильное болевое раздражение не чувствуется. Это дало основание многим авторам считать таламус высшим центром болевой чувствительности. Однако есть значительное количество экспериментальных и клинических данных, показывающих значение коры больших полушарий в формировании болевых ощущений. Гипоталамус примыкает к зрительному бугру снизу, отделяясь от него соответствующей бороздой. Его передней границей является перекрест зрительных нервов (см. рис. 19). Гипоталамус состоит из 32 пар ядер, которые объединяются в три группы: переднюю, среднюю и заднюю. С помощью нервных волокон гипоталамус имеет обширные связи с ретикулярной формацией ствола мозга, с гипофизом, а также с таламусом. Гипоталамус является главным подкорковым центром регуляции вегетативных функций организма. Влияние гипоталамуса осуществляется как через нервную систему, так и через железы внутренней секреции. В клетках ядер передней группы гипоталамуса вырабатывается нейросекрет, который по гипоталамо-гипофизарному пути транспортируется в нейрогипофиз. Этому способствуют и обильное кровоснабжение, и сосудистые связи гипоталамуса и гипофиза. Гипоталамус и гипофиз часто объединяют в гипоталамо-гипофизарную систему. Описана прямая связь гипоталамуса и надпочечников: возбуждение гипоталамуса вызывает секрецию адреналина и норадреналина. Таким образом, гипоталамус регулирует деятельность эндокринных желез. Гипоталамус принимает участие также в регуляции деятельности сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. При раздражении передней группы ядер гипоталамуса усиливается моторика желудка и мочевого пузыря, повышается секреция желудочных желез, замедляется ритм сердечных сокращений. Это дало основание считать, что в передней части гипоталамуса располагаются ядра, регулирующие функцию парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.

Раздражение заднего отдела гипоталамуса подавляет активность желудочно-кишечного тракта, учащает ритм сердечных сокращений, повышает артериальное давление, увеличивает содержание в крови адреналина и норадреналина. Налицо влияние задних ядер гипоталамуса на функцию симпатического отдела вегетативной нервной системы. Одно из крупных ядер гипоталамуса — серый бугор — принимает участие в регуляции функций многих эндокринных желез и обмена веществ. Разрушение серого бугра вызывает атрофию половых желез. Его длительное раздражение может привести к раннему половому созреванию, возникновению язв на коже, язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Гипоталамус принимает участие в регуляции температуры тела. Доказана его роль в регуляции водного обмена, обмена углеводов. При повреждении некоторых ядер гипоталамуса возникает чрезмерное ожирение за счет излишнего потребления жиров и появления так называемого «волчьего голода» (булимия); поражение других ядер вызывает катастрофическое похудение при резко сниженном аппетите. У больных с нарушением функции подбугорья очень часто нарушен менструальный цикл, наблюдается половая слабость и др. Ядра гипоталамуса участвуют во многих сложных поведенческих реакциях (половые, пищевые, агрессивно-оборонительные). Гипоталамус участвует в регуляции сна и бодрствования. Повреждение его у животных вызывает сон; при этом быстрая активность в электроэнцефалограмме, характерная для состояния бодрствования, сменяется медленной активностью, характерной для сна. К моменту рождения большая часть ядер зрительных бугров хорошо развита. После рождения происходит увеличение зрительных бугров в объеме за счет дальнейшего роста нервных клеток и развития нервных волокон. Процесс этот продолжается до 13—15-летнего возраста. Дифференцировка ядер подбугровой области у новорожденных не завершена и протекает неравномерно. В целом эти ядра заканчивают свое развитие в период полового созревания. Базальные ганглии. Внутри больших полушарий, между лобными долями и промежуточным мозгом, располагаются скопления серого вещества. Это базальные, или подкорковые, ганглии. К ним относят три парных образования: хвостатое ядро, скорлупу, бледный шар. Хвостатое ядро и скорлупа имеют сходное клеточное строение и эмбриональное развитие. Их часто объединяют в единую структуру— полосатое тело. Филогенетически это новое образование появляется впервые у рептилий.

Бледный шар — более древнее образование, оно имеется уже у костистых рыб. С ним связывают регуляцию сложных двигательных актов, движения рук и при ходьбе, сокращения мимической мускулатуры. У человека при нарушении функций бледного шара лицо становится маскообразным. Походка таких больных замедленна, лишена содружественных движений рук, все движения затруднены. Базальные ганглии связаны центростремительными путями с корой головного мозга, мозжечком, таламусом. Функция базальных ганглиев изучена плохо, что связано с трудностью анатомических доступов к ним, а также тем, что у разных видов животных они выполняют различные функции. При поражениях полосатого тела у человека наблюдаются беспрерывные движения конечностей и хорея — сильные, без всякого порядка и последовательности движения, захватывающие почти всю мускулатуру. Подкорковые ядра связаны и с вегетативными функциями организма. С их участием осуществляются сложнейшие пищевые, половые и другие рефлексы. Большие полушария головного мозга. Полушария головного мозга состоят из подкорковых ганглиев и мозгового плаща, которые окружают полости,— боковые желудочки. У взрослого человека масса больших полушарий составляет около 80% массы головного мозга. Правое и левое полушария разделены глубокой продольной бороздой. В глубине этой борозды находится мозолистое тело, образованное нервными волокнами. Мозолистое тело соединяет левое и правое полушария. Плащ у человека представлен корой головного мозга. Это серое вещество больших полушарий. Оно образовано нервными клетками с отходящими от них отростками и клетками нейроглии (клетки, выполняющие опорную функцию для нейронов; полагают, что нейроглия участвует в обмене веществ нейронов). >Кора больших полушарий головного мозга является высшим, филогенетически наиболее молодым образованием центральной нервной системы. Она покрывает всю поверхность больших полушарий слоем толщиной от 1,5 до 3 мм. Общая поверхность полушарий коры у взрослого человека 1700—2000 см 2. В коре насчитывают от 12 до 18 млрд. нервных клеток. Общая поверхность коры головного мозга увеличивается за счет многочисленных борозд, которые делят всю поверхность полушария на выпуклые извилины и доли (рис. 20). Три главные борозды — центральная, боковая и теменно-затылочная — делят каждое полушарие на четыре доли: лобную, теменную, затылочную и височную.

Лобная доля находится впереди центральной борозды. Теменная доля ограничена впереди центральной бороздой, позади — теменно-затылочной, внизу — боковой. Позади теменно-затылочной борозды находится затылочная доля. Височная доля ограничена вверху глубокой боковой бороздой. Между височной и затылочной долями резкой границы нет. Каждая доля мозга, в свою очередь, делится бороздами на ряд извилин. Рост и развитие головного мозга. Масса головного мозга новорожденного 340—400 г, что составляет 1/8—1/9 массы его тела, тогда как у взрослого человека масса мозга составляет 1/40 массы тела. Масса мозга изменяется с возрастом (табл. 2). Наиболее интенсивный рост мозга происходит в первые три года жизни ребенка. До 4-го месяца развития плода поверхность больших полушарий гладкая. К 5-ти месяцам внутриутробного развития образуются боковая, затем центральная, теменно-затылочная борозды. К моменту рождения кора больших полушарий имеет такой же тип строения, как и у взрослого. Но форма и величина борозд и извилин существенно изменяются и после рождения. Нервные клетки новорожденного имеют простую веретенообразную форму с очень небольшим количеством отростков, кора у детей значительно тоньше, чем у взрослого.

Миелинизация нервных волокон, расположение слоев коры, дифференцирование нервных клеток в основном завершаются к 3 годам. Последующее развитие головного мозга характеризуется увеличением количества ассоциативных волокон и образованием новых нервных связей. Масса мозга в эти годы увеличивается незначительно. Структурно-функциональная организация коры головного мозга Архитектоника коры. Архитектоника — это общий план строения коры, особенности ее микроскопического строения. Образующие кору нервные клетки и волокна расположены в семь слоев. В разных слоях коры нервные клетки отличаются формой, величиной, характером расположения. Слой I — молекулярный. В этом слое мало нервных клеток, они очень мелкие. Слой образован в основном сплетением нервных волокон. Слой II — наружный зернистый. Состоит из мелких нервных клеток, похожих на зерна, и клеток в виде очень мелких пирамид. Слой беден миелиновыми волокнами. Слой III — пирамидный. Образован средними и большими пирамидными клетками. Он толще, чем два первых слоя. Слой IV — внутренний зернистый. Состоит, как и II слон, из мелких зернистых клеток различной формы. В некоторых областях коры этот слой может отсутствовать (например, в моторной области коры). Слой V — ганглиозный. Состоит из больших пирамидных клеток. В двигательной области коры пирамидные клетки достигают наибольшей величины. Слой VI — полиморфный. Здесь клетки треугольной и веретенообразной формы. Этот слой прилежит к белому веществу мозга. В некоторых областях коры различают и VII слой из веретенообразных нейронов. Он значительно беднее клетками и богаче волокнами. Между нервными клетками всех слоев коры в процессе их деятельности возникают как постоянные, так и временные связи. По особенностям клеточного состава и строения кору больших полушарий разделяют на ряд участков. Их называют корковыми полями. Белое вещество полушарий мозга. Белое вещество больших полушарий располагается под корой, выше мозолистого тела. В составе белого вещества различают ассоциативные, комиссуральные и проекционные волокна.

Ассоциативные волокна связывают между собой отдельные участки одного и того же полушария. Короткие ассоциативные волокна связывают между собой отдельные извилины и близкие поля. Длинные волокна — извилины различных долей в пределах одного полушария. Комиссуральные волокна связывают симметричные части обоих полушарий. Большая часть их проходит через мозолистое тело. Проекционные волокна выходят за пределы полушарий. Они входят в состав нисходящих и восходящих путей, по которым осуществляется двусторонняя связь коры с нижележащими отделами центральной нервной системы. Понятие о кортикализации функций. На протяжении длительного времени значение больших полушарий изучалось в опытах с их экстирпацией, т.е. оперативным удалением больших полушарий или их коры. Эти опыты показали, что чем выше организовано животное, тем тяжелее оно переносит эту операцию. Птицы после удаления больших полушарий способны летать. Они реагируют на свет и звук, хотя не способны самостоятельно находить пищу. Значительно труднее переносят эту операцию млекопитающие. Собака с удаленной корой больших полушарий движется, но точность движений у нее нарушена, она не способна обойти препятствие, не узнает хозяина, не реагирует на кличку. Такую собаку кормят, вкладывая в рот пищу и вливая воду. Обезьяны такую операцию переносят с трудом и быстро гибнут. Все индивидуально приобретенные реакции у них исчезают, произвольные движения отсутствуют. Большую часть времени обезьяны с удаленной корой больших полушарий проводят в состоянии сна. У человека известны случаи рождения детей, лишенных коры больших полушарий головного мозга. Это анэнцефалы. Они обычно живут всего несколько дней. Но известен случай жизни анэнцефала в течение 3 лет 9 месяцев. После его смерти при вскрытии оказалось, что большие полушария отсутствовали полностью, на их месте были обнаружены два пузыря. В течение первого года жизни этот ребенок почти все время спал. На звук и свет не реагировал. Прожив почти 4 года, он не научился говорить, ходить, узнавать мать, хотя врожденные реакции (некоторые) у него проявлялись. Он сосал, когда ему вкладывали в рот сосок материнской груди или соску, глотал и т. п. Наблюдения над животными с удаленными полушариями головного мозга и анэнцефалами показывают, что в процессе филогенеза резко возрастает значение высших отделов центральной нервной системы в жизни организма.

Происходит кортиколизация функций, подчинение сложных реакций организма коре больших полушарий. Все, что приобретается организмом в течение индивидуальной жизни, связано с функцией больших полушарии головного мозга. С функцией коры больших полушарий связана высшая нервная деятельность. Взаимодействие организма с внешней средой, его поведение в окружающем материальном мире связаны с большими полушариями головного мозга. Вместе с ближайшими подкорковыми центрами, стволом мозга и спинным мозгом большие полушария объединяют отдельные части организма в единое целое, о существляют нервную регуляцию функций всех органов. Значение различных участков коры больших полушарий. Функции отдельных участков коры неодинаковы, хотя кора больших полушарий функционирует как единое целое. Отдельные области коры имеют разное функциональное значение (рис. 21). Однако строгой локализации функций в коре не существует. В опытах на животных после разрушения определенных участков коры спустя некоторое время соседние участки брали на себя функции разрушенного участка. Эта особенность связана с большой пластичностью клеток коры головного мозга. В кору больших полушарий поступают центростремительные импульсы от рецепторных образований.

Каждому периферическому рецепторному аппарату соответствует в коре область, которую И.П. Павлов назвал корковым ядром анализатора. Области коры, где расположены корковые ядра анализаторов, называют сенсорными зонами коры больших полушарии. Ядерная зона двигательного анализатора, куда проводится возбуждение от рецепторов суставов, скелетных мышц и сухожилий, расположена в переднецентральной и заднецентральной областях коры. Зона кожного анализатора, связанного с температурной, болевой и тактильной чувствительностью, занимает заднецентральную область (позади центральной борозды). Наибольшую площадь занимает корковое представительство рецепторов кисти рук, голосового аппарата и лица; наименьшую — туловища, бедра и голени. Ядерная зона зрительного анализатора находится в затылочной области. В височной области располагается корковая часть слухового анализатора. Вблизи от боковой борозды расположена ядерная зона вкусового анализатора. С сенсорными зонами взаимодействует моторная зона коры больших полушарий, при раздражении которой возникает движение. Эта область расположена кпереди от центральной борозды. Ядерные зоны анализаторов представляют собой участки коры, в которых заканчивается основная масса проводящих путей анализаторов. За пределами ядерных зон расположены рассеянные элементы, куда поступают импульсы от тех же рецепторов, что и в ядро анализатора. В последнее время получены данные, подтверждающие, что локализация функций в коре не ограничивается определенным полем коры, а лишь преимущественно восприятие того или иного вида чувствительности связано с определенным полем коры; вместе с тем оно может быть представлено и в соседних участках коры в виде полисенсорных нейронов, реагирующих специфическими реакциями на раздражение разных рецепторов.

Вегетативная нервная система

Значение вегетативной нервной системы. Гладкая мускулатура внутренних органов, кровеносных сосудов и кожи, мышца сердца и железы иннервируются вегетативной нервной системой.

Вегетативные волокна подходят и к скелетным мышцам. Но они при возбуждении не вызывают сокращения мышц, а повышают в них обмен веществ и тем самым стимулируют их работоспособность. Такое влияние нервной системы на деятельность органа называют трофическим. Вегатативная нервная система оказывает трофическое влияние и на центральную нервную систему. Она регулирует деятельность внутренних органов и сосудов, секрецию желез, работу сердца. Процессы обмена веществ также регулируются вегетативной нервной системой. Общий план строения вегетативной нервной системы. Центры вегетативной нервной системы расположены в стволе мозга и спинном мозге. Периферическая часть состоит из нервных узлов и нервных волокон. Отростки клеток вегетативных центров выходят из спинного мозга в составе передних корешков спинномозговых нервов, а из головного мозга — в составе черепных нервов. Эти отростки называют преганглионарными (предузловыми) волокнами. Они покрыты миелиновой оболочкой, имеют белый цвет, их тела расположены в центральной нервной системе. Выйдя из мозга, отросток оканчивается в периферическом нервном узле (ганглии). Отростки клеток, находящихся в периферических вегетативных узлах, направляются к внутренним органам (железы и др.). Такой постганглионарный (послеузловой) отросток не покрыт миелиновой оболочкой, имеет серый цвет. Таким образом, путь от центра до иннервируемого органа в вегетативной нервной системе состоит из двух нейронов. И это типичный признак вегетативной нервной системы. В этом отношении так называемая соматическая нервная система, иннервирующая скелетные мышцы, кожу, связки, сухожилия, отличается от вегетативной нервной системы. В соматической нервной системе нервные волокна от центральной нервной системы доходят до иннервируемого органа не прерываясь. Волокна вегетативной нервной системы по сравнению с волокнами соматической нервной системы отличаются сравнительно низкой возбудимостью, скорость распространения нервных импульсов по ним также невелика (1—30 м/с). На основании особенностей строения и некоторых физиологических различий вегетативную нервную систему делят на симпатическую и парасимпатическую части (рис. 22). Симпатическая часть. Центры симпатической части вегетативной нервной системы расположены в грудных и поясничных сегментах спинного мозга (от I грудного до I—IV поясничного).

Здесь в боковых рогах серого вещества спинного мозга лежат тела нейронов, аксоны которых выходят из спинного мозга в составе передних корешков и в виде отдельной ветви направляются к симпатическому стволу. Симпатические ганглии расположены по обе стороны позвоночника, образуя два симпатических ствола. Каждый симпатический ствол представляет собой цепь нервных узлов, соединенных друг с другом. В ганглиях пограничного ствола прерывается большинство симпатических преганглионарных нервных волокон. Однако некоторая их часть здесь не прерывается и доходит до узлов нервных сплетений (чревное, сердечное, верхне- и нижнебрыжеечное). В них прерываются симпатические преганглионарные нервные волокна, прошедшие без перерыва узлы пограничного столба. Симпатические нервы иннервируют фактически все органы и ткани организма. Парасимпатическая часть. Тела центральных парасимпатических нейронов находятся в спинном, продолговатом и среднем мозге. В спинном мозге парасимпатические нервные клетки располагаются от II до IV крестцового сегмента. В стенках органов малого таза располагаются внутристенные узлы, от которых отходят постганглионарные волокна, иннервирующие гладкие мышцы и железы нижней части кишечного тракта, мочевыделительные, внутренние и наружные половые органы. Из продолговатого мозга выходят парасимпатические волокна VII, IX, X и XII черепных нервов. Главная масса парасимпатических волокон, выходящих из продолговатого мозга, покидает его в составе блуждающего нерва. Его многочисленные волокна иннервируют органы шеи, груди и живота. Парасимпатические нейроны среднего мозга образуют ядро, лежащее на дне водопровода мозга. В составе III пары черепных нервов (глазодвигательный нерв) волокна подходят к ресничному узлу, который находится в задней части глазницы. Послеузловые волокна иннервируют мышцу, суживающую зрачок. Ганглии парасимпатической части вегетативной нервной системы расположены в стенках внутренних органов или вблизи них. Это отличительная особенность парасимпатической нервной системы. Внутриорганные ганглии расположены в мышечных стенках сердца, бронхов, пищевода, желудка, кишечника, желчного пузыря, мочевого пузыря, а также в железах внешней и внутренней секреции. В парасимпатической части вегетативной нервной системы постганглионарные волокна, в отличие от симпатических волокон, короткие.

Функции вегетативной нервной системы. Большинство внутренних органов обладает двойной иннервацией: к каждому из них подходят два нерва — симпатический и парасимпатический. Вегетативная нервная система регулирует работу внутренних органов, обмен веществ, приспосабливая органы к текущим потребностям организма. На многие органы симпатический и парасимпатический нервы оказывают противоположное влияние. Так, симпатический нерв ускоряет и усиливает работу сердца, а парасимпатический (блуждающий) тормозит; парасимпатический нерв вызывает сокращение кольцевой мускулатуры радужной оболочки глаза и в связи с этим сужение зрачка, а симпатический нерв вызывает расширение зрачка (сокращение радиальной мускулатуры радужной оболочки). Н.Е. Введенским, однако, было показано, что, изменяя условия раздражения, можно наблюдать и иной эффект: взаимно усиливающее друг друга влияние симпатических и парасимпатических нервных волокон на сердце. Симпатическая часть вегетативной нервной системы способствует интенсивной деятельности организма, особенно в экстренных условиях, когда нужно напряжение всех его сил. Парасимпатическая часть вегетативной нервной системы — система «отбоя», она способствует восстановлению истраченных организмом ресурсов. Раздражение симпатических нервов утомленной скелетной мышцы восстанавливает ее работоспособность. Все это дало основание Л. А. Орбели и А. Г. Гинецинскому говорить об адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы. Рефлекторные реакции поддержания кровяного давления на относительно постоянном уровне, теплорегуляции, учащения и усиления сердечных сокращений при мышечной работе и многие другие связаны с деятельностью вегетативной нервной системы. Все отделы вегетативной нервной системы подчинены высшим вегетативным центрам, расположенным в промежуточном мозге. К центрам вегетативной нервной системы приходят импульсы от ретикулярной формации ствола мозга, мозжечка, гипоталамуса, подкорковых ядер и коры больших полушарий.

Значение работ И.М. Сеченова и И.П. Павлова в изучении функций коры головного мозга. «Отец русской физиологии» — так называл И. М. Сеченова И. П. Павлов. Впервые в истории естествознания И. М. Сеченов в своем знаменитом труде «Рефлексы головного мозга» (1863) дал материалистическое объяснение психической деятельности человека. В этой работе впервые сформулирована идея о рефлекторном принципе работы мозга. Гениальные идеи И. М. Сеченова были подтверждены экспериментально И. П. Павловым. Но не только подтверждены. И. М. Сеченов и И. П. Павлов являются основоположниками рефлекторной теории, материалистически объясняющей принципы отражения человеком окружающего материального мира. И. П. Павлов развил рефлекторную теорию и создал учение о высшей нервной деятельности. Ему удалось открыть нервный механизм, обеспечивающий сложные формы реагирования человека и высших животных на воздействие внешней среды. Этим механизмом является условный рефлекс. И. М. Сеченов и И. П. Павлов были убежденными и последовательными материалистами, их учение нанесло удар сторонникам идеалистических представлений. Благодаря И.М. Сеченову и И.П. Павлову мистическая, непознаваемая «душевная» деятельность стала предметом глубокого изучения физиологов. Совокупность сложных форм деятельности коры больших полушарий и ближайших к ней подкорковых образований, обеспечивающую взаимодействие целостного организма с внешней средой, называют высшей нервной деятельностью. В учении о высшей нервной деятельности вскрыты физиологические механизмы сложнейших процессов отражения человеком внешнего объективного мира, что дало блестящее естественнонаучное обоснование ленинской теории отражения. И. П. Павлов по праву считается создателем нового направления в мировой физиологии. Он изучал физиологические процессы, протекающие в отдельных органах или в системах органов, в их неразрывной связи с целым организмом. Аналитико-синтетический метод, введенный в физиологию И. П. Павловым, оказался весьма плодотворным и дал возможность изучать целостный организм в его взаимосвязях с окружающей средой.

Методы изучения высшей нервной деятельности. Изучая функции пищеварительных желез с помощью фистульного метода, И. П. Павлов заметил, что из выведенного наружу протока слюнной железы начинается слюноотделение не только тогда, когда пища попадает в рот собаки, но и при виде, запахе пищи, при шуме шагов служителя, который кормит собаку, звоне посуды, из которой ест животное. И. П. Павлов объяснил это явление и дал ему название условный рефлекс. С помощью метода условных рефлексов И. П. Павлов изучал функцию коры больших полушарий головного мозга и ближайших к ней подкорковых образований, явления иррадиации и концентрации в коре головного мозга, аналитико-синтетическую деятельность мозга. Метод условных рефлексов позволил И. П. Павлову создать учение о высшей нервной деятельности. Н. И. Красногорский для изучения высшей нервной деятельности у детей вырабатывал условные пищевые рефлексы на звучание колокольчика. Звук колокольчика был условным раздражителем. Подкреплялся он кормлением молоком. Для собирания слюны, отделяющейся при этом, была сконструирована металлическая капсула-присоска. Капсула присасывается к слизистой оболочке рта так, что (рис. 23) в центре ее оказывается проток слюнной железы, по которому слюна теперь поступает не в рот, а в капсулу и через резиновую трубочку выводится наружу в пробирку или стаканчик. Кроме этого метода, для изучения высшей нервной деятельности ребенка пользовались регистрацией двигательного компонента пищевой реакции. Для этого на уровне щитовидного хряща укреплялся резиновый баллон, заполненный воздухом. При пищевом подкреплении условного раздражителя жевательные движения ребенка вызывали изменение давления воздуха в баллоне, что регистрировалось на специальном записывающем аппарате.

Высшая нервная деятельность младенцев изучается в специальной камере, отделенной от экспериментатора ширмой с глазком для наблюдения. Ребенок при этом лежит в кроватке, под матрацем которой вмонтированы приборы, регистрирующие его двигательную активность при действии условных раздражителей. В настоящее время метод условных рефлексов при изучении деятельности головного мозга сочетается с исследованием электрических явлений, протекающих в коре и подкорковых структурах мозга. Это метод электроэнцефалографии (ЭЭГ). Для отведения биотоков от головного мозга человека пользуются обычно серебряными электродами, имеющими вид пластинки размером с двухкопеечную монету. Электроды на голове испытуемого человека укрепляются с помощью шлемов-сеток. Шлемы изготовляют из эластичных резиновых тяжей, натяжение которых регулируют. Шлемы, плотно прилегая к голове испытуемого, надежно удерживают электроды (рис. 24). Запись биотоков мозга производится на приборах — электроэнцефалографах, имеющих разную конструкцию и включающих несколько усилителей биотоков, осциллографы и пульт управления ими.

В настоящее время выпускают электроэнцефалографы, позволяющие регистрировать одновременно электрическую активность от 2 до 32 точек мозга и более. Для анализа электрических явлений в головном мозгу используют электронно-вычислительные машины.

Электрическая активность коры больших полушарий. В электроэнцефалограмме можно заметить волны, различные по амплитуде (от 5—10 до 200—300 мкВ) и частоте (от 0,5 до 70 колебаний в секунду). Наиболее выраженные и часто встречающиеся ритмы электрической активности условно обозначают греч ескими буквами альфа, бета, дельта, тета (рис. 25, табл. 3).

Метод электроэнцефалографии, так же как и метод условных рефлексов, позволяет исследовать деятельность мозга в естественных условиях его функционирования.

УСЛОВНЫЕ И БЕЗУСЛОВНЫЕ РЕФЛЕКСЫ

Отличия условных рефлексов от безусловных. Безусловные рефлексы — врожденные реакции организма; они сформировались и закрепились в процессе эволюции и передаются по наследству. Условные рефлексы возникают, закрепляются, угасают в течение жизни и являются индивидуальными. Безусловные рефлексы являются видовыми, т. е. они обнаруживаются у всех особей данного вида. Условные рефлексы могут быть у одних особей данного вида выработаны, а у других отсутствовать. Безусловные рефлексы не требуют специальных условий для своего возникновения; они обязательно возникают, если на определенные рецепторы подействуют адекватные раздражители. Условные рефлексы для своего образования требуют специальных условий, они могут образовываться на любые раздражители (оптимальной силы и длительности) с любого рецептивного поля. Безусловные рефлексы относительно постоянны, стойки, неизменны и сохраняются в течение всей жизни. Условные рефлексы изменчивы и более подвижны. В осуществлении безусловных рефлексов принимают участие в основном подкорковые отделы центральной нервной системы. Эти рефлексы могут осуществляться у высших животных и после удаления у них коры больших полушарий. Однако удалось показать, что после удаления коры больших полушарий характер, протекание безусловнорефлекторных реакций меняется. Это дало основание говорить о корковом представительстве безусловного рефлекса. Количество безусловных рефлексов сравнительно невелико. Они сами по себе не могут обеспечить приспособления организма к постоянно меняющимся условиям жизни. Условных рефлексов вырабатывается в течение жизни организма великое множество, многие из них утрачивают свое биологическое значение при изменении условий существования, угасают, вырабатываются новые условные рефлексы. Это дает возможность животным и человеку наилучшим образом приспосабливаться к меняющимся условиям среды. Условия образования условного рефлекса. Условные рефлексы вырабатываются на базе безусловных. Условный рефлекс потому и назван И. П. Павловым «условным», что для его образования нужны определенные условия.

Прежде всего нужен условный раздражитель, или сигнал. Условным раздражителем может быть любой раздражитель из внешней среды или определенное изменение внутреннего состояния организма. В лаборатории И. П. Павлова в качестве условных раздражителей применяли вспыхивание электрической лампочки, звонок, бульканье воды, раздражение кожи, вкусовые, обонятельные раздражители, звон посуды, вид горящей свечи и пр. Если ежедневно в определенный час кормить собаку, то к этому часу у нее еще до кормления начинается секреция желудочного сока. Здесь условным раздражителем стало время. Условные рефлексы на время вырабатываются у человека при соблюдении режима труда, приема пищи в одно и то же время, постоянном времени отхода ко сну. Условный рефлекс можно выработать, сочетая индифферентный раздражитель с ранее выработанным условным рефлексом. Таким путем образуются условные рефлексы второго порядка, тогда подкреплять индифферентный раздражитель надо условным раздражителем рефлекса первого порядка. Удалось образовать в эксперименте условные рефлексы третьего, четвертого порядков. Рефлексы эти, как правило, нестойкие, У детей удалось выработать рефлексы шестого порядка. Возможность выработки условных рефлексов затрудняют или полностью исключают сильные посторонние раздражители, болезнь и др. Чтобы выработался условный рефлекс, условный раздражитель надо подкреплять безусловным раздражителем, т. е. таким, который вызывает безусловный рефлекс. Звон ножей в столовой вызовет отделение слюны у человека лишь в том случае, если этот звон один или несколько раз подкреплялся едой. Звон ножей и вилок в нашем случае является условным раздражителем, а безусловным раздражителем, вызывающим слюноотделительный безусловный рефлекс, является пища. Вид горящей свечи может стать сигналом к отдергиванию руки у ребенка лишь в том случае, если хотя бы один раз вид свечи совпал с болью от ожога. При образовании условного рефлекса условный раздражитель должен предшествовать действию безусловного раздражения (обычно на 1—5 с). Механизм образования условного рефлекса. Согласно представлениям И. П. Павлова, образование условного рефлекса связано с установлением временной связи между двумя группами клеток коры: между воспринимающими условное и воспринимающими безусловное раздражение.

При действии условного раздражителя в соответствующей воспринимающей зоне больших полушарий (зрительной, слуховой и др.) возникает возбуждение. При подкреплении условного раздражителя безусловным в соответствующей зоне больших полушарий возникает второй, более сильный очаг возбуждения, который, видимо, принимает характер доминантного очага. Вследствие притягивания возбуждения из очага меньшей силы в очаг большей силы происходит проторение нервного пути, суммация возбуждения. Между обоими очагами возбуждения образуется временная нервная связь. Эта связь становится тем прочнее, чем чаше одновременно возбуждаются оба участка коры. После нескольких сочетаний связь оказывается настолько прочной, что при действии одного лишь условного раздражителя возбуждение возникает и во втором очаге. Так за счет установления временной связи вначале индифферентный для организма условный раздражитель становится сигналом определенной врожденной деятельности. Если собака впервые услышит звонок, она на него даст общую ориентировочную реакцию, но слюны при этом отделяться не будет. Подкрепим теперь звучащий звонок едой. При этом в коре больших полушарий возникнут два очага возбуждения: один — в слуховой зоне, а другой — в пищевом центре (это участки коры, которые возбуждаются под влиянием запаха, вкуса, еды). После нескольких подкреплений звонка едой в коре больших полушарий между двумя очагами возбуждения возникает (замкнется) временная связь. В ходе дальнейших исследований были получены факты, свидетельствующие о том, что замыкание временной связи идет не только по горизонтальным волокнам (кора — кора). Разрезами серого вещества разобщали у собак разные участки коры, однако это не препятствовало образованию временных связей между клетками этих участков. Это дало основание полагать, что в установлении временных связей важная роль принадлежит и путям кора — подкорка — кора. При этом центростремительные импульсы от условного раздражителя через таламус И неспецифическую систему (гиппокамп, ретикулярная формация) поступают в соответствующую зону коры, здесь они перерабатываются и по нисходящим путям достигают подкорковых образований, откуда импульсы приходят снова в кору, но уже в зону представительства безусловного рефлекса.

Что происходит в нейронах, участвующих в образовании временной связи? По этому поводу есть различные точки зрения. Одна из них главную роль отводит морфологическим изменениям в окончаниях нервных отростков. Есть исследователи, которые полагают, что при многократных сочетаниях условного раздражителя с врожденной рефлекторной реакцией при повторных прохождениях нервных импульсов через синапсы в последних повышается возбудимость, в результате чего облегчается избирательная передача импульсов определенной характеристики на следующие нейроны. Условная связь, по мнению этих исследователей, основывается на суммации синоптических возбуждений и усилении собственной ритмической деятельности нейронов под влиянием повторных условных и безусловных раздражений. Высказываются предположения об изменении конфигурации аминокислот в мембранах, разделяющих нейроны, участвующих в замыкании временной связи. Известно, что выработанные условные рефлексы могут сохраняться длительное время; иногда это время исчисляется годами. Что же заставляет выработанные временные связи удерживаться? Механизм этого явления еще не раскрыт, хотя это очень важно, в том числе и для познания сущности процесса памяти. Физиологические механизмы памяти. Запечатленная мозгом информация хранится более или менее длительно. Отсюда и возникло деление памяти на краткосрочную и долговременную. Полагают, что в корковых клетках, участвующих в образовании временной связи, при кратковременном сохранении ее («краткосрочная», или «оперативная», память) происходят определенные функциональные сдвиги. Возбужденные условным и безусловным раздражителями цепи нейронов вовлекаются в круговую ритмическую активность по петлям обратных связей, и эта циркуляция нервных импульсов по замкнутым нейронным цепям лежит в основе кратковременной памяти. Длительное удержание нервных связей («долгосрочная память») связано, видимо, со структурными изменениями в синаптическом аппарате или в теле нервных клеток. Предполагают, что при повторных прохождениях нервных импульсов шипики на дендритах корковых нейронов увеличиваются в размерах, что, в свою очередь, повышает синаптическую активность нейронов.

Высказываются предположения, что долгосрочная память связана с изменением трофических процессов, затрагивающих синтез медиаторов, передающих нервное возбуждение. Следы памяти связывали с перераспределением ионов, регулирующих уровень возбудимости нейронов, с перестройкой ферментных систем. В последние годы широкое распространение получили взгляды о роли нуклеиновых кислот и белка как вероятного материального носителя следов памяти. Многие исследователи склоняются к той точке зрения, что материальным субстратом долговременной памяти следует считать ДНК ядра нервной клетки. Имеются также данные о возможном сохранении следов на уровне единичных нейронов. Это дает основание считать, что замыкание временной связи является лишь одним из механизмов памяти. Хорошо известны случаи запечатлевания от однократного действия внешнего стимула. Следует заметить, что память человека является сложным динамическим процессом, осуществляющимся при взаимодействии различных мозговых структур. Биологическое значение условных рефлексов. Организм рождается с определенным фондом безусловных рефлексов. Они обеспечивают ему поддержание жизнедеятельности в относительно постоянных условиях существования. К ним относятся безусловные рефлексы: пищевые (жевание, сосание, глотание, отделение слюны, желудочного сока и др.), оборонительные (отдергивание руки от горячего предмета, кашель, чихание, мигание при попадании струи воздуха в глаз и др.), половые рефлексы (рефлексы, связанные с осуществлением полового акта, выкармливанием и уходом за потомством), рефлексы терморегуляционные, дыхательные, сердечные, сосудистые, поддерживающие постоянство внутренней среды организма (гомеостаз), и др. Условные рефлексы обеспечивают более совершенное приспособление организма к меняющимся условиям жизни. Они способствуют нахождению пищи по запаху, своевременному уходу от опасности, ориентировке во времени и пространстве. Условнорефлекторное отделение слюны, желудочного, поджелудочного соков на вид, запах, время приема пищи создает лучшие условия для переваривания пищи еще до того, как она поступила в организм.

Усиление газообмена и увеличение легочной вентиляции до начала работы, только при виде обстановки, в которой совершается работа, способствуют большей выносливости и лучшей работоспособности организма во время мышечной деятельности. При изменении условий среды ранее выработанные условные рефлексы угасают, образуются новые условные рефлексы. При действии условного сигнала кора больших полушарий обеспечивает организму предварительную подготовку реагирования на те раздражители внешней среды, которые в последующее время окажут свое воздействие. Поэтому деятельность коры больших полушарий является сигнальной.

ТОРМОЖЕНИЕ УСЛОВНЫХ РЕФЛЕКСОВ

Безусловное, или внешнее, торможение. Условные рефлексы способны тормозиться. Происходит это в тех случаях, когда в коре больших полушарий при осуществлении условного рефлекса возникает новый, достаточно сильный очаг возбуждения, не связанный с данным условным рефлексом. Если у собаки был выработан условный слюноотделительный рефлекс на звук звонка, то включение яркого света при звуке звонка у этой собаки тормозит ранее выработанный рефлекс слюноотделения. В основе этого торможения лежит явление отрицательной индукции: новый сильный очаг возбуждения в коре от постороннего раздражения вызывает понижение возбудимости в участках коры больших полушарий, связанных с осуществлением условного рефлекса, и, как следствие этого явления, наступает торможение условного рефлекса. Иногда этот вид торможения условных рефлексов называют индукционным торможением. Переполнение мочевого пузыря, болезненный воспалительный очаг также способны затормозить условные рефлексы. Индукционное торможение не требует выработки (потому оно и относится к безусловному торможению) и развивается сразу, как только подействует внешний, посторонний для данного условного рефлекса раздражитель. К внешнему торможению относят и запредельное торможение. Оно проявляется при чрезмерном увеличении силы или времени действия условного раздражителя. При этом условный рефлекс резко ослабевает или полностью исчезает.

Это торможение имеет охранительное значение, так как защищает нервные клетки от раздражителей слишком большой силы или длительности, которые могли бы нарушить их деятельность. Условное, или внутреннее, торможение. Внутреннее торможение, в отличие от внешнего, развивается внутри дуги условного рефлекса, т. е. в тех нервных структурах, которые участвуют в осуществлении данного рефлекса. Если внешнее торможение возникает сразу, как только подействовал тормозящий агент, то внутреннее торможение надо вырабатывать, оно возникает при определенных условиях, и это иногда требует длительного времени. Одним из видов внутреннего торможения является угасание. Оно развивается, если много раз условный рефлекс не подкрепляют безусловным раздражителем. Через некоторое время после угасания условный рефлекс может восстановиться. Это произойдет, если мы вновь подкрепим действие условного раздражителя безусловным. Непрочные условные рефлексы восстанавливаются с трудом. Угасанием можно объяснить временную утрату трудового навыка, навыка игры на музыкальных инструментах, непрочность знаний учебного материала, если он не закреплялся повторениями. У детей угасание происходит гораздо медленнее, чем у взрослых. Именно поэтому трудно отучать детей от вредных привычек. Угасание лежит в основе забывания. Угасание условных рефлексов имеет важное биологическое значение. Благодаря ему организм перестает реагировать на сигналы, утратившие свое значение. Сколько бы ненужных, лишних движений при письме, трудовых операциях, спортивных упражнениях делал человек без угасательного торможения! Запаздывание условных рефлексов также относится к внутреннему торможению. Оно развивается, если отставить во времени подкрепление условного раздражителя безусловным. Обычно при выработке условного рефлекса включают условный раздражитель — сигнал (например, звонок), а через 1—5 с дают пищу (безусловное подкрепление).

Когда рефлекс выработан, сразу после включения звонка, без дачи пищи, уже начинает течь слюна. Теперь поступим так: включим звонок, а пищевое подкрепление постепенно отодвинем во времени до 2—3 мин после начала звучания звонка. После нескольких (иногда весьма многократных) сочетаний звучащего звонка с задержанным подкреплением пищей развивается запаздывание: звонок включается, а слюна теперь будет течь не сразу, а спустя 2—3 мин после включения звонка. Из-за неподкрепления на протяжении 2—3 мин условного раздражителя (звонка) безусловным (пищей) условный раздражитель в течение времени неподкрепления приобретает тормозное значение. Запаздывание создает условия для лучшей ориентировки животного в окружающем мире. Волк не сразу бросается на зайца, увидев его на значительном расстоянии. Он выжидает, когда заяц приблизится. От момента, когда волк увидел зайца, до того времени, когда заяц приблизится к волку, в коре больших полушарий волка имеет место процесс внутреннего торможения: тормозятся двигательные и пищевые условные рефлексы. Если бы этого не происходило, волк часто оставался бы без добычи, срываясь в погоню сразу, как только он увидит зайца. Выработавшееся запаздывание обеспечивает волку добычу. Запаздывание у детей вырабатывается с большим трудом под влиянием воспитания и тренировки. Вспомните, как нетерпеливо тянет руку первоклассник, размахивая ею, вставая из-за парты, чтобы его заметил учитель. И только к старшему школьному возрасту (да и то не всегда) мы отмечаем выдержку, умение сдерживать свои желания, силу воли. Сходные звуковые, обонятельные и другие раздражители могут сигнализировать о совершенно различных событиях. Только точный анализ этих сходных раздражителей обеспечивает биологически целесообразные реакции животного. Анализ раздражений состоит в различении, разделении разных сигналов, дифференцировании сходных воздействий на организм, В лаборатории И. П. Павлова удалось, например, выработать такую дифференцировку: 100 ударов метронома в 1 мин подкрепляли пищей, а 96 ударов не подкрепляли. После нескольких повторений собака различала 100 ударов метронома от 96: на 100 ударов у нее текла слюна, а на 96 ударов слюна не отделялась. Различение, или дифференцирование, сходных условных раздражителей вырабатывается путем подкрепления одних и неподкрепления других раздражителей.

Развивающееся при этом торможение подавляет рефлекторную реакцию на неподкрепляемые раздражители. Дифференцировка — один из видов условного (внутреннего) торможения. Благодаря дифференцировочному торможению мы различаем звуки, шумы, цвет, форму, оттенки предметов, похожие дома, людей, из многих сходных предметов выбираем тот, который нам нужен, и т. п. Уже с первых месяцев жизни ребенка начинают вырабатываться дифференцировки. Это помогает ориентироваться во внешнем мире, вычленять из него раздражители значимые, сигнальные.

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ РАЗДРАЖЕНИЙ В КОРЕ ГОЛОВНОГО МОЗГА

Понятие об аналитико-синтетической деятельности. Многочисленные раздражители внешнего мира и внутренней среды организма воспринимаются рецепторами и становятся источниками импульсов, поступающих в кору больших полушарий. В коре поступившие импульсы анализируются, различаются и синтезируются, соединяются, обобщаются. Способность коры разделять, вычленять и различать отдельные раздражения, их дифференцировать и есть проявление аналитической деятельности коры головного мозга. Следует заметить, что первоначальный анализ раздражений начинается уже в рецепторах (одни из них воспринимают световые раздражители, другие — звуковые, третьи — химические и т. д.). Высшие формы анализа происходят в коре больших полушарий. С аналитической деятельностью коры головного мозга тесно связана ее синтетическая деятельность, которая проявляется в объединении, обобщении возбуждения, возникшего в различных ее участках от действия различных раздражителей. Примером синтетической деятельности коры больших полушарии может служить образование временной связи, лежащее в основе выработки всякого условного рефлекса. Сложная синтетическая деятельность проявляется в образовании рефлексов второго, третьего и высших порядков. В основе обобщения лежит процесс иррадиации возбуждения.

Анализ и синтез неразрывно связаны между собой, и в коре происходит сложная аналитико-синтетическая деятельность. Динамический стереотип. Внешний мир действует на организм не единичными раздражителями, а обычно системой одновременных и последовательных раздражителей. Если эта система в таком порядке часто повторяется, то это ведет к образованию системности, или динамического стереотипа, в деятельности коры головного мозга. Динамический стереотип представляет собой последовательную цепь условнорефлекторных актов, осуществляющихся в строго определенном, закрепленном во времени порядке и являющихся следствием сложной системной реакции организма на сложную систему положительных (подкрепляемых) и отрицательных (неподкрепляемых, или тормозных) условных раздражителей. Выработка стереотипа—это пример сложной синтезирующей деятельности коры. Стереотип трудно вырабатывается, но если он выработан, то поддержание его не требует значительного напряжения корковой деятельности, многие действия при этом становятся автоматическими. Динамический стереотип является основой образования привычек у человека, формирования определенной последовательности в трудовых операциях, приобретения умений и навыков. Ходьба, бег, прыжки, катание на лыжах, игра на рояле, пользование при еде ложкой, вилкой, ножом, письмо — все это навыки, в основе которых лежит образование динамических стереотипов в коре больших полушарий. Образование динамического стереотипа лежит в основе режима дня каждого человека. Стереотипы сохраняются долгие годы и составляют основу человеческого поведения. Стереотипы очень трудно поддаются переделке. Вспомните, как трудно «переучить» ребенка, если он научился неправильно держать ручку при письме, неправильно сидеть за столом, партой и т. п. Трудность переделки стереотипов заставляет обращать особое внимание на правильность приемов воспитания и обучения детей с первых лет жизни.

КАЧЕСТВЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Учение И. П. Павлова о двух сигнальных системах действительности. Высшая нервная деятельность у человека, так же как и у животных, носит рефлекторный характер. И у человека вырабатываются условные рефлексы на различные сигналы внешнего мира или внутреннего состояния организма. И у человека возникает внешнее и развивается внутреннее торможение. Общими и для животных, и для человека являются анализ и синтез конкретных сигналов, предметов и явлений внешнего мира, составляющих первую сигнальную систему действительности. «Для животного действительность сигнализируется почти исключительно только раздражениями и следами их в больших полушариях, непосредственно приходящими в специальные клетки зрительных, слуховых и других рецепторов организма... Это — первая сигнальная система действительности, общая у нас с животными» Но высшая нервная деятельность человека имеет свои качественные особенности, которые ставят его над всем животным миром. И хотя у человека условные рефлексы вырабатываются быстрее, чем у животных, отличаются большей прочностью, легче образуются рефлексы на сложные комплексы раздражителей, не это составляет основное отличие человека от животных. Формирование человека связано с трудовой деятельностью. Коллективная трудовая деятельность людей способствовала возникновению и развитию членораздельной речи, которая внесла новое в деятельность больших полушарий головного мозга. Только человеку свойственно высокоразвитое сознание, отвлеченное мышление. У человека в процессе его развития появилась «чрезвычайная прибавка» к механизмам работы мезга. Это вторая сигнальная система действительности. У человека «появились, развились и чрезвычайно усовершенствовались сигналы второй системы, сигналы этих первичных сигналов — в виде слов, произносимых, слышимых и видимых» (Павлов). Слово, речевые сигналы могут не только заменять непосредственные сигналы, но и обобщать их, выделять отдельные признаки предметов и явлений, устанавливать их связи.

Возникновение второй сигнальной системы внесло новый принцип в деятельность больших полушарий человека. И. П. Павлов писал, что если наши ощущения и представления, относящиеся к окружающему миру, есть для нас первые сигналы действительности, конкретные сигналы, то речь, прежде всего кинестетические раздражения, идущие в кору от речевых органов, есть вторые сигналы, сигналы сигналов. Они представляют собой отвлечение от действительности и допускают обобщение, что и составляет наше лишнее специально человеческое высшее мышление, создающее сперва общечеловеческий эмпиризм и, наконец, науку — орудие высшей ориентировки человека в окружающем мире и в себе самом. Слово как сигнал сигналов дает возможность отвлечься от конкретных предметов и явлений. Развитие словесной сигнализации сделало возможным обобщение и отвлечение, что находит свое выражение в понятиях. Вторая сигнальная система социально обусловлена. Вне общества, без общения с другими людьми она не развивается. Дети, в раннем возрасте попавшие в логово зверей и выросшие там (дети-маугли), не понимали человеческой речи и не умели говорить, их невозможно научить говорить. Об этом же свидетельствуют данные о людях, в молодом возрасте изолированных на длительное время от общества. Они забывали человеческую речь. Первая и вторая сигнальные системы неотделимы друг от друга, они функционируют совместно. Высшая нервная деятельность человека в этом смысле едина.

ТИПЫ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Понятие о типе высшей нервной деятельности. Условнорефлекторая деятельность зависит от индивидуальных свойств нервной системы. Индивидуальные свойства нервной системы обусловлены наследственными особенностями индивидуума и его жизненным опытом. Совокупность этих свойств называют типом высшей нервной деятельности.

Свойства нервных процессов. И. П. Павлов на основе многолетнего изучения особенностей образования и протекания условных рефлексов у животных выделил 4 основных типа высшей нервной деятельности. В основу деления на типы он положил три основных показателя: 1) силу процессов возбуждения и торможения; 2) взаимную уравновешенность, т. е. соотношение силы процессов возбуждения и торможения; 3) подвижность процессов возбуждения и торможения, т. е. скорость, с которой возбуждение может сменяться торможением и наоборот. Классификация типов высшей нервной деятельности. На основании проявления этих трех свойств И. П. Павлов выделил: 1) тип сильный, но неуравновешенный с преобладанием возбуждения над торможением («безудержный» тип); 2) тип сильный, уравновешенный, с большой подвижностью нервных процессов («живой», подвижный тип); 3) тип сильный, уравновешенный, с малой подвижностью нервных процессов («спокойный», малоподвижный, инертный тип); 4) тип слабый, характеризующийся быстрой истощаемостью нервных клеток, приводящей к потере работоспособности. И. П. Павлов считал, что основные типы высшей нервной деятельности, обнаруженные на животных, совпадают с четырьмя темпераментами, установленными у людей греческим врачом Гиппократом, жившим в IV в. до н. э. Слабый тип соответствует меланхолическому темпераменту; сильный неуравновешенный тип — холерическому темпераменту; сильный уравновешенный, подвижный тип — сангвиническому темпераменту; сильный уравновешенный, с малой подвижностью нервных процессов — флегматическому темпераменту. Однако следует иметь в виду, что полушария головного мозга человека как существа социального обладают более совершенной синтетической деятельностью, нежели у животных. Человеку свойственна качественно особая нервная деятельность, связанная с наличием у пего речевой функции. В зависимости от взаимодействия, уравновешенности сигнальных систем И. П. Павлов наряду с четырьмя общими для человека и животных типами выделил специально человеческие типы высшей нервной деятельности: 1. Художественный тип. Характеризуется преобладанием первой сигнальной системы над второй. К этому типу относятся люди, непосредственно воспринимающие действительность, широко пользующиеся чувственными образами.

2. Мыслительный тип. Это люди с преобладанием второй сигнальной системы, «мыслители», с выраженной способностью к абстрактному мышлению. 3. Большинство людей относится к среднему типу с уравновешенной деятельностью двух сигнальных систем. Им свойственны как образные впечатления, так и умозрительные заключения. Пластичность типов высшей нервной деятельности. Врожденные свойства нервной системы не являются неизменными. Они могут в той или иной мере меняться под влиянием воспитания в силу пластичности нервной системы. Тип высшей нервной деятельности складывается из взаимодействия унаследованных свойств нервной системы и влияний, которые испытывает индивидуум в процессе жизни. Пластичность нервной системы И. П. Павлов называл важнейшим педагогическим фактором. Сила, подвижность нервных процессов поддаются тренировке, и дети неуравновешенного типа под влиянием воспитания могут приобрести черты, сближающие их с представителями уравновешенного типа. Длительное перенапряжение тормозного процесса у детей слабого типа может привести к «срыву» высшей нервной деятельности, возникновению неврозов. Такие дети с трудом привыкают к новому режиму работы и нуждаются в специальном внимании. Физиологический механизм эмоций. Эмоции возникли в процессе эволюции человека, и им принадлежит важная роль в формировании поведенческих реакций организма, стремлений и удовлетворении потребностей человека. «...Без «человеческих эмоций» никогда не бывало, нет и быть не может человеческого искания истины». И. П. Павлов объяснил появление эмоций легкостью или трудностью протекания нервных процессов. Если вызвать раздражительный процесс, а затем ограничить его тормозным, то это всегда создает отрицательные эмоции. «Если я, например, чем-нибудь занят, меня направляет известный раздражительный процесс, и если в это время мне скажут «сделай то-то», мне делается неприятно. Это ведь значит, что сильный раздражительный процесс, который меня занимал, мне надо затормозить и перейти потом к другому. Классический пример в этом отношении представляют так называемые капризные дети. Вы приказываете им что-нибудь сделать, т.е. требуете от ребенка затормозить один раздражительный процесс и начать другой. И дело доходит часто до сильной сцены. Ребенок бросается на пол, стучит ногами и т. д...»

В формировании эмоционального поведения человека и животных важная роль принадлежит гипоталамусу и лимбической системе. К лимбической системе относят нервные образования головного мозга, расположенные на медиальной (срединной) стороне больших полушарий, около верхнего отдела ствола мозга: поясную извилину, переходящую в гиппокампову извилину, область гиппокампа, зубчатую фасцию, свод и миндалевидное тело. Функции лимбической системы многообразны. При раздражении электрическим током гипоталамуса и миндалевидного тела или удалении поясной извилины у животных наблюдаются реакции ярости, агрессивного поведения (фырканье, рычанье, расширение зрачков, изменение сердечного ритма). Двустороннее разрушение миндалевидного тела у крыс вызывает снижение двигательной активности; реакций ярости и агрессии при этом наблюдать не удается. При разрушении миндалевидного тела у человека, по медицинским показаниям, снижается эмоциональная активность типа страха, гнева, ярости. Положительные эмоции повышают силу жизненных процессов: дыхание становится более глубоким, пульс более ровным, на щеках появляется румянец, проходит усталость. Выражением положительных эмоций являются улыбка, смех. Отрицательные эмоции влияют на здоровье, угнетают человека: он становится вялым, рассеянным, апатичным, «сгибается» под тяжестью горя. Резкое выражение отрицательных эмоций — плач. Эмоции детей неустойчивы. Из-за слабости контроля со стороны высших отделов мозга ребенок легко и быстро плачет и также быстро от плача может перейти к смеху. Нередко младшие школьники плачут в связи с наступившим утомлением. От радости ребенок громко смеется, кричит, машет руками. С возрастом эмоциональные проявления становятся более сдержанными. Этому ребенок учится у взрослых, и здесь так важно, чтобы взрослые являли образец в этом отношении. Работу по воспитанию эмоций следует начинать с раннего возраста. И в этом немаловажную роль играет воспитание внутреннего торможения у детей. Вместе с тем следует иметь в виду, что положительные эмоции являются важным фактором в повышении общего уровня функционирования нервных структур, в обеспечении их мобилизационной готовности к восприятию информации из внешнего мира.

Опытным учителям известно, что эмоциональное изложение материала обостряет внимание учеников и повышает интерес к учебе. Каждый из нас хорошо знает: когда настроение хорошее, то и работа спорится. А как нужны хорошие эмоции спортсмену, как они помогают ему бороться и побеждать! Врачи утверждают, что люди с хорошим настроением реже болеют, а в периоды побед раны у солдат заживали быстрее и лучше.

СОН

Физиологическое значение сна. Третью часть жизни человек проводит в состоянии сна. Чередование сна и бодрствования— необходимое условие жизнедеятельности человеческого организма. Мозг поддерживается в бодрствующем состоянии за счет импульсов, поступающих от рецепторов. При прекращении или резком ограничении поступления афферентных импульсов в кору больших полушарий развивается сон. Это было показано на больных, у которых нарушены многие виды чувствительности. В клинике известного русского клинициста С. П. Боткина была больная, у которой из всех органов чувств функционировали только рецепторы осязания и мышечного чувства одной руки. Большую часть времени больная проводила в состоянии сна и просыпалась, только когда дотрагивались до ее здоровой руки. Сон развивается и при действии на корковые клетки длительной или чрезмерной силы раздражителей. При этом в клетках коры развивается торможение, имеющее охранительное значение. И. П. Павлов писал: «Клетки больших полушарий в высшей степени чувствительны к малейшим колебаниям внешней среды и должны быть тщательно оберегаемы от перенапряжения, чтобы не дойти до органического разрушения. Таким охранительным средством для клеток больших полушарий и является торможение» Торможение обеспечивает коре больших полушарий условия для восстановления работоспособности во время сна. Представления о механизмах сна. Согласно представлениям И. П. Павлова, сон по своей физиологической сущности является торможением, распространившимся по коре и подкорковым образованиям мозга.

При этом активный сон развивается под влиянием тормозных условных раздражителей, а пассивный — при ограничении потока афферентных импульсов в кору больших полушарий головного мозга. В настоящее время установлено существование в стволовой части головного мозга образований, оказывающих влияние на наступление сна и бодрствования. Поддержание состояния бодрствования связано с активизирующими влияниями, идущими в кору больших полушарий из ретикулярной формации ствола мозга. Перерезка мозга выше ретикулярной формации вызывает у животного непрерывный сон. Наступление сна связывают с возбуждением структур, расположенных в области таламуса (зрительного бугра). Эти структуры подавляют активность ретикулярной функции. Во время сна меняется физиологическая активность организма. У спящего человека расслабляется мускулатура и, если человек засыпает сидя, его голова опускается на грудь, туловище сползает с сиденья, снижаются кожная чувствительность, зрение, слух, обоняние, условные рефлексы заторможены. Дыхание у спящего человека редкое, обмен веществ, величина кровяного давления, частота сердечных сокращений снижены. Меняется и электрическая активность мозга во время сна. При переходе от бодрствования ко сну в электроэнцефалограмме исчезает основной ритм покоя — альфа-ритм. Во время следующих стадий сна появляются в ЭЭГ медленные волны (1—2 и 4—6 колебаний в секунду). При изучении электрической активности мозга во время сна было замечено, что периодически, через каждые 80—90 мин, медленные ритмы в электроэнцефалограмме сменяются быстрыми, высокочастотными ритмами, сходными с ритмами бодрствующего мозга. Это периоды парадоксального, или быстрого, сна. Ночной сон состоит из чередования периодов медленного и быстрого сна. У взрослых людей быстрый сон составляет до 25% от общего периода сна, а у новорожденных — 65—85%. Сновидения. В момент регистрации быстрых ритмов ЭЭГ у спящего человека можно наблюдать учащение дыхания, движения глаз, учащение пульса, сокращение мимических мышц, у детей — гримасы, судорожные подергивания конечностей. Если человека в это время разбудить, то он сообщает, как правило, что видел сон и может рассказать его содержание.

Считают, что появление высокочастотных колебаний в ЭЭГ спящего человека является электрофизиологическим выражением сновидений. На общем фоне торможения корковых клеток, видимо, остаются участки находящиеся в состоянии активности. Во сне нормальные функциональные отношения между отдельными группами клеток коры мозга нарушаются (ведь большинство из них находится в состоянии торможения!). Этим объясняется необычный, подчас фантастический характер сновидений. Сновидения — это комбинация возникающих во время сна и хранящихся в мозге впечатлений. Интенсивность коркового торможения во время сна не остается постоянной. Раздражения из внешней и внутренней среды, действующие на спящего человека, могут приводить отдельные участки коры в бодрствующее состояние. Ребенок по этой причине может во сне стонать, плакать. Если изолированный очаг возбуждения возникает в области двигательного анализатора, то дети во сне часто ворочаются, проявляют двигательное беспокойство. Бодрствующие участки сохраняются в тех областях коры, которые воспринимают раздражения особой значимости для организма. Мать, проводящая несколько ночей у постели больного ребенка, обессилевшая, засыпает. Она не слышит громких звуков, ее не будит яркий свет. Но стоит только больному ребенку застонать или повернуться в кроватке, как она мгновенно просыпается. И. П. Павлов такие бодрствующие во время сна участки коры назвал сторожевыми пунктами. Выяснение физиологических механизмов сна и сновидений весьма важно в формировании материалистического миропонимания, атеистических взглядов и убеждений. Проблема сна и сновидений всегда была одним из пунктов острых столкновений между научной мыслью и суеверием. Ведь и сейчас еще есть люди, которые верят, что во сне их посещают души умерших предков и руководят ими в повседневной жизни. Христианская церковь поддерживает веру в значение сновидений как средства общения с богом, ангелами, святыми и дьяволом. Утверждается вера в пророческие, «вещие» сны. Уже в древние времена существовали снотолкователи, а в наши дни во многих странах издаются всякого рода сонники и пр. Прогресс научных знаний помогает борьбе с невежественными и мистическими представлениями.

ВЫСШАЯ НЕРВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ РЕБЕНКА Х арактеристика основных этапов развития ребенка

Возрастные особенности функционирования мозга ребенка (по данным электроэнцефалографии). Проявлением активности нервных элементов коры больших полушарий является основной ритм, доминирующий в электроэнцефалограмме взрослого человека во время спокойного бодрствования, так называемый альфа-ритм (частота — 8—13 колебаний в секунду). С активностью подкорковых структур связано наличие в электроэнцефалограмме других ритмов — медленных дельта-частота 0,5—3 колебаний в секунду) и тета- (частота 4—7 колебаний в секунду) волн (рис. 25). Эти ритмы представлены у взрослого человека во время спокойного бодрствования лишь единичными колебаниями; они регистрируются во время сна или эмоционального напряжения, т.е. в тех функциональных состояниях, когда преимущественно активны структуры промежуточного мозга. Анализ электроэнцефалограмм детей различного возраста показывает, что подкорковые структуры, являющиеся наиболее филогенетически древними образованиями мозга и играющие важнейшую роль в обеспечении жизненно важных функций, созревают значительно раньше высших отделов центральной нервной системы (коры больших полушарий). Медленная активность в электроэнцефалограмме, отражающая их функционирование, практически сформирована уже в грудном возрасте и регистрируется уже у новорожденных детей.

Альфа-ритм в ходе индивидуального развития появляется впервые у детей в 3-месячном возрасте и претерпевает существенные изменения с возрастом (рис. 26). В возрасте 4—5 лет по своей частотной характеристике (5—7 колебаний в секунду) альфа-ритм существенно отличается от альфа-ритма взрослого, что определяется незрелостью нервных элементов коры больших полушарий. Известная степень незрелости корковых структур в детском возрасте определяет еще одну важную особенность энцефалограммы ребенка — повышенную выраженность медленных волн подкоркового происхождения. Такая повышенная активность подкорковых образований прослеживается по электроэнцефалографическим показателям у детей, включая младший школьный возраст. Хотя в 7—8 лет основной ритм покоя, отражающий созревание корковых структур, и претерпевает дальнейшее развитие, достигая в этом возрасте частоты, лежащей в нижнем диапазоне альфа-ритма, однако электроэнцефалограмма покоя младшего школьника характеризуется еще значительным числом высокоамплитудных медленных тета-волн.

Колебания этого типа в ЭЭГ покоя у взрослых наблюдаются только при патологической активности подкорковых структур или резко выраженных эмоциональных состояниях. Их наличие в ЭЭГ спокойного бодрствования здоровых детей есть результат возрастной специфики корково-подкоркового взаимодействия, результат меньшей, чем у взрослого, степени подавляющего воздействия коры на подкорковые структуры. По мере созревания коры характер корково-подкоркового взаимодействия существенно изменяется. Близкие к типу взрослого корково-подкорковые взаимоотношения с выраженным тормозным влиянием коры на подкорковые структуры устанавливаются к 10—12 годам, когда по показателям ЭЭГ кора больших полушарий достигает значительной зрелости. В ЭЭГ регистрируется альфа-ритм, по своему рисунку, амплитуде и частоте существенно не отличающийся от такового взрослых, тета-волны подкоркового происхождения сохраняются лишь в виде отдельных колебаний небольшой амплитуды. В 13—15-летнем возрасте наблюдается снова усиление подкорковой активности. Это период полового созревания. Он харектеризуется повышенной активностью одного из отделов промежуточного мозга — гипоталамуса, функция которого тесно связана с деятельностью желез внутренней секреции. На ЭЭГ это находит свое отражение в некотором увеличении выраженности медленных тета-волн. В поведении подростков в этот период отмечаются повышенная нервозность, несдержанность, неустойчивость эмоциональных реакций. К 16—17 годам подкорковые знаки, отражающие активность структур промежуточного мозга, исчезают. В ЭЭГ начинает четко доминировать корковый альфа-ритм. С этого возраста устанавливаются характерные для взрослых корково-подкорковые взаимоотношения. Структурно-функциональное созревание коры больших полушарий и приобретение ею главенствующей роли в корково-подкорковом взаимодействии является чрезвычайно важным в поведенческих реакциях ребенка. Возрастание тормозящего влияния коры на подкорковые структуры способствует нарастанию сдержанности, контролируемости и осмысленности поступков. Наблюдаемое в течение длительного периода индивидуального развития ребенка усиление организующей роли коры больших полушарий является основой для формирования процессов внимания и сосредоточенности.

Современная нейрофизиология располагает данными, свидетельствующими о том, что механизмы, определяющие формирование процессов внимания, претерпевают значительные изменения в течение длительного периода индивидуального развития. Признаки элементарного, так называемого непроизвольного внимания, или ориентировочной реакции, которые вызываются неожиданными раздражителями, можно наблюдать уже в первые месяцы жизни ребенка. Они выражаются в вегетативных и поведенческих реакциях: изменении дыхания, частоты сердечных сокращений, повороте головы, глаз, прекращении другой деятельности. Уже в младенческом возрасте отмечается вовлечение коры больших полушарий в реакцию на внешние сигналы, что проявляется в некотором изменении ритмической электрической активности мозга. Однако этот корковый компонент ориентировочной реакции в детском возрасте очень существенно отличается от того, что наблюдается у взрослых. У маленьких детей, включая младший школьный возраст, далеко не всегда может быть зарегистрирован корковый компонент ориентировочной реакции, проявлением которого у взрослых является так называемая реакция десинхронизации, состоящая в блокаде альфа-ритма и появлении низкоамплитудных быстрых колебаний по всей коре больших полушарий. Такая реакция, отражающая активацию коры, даже у 7—9-летних детей наблюдается только в 50% случаев и имеет небольшую продолжительность. Электроэнцефалографическое проявление ориентировочной реакции становится таким же, как у взрослых, в 10—12 лет. Поскольку этот возраст характеризуется по данным электроэнцефалографических исследований высокой степенью зрелости коры и существенными сдвигами в корково-подкорковых взаимоотношениях, естественно предположить, что указанные факторы определяют формирование механизмов непроизвольного внимания. Итак, дошкольный и младший школьный возраст характеризуется особенностями непроизвольного внимания, обусловленными незрелостью физиологических механизмов, определяющих становление этой психической функции. Формирование механизмов непроизвольного внимания является чрезвычайно важным фактором в обеспечении оптимальных условий приема внешней информации, а следовательно, и в процессе обучения. Но еще более важным для осуществления процессов восприятия в условиях обилия внешней информации и ее резкого увеличения в школьном возрасте является становление механизмов произвольного внимания, обеспечивающих отбор наиболее существенных сигналов, соответствующих интересам ребенка, его намерениям и стоящим перед ним задачам.

В отличие от элементарного непроизвольного внимания, в основе которого лежит биологический ориентировочный рефлекс, произвольное внимание, согласно концепции Л. С. Выготского, следует рассматривать как акт социальный, однако реализация этого акта определяется конкретными нейрофизиологическими механизмами, системной деятельностью ряда мозговых структур. Прежде чем перейти к рассмотрению механизмов произвольного внимания, следует остановиться на формировании воспринимающей функции мозга в процессе развития ребенка и ее особенностях в школьном возрасте. Прием и первичный анализ внешних сигналов в проекционных отделах коры, где заканчиваются проводящие пути от периферических аппаратов, происходит на очень ранних этапах развития. Уже у новорожденных и грудных детей в этих отделах коры регистрируются ответы, меняющиеся при изменении характера раздражителя, что свидетельствует о возможности приема качественно специфичной информации в столь раннем детском возрасте. Данные эти представляют большой интерес для решения одной из важнейших педагогических проблем — вопроса о сроках начала сенсорного воспитания. Однако процесс восприятия далеко не исчерпывается приемом и первичным анализом раздражителей проекционной корой — это лишь начальный этап этого сложного системного акта. В реализации процесса восприятия принимают участие и другие, непроекционные, так называемые ассоциативные области коры. Уже название этих областей свидетельствует об их функции — здесь осуществляется взаимодействие сигналов, поступающих из различных анализаторных систем. Например, известно, что при чтении вслух взаимодействуют одновременно поступающие в мозг сигналы со зрительной, слуховой систем и сигналы с речедвигательной мускулатуры. Если слуховые сигналы с помощью несложной аппаратуры подавать с небольшой задержкой, то читающий человек начинает сбиваться, делать ошибки или вовсе замолкает. Ассоциативные области коры, осуществляющие это взаимодействие, созревают значительно позже (к 5—6 годам и неодновременно). В школьном возрасте участие непроекционных областей усиливается и совершенствуется. Это в наибольшей степени характерно для лобных отделов коры больших полушарий.

Увеличение степени участия в процессе восприятия лобных областей отмечается в старшем школьном возрасте. С включением лобных областей коры в восприятие связано формирование произвольного внимания. Это определяется ролью лобных областей в анализе словесных сигналов, принятии решения и организации деятельности. Именно лобные отделы коры являются тем аппаратом, который обеспечивает вызываемые речевыми инструкциями сложные формы активации, лежащие в основе произвольного внимания. Некоторая степень незрелости лобных областей коры младших школьников в сравнении со старшими определяет, очевидно, то затруднение в организации произвольного внимания, а соответственно, и избирательного восприятия, которое наблюдается у этих детей. Из-за недостаточности произвольного внимания и избирательности восприятия дети начальных классов часто не могут выделить основное в наблюдаемых явлениях, отвлекаясь несущественными деталями. Из изложенного очевидно, что становление функций центральной нервной системы — процесс длительный, охватывающий весь школьный возраст. Особенности функционирования высших отделов центральной нервной системы у детей младшего школьного возраста в значительной мере определяют специфику таких важнейших* психических функций, как восприятие и внимание. Формирование физиологических механизмов, лежащих в основе реализации этих функций, связано с созреванием различных отделов коры больших полушарий, становлением ее главенствующей, регулирующей роли в корково-подкорковом взаимодействии. В период морфофункционального созревания высших отделов центральной нервной системы очень велика пластичность мозга. Поступающая из внешнего мира информация является тем решающим фактором, который приводит в действие пластические механизмы и способствует прогрессивному морфофункциональному развитию мозга, реализации тех колоссальных потенциальных возможностей, которыми обладает мозг. В школьном возрасте, когда завершается морфофункциональное созревание коры и складываются характерные для взрослых корково-подкорковые взаимоотношения, устанавливаются характерные для данного индивидуума типологические особенности. Однако, хотя свойства нервных процессов генетически предопределены, в процессе жизнедеятельности под влиянием внешних воздействий они могут быть существенно изменены.

В процессе деятельности можно повысить скорость протекания нервных процессов, их подвижность и их силу. Направленные воздействия на основные свойства нервных процессов в детском возрасте наиболее эффективны, они могут оказать существенное влияние на формирование типологических особенностей, а следовательно, и на характер поведения ребенка. И. П. Павлов писал: «Образ поведения человека и животного обусловлен не только прирожденными свойствами нервной системы, но и теми влияниями, которые падали и постоянно падают на организм во время его индивидуального существования, т.е. зависит от постоянного воспитания или обучения в самом широком смысле этих слов. И это потому, что рядом с указанными выше свойствами нервной системы непрерывно выступает и важнейшее ее свойство — высочайшая пластичность». Отсюда совершенно очевидна необходимость и важность целенаправленных воспитательных воздействий. Эти воздействия, проводимые с учетом наличных и потенциальных функциональных возможностей мозга ребенка, с учетом знания тех функциональных механизмов, которые определяют формирование психических функций и поведенческих реакций детей разного возраста, будут существенно способствовать всестороннему развитию личности.

ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РЕБЕНКА

Изучение высшей нервной деятельности у детей позволило Н. И. Красногорскому в зависимости от силы, уравновешенности и подвижности нервных процессов, взаимодействия между корой и подкорковыми образованиями головного мозга, а также соотношений между сигнальными системами выделить четыре типа нервной деятельности. 1. Сильный, уравновешенный, оптимально возбудимый, быстрый тип. Характеризуется быстрым образованием условных рефлексов, прочность этих рефлексов значительная. Дети этого типа способны к выработке тонких дифференцировок. Безусловнорефлекторная деятельность их регулируется функционально сильной корой. Дети этого типа имеют хорошо развитую речь, с богатым словарным составом. 2. Сильный, уравновешенный, медленный тип. У детей этого типа условные связи образуются медленнее, угасшие рефлексы восстанавливаются также медленно.

Дети этого типа характеризуются выраженным контролем коры над безусловными рефлексами и эмоциями. Они быстро обучаются речи, только речь у них несколько замедленная. Активны и стойки при выполнении сложных заданий. 3. Сильный, неуравновешенный, повышенно возбудимый, безудержный тип. Характеризуется недостаточностью тормозного процесса, сильно выраженной подкорковой деятельностью, не всегда контролируемой корой. Условные рефлексы у таких детей быстро угасают, а образующиеся дифференцировки неустойчивы. Дети такого типа отличаются высокой эмоциональной возбудимостью, вспыльчивостью, аффектами. Речь у детей этого типа быстрая, с отдельными выкрикиваниями. 4. Слабый тип с пониженной возбудимостью. Условные рефлексы образуются медленно, неустойчивы, речь часто замедленная. Легкотормозимый тип. Характерна слабость внутреннего торможения при сильно выраженных внешних тормозах, чем объясняется трудность привыкания детей к новым условиям обучения, их изменениям. Дети этого типа не переносят сильных и продолжительных раздражений, легко утомляются. Мы уже указывали на то, что одной из отличительных черт типов высшей нервной деятельности человека является их пластичность. Пластичность клеток коры больших полушарий, их приспособляемость к меняющимся условиям среды, является морфофункциональной основой преобразования типа. И. П. Павлов считал пластичность типов важнейшей особенностью, позволяющей воспитывать, тренировать и переделывать характер людей.

ХАРАКТЕРИСТИКА ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ РЕБЕНКА

Период новорожденности. Начинается этот период с первым криком ребенка и продолжается до 10 дней. Первый крик, знаменующий собой первый полноценный вдох новорожденного, по данным некоторых авторов, имеет и коммуникативное значение: он не только привлекает внимание матери, но и устанавливает с нею контакт (Тонкова-Ямпольская).

В этот период идет адаптация новорожденного к новым условиям среды. Это один из важнейших критических периодов развития. Из условий относительно постоянной температуры в организме матери (37°С) новорожденный оказывается в среде со сниженной температурой, в связи с чем у него отмечается высокий уровень теплопродукции: 176,4 Дж на 1 кг массы тела (у взрослого 100,8 Дж/кг). Кожа новорожденного покрыта слоем творожистой смазки — секретом сальных желез. После удаления смазки кожа краснеет, а затем шелушится. Часто в первые дни жизни ребенка наблюдается желтушное окрашивание кожи. Эти явления исчезают к 7—10-му дню. В течение первых дней большинство детей теряет до 5—8% своей первоначальной массы (до 150—300 г), затем масса тела начинает нарастать и к концу первой, чаще второй недели достигает первоначального уровня. В моче новорожденного обнаруживаются недоокисленные продукты обмена, образуются большие количества мочевой кислоты. Соли мочевой кислоты окрашивают мочу в интенсивно желтый цвет; при отстаивании такой мочи образуется красноватый осадок. Ребенок рождается со сравнительно небольшим количеством врожденных, безусловных рефлексов. В ответную реакцию на раздражители включается практически весь организм, что связано с широкой иррадиацией возбуждения в центральной нервной системе. На ранних стадиях развития ребенка, когда морфологическое развитие коры головного мозга еще не достигло достаточной зрелости, имеют место генерализованные реакции, регулируемые подкорковыми структурами мозга. У новорожденных детей выражен сосательный рефлекс в ответ на раздражения рецепторов губ, кожи, околоротовой области, щек, слизистой языка. Из защитных рефлексов хорошо развит мигательный рефлекс, рефлексогенная зона которого в первые дни жизни ребенка обширна и включает в себя рецепторные образования роговицы, век, ресниц, боковой поверхности носа. С возрастом рефлексогенные зоны этих рефлексов сужаются. У младенцев выражен хватательный рефлекс на прикосновение к ладони и ножной хватательный рефлекс на раздражение передней части подошвы, рефлекс Бабинского (сгибание пальцев стопы при раздражении подошвенной поверхности стопы или веерообразное расхождение всех пальцев стопы).

С кожи новорожденного можно вызвать рефлексы на болевые и температурные раздражения (двигательные реакции общего и местного характера), на изменение положения тела, установочный лабиринтный рефлекс головы. Новорожденные дети различают сладкое, горькое, кислое и соленое, реагируя на один из них сосательными движениями, а на другое сморщиванием лица, искривлением рта, выпячиванием губ и языка. На звуковые раздражения новорожденные реагируют общими реакциями типа вздрагивания, общего двигательного беспокойства с изменением частоты дыхания и сердечных сокращений. Это примитивный ориентировочный рефлекс. Часто этот ориентировочный рефлекс у детей с первых часов жизни проявляется в виде остановки сосательных движений в ответ на звуковой раздражитель. На зрительное раздражение новорожденный ребенок отвечает также генерализованной реакцией, ступенеобразным слежением глазами за светящимся предметом. Особо следует остановиться на ориентировочных реакциях новорожденных. Ориентировочный рефлекс, вызываемый с различных анализаторов уже в первые дни жизни ребенка, в тот период жизни, когда еще отсутствуют приспособительные реакции типа условных* рефлексов, является биологически важной формой приспособительной деятельности организма, обеспечивающей элементарный анализ раздражений. Вначале ориентировочный рефлекс проявляется в общем вздрагиваний и временном подавлении существующей двигательной активности ребенка, диффузной двигательной реакции с задержкой дыхания. По данным ряда авторов, в конце 1-й — начале 2-й недели после рождения реакции на звук и свет носят отчетливо ориентировочно-исследовательский характер. В более поздние сроки ориентировочный рефлекс проявляется в различных формах исследовательской деятельности. Ориентировочный рефлекс, как и другие безусловные рефлексы, у детей раннего возраста стимулирует ответ организма на внешние раздражители и способствует образованию условно-рефлекторных связей.

К 10—12-му дню жизни под влиянием условий окружающей среды, развития организма изменяется характер безусловных рефлексов новорожденного. Сужаются рефлексогенные зоны ряда безусловных реакций, угнетаются или перестраиваются многие из них. В этой перестройке врожденных рефлекторных реакций основную роль играют формирующиеся условнорефлекторные связи. У детей первых дней жизни условнорефлекторное значение имеют только интероцептивные импульсы, которые связаны с процессами дыхания, пищеварения. Уже в первые дни жизни ребенка можно отметить образование натурального условного рефлекса на время кормления ребенка, выражающееся в пробуждении детей и повышенной двигательной активности. Понятно, что такой рефлекс проявляется только при строгом режиме кормления детей. При строгом режиме кормления на 6—7-й день у младенцев происходит условнорефлекторное повышение количества лейкоцитов уже за 30 мин до кормления, у них повышается газообмен перед приемом пищи. К концу второй недели появляется условный рефлекс на положение ребенка для кормления в виде сосательных движений. Здесь сигналом является комплекс раздражителей, действующих с рецепторов кожи, двигательного и вестибулярного аппаратов, постоянно сочетавшихся с пищевым подкреплением. На этом этапе жизни ребенка в качестве условных раздражителей действуют лишь интероцептивныв и проприоцептивные раздражения. Для образования натуральных условных пищевых двигательных рефлексов имеет значение начало кормления новорожденного грудью матери. Если новорожденных начинали кормить грудью матери через 20—30 мин после рождения, то условные пищевые рефлексы на прикосновение к коже и на изменение положения головы, туловища, рук, ног при кормлении образовывались уже в первые сутки после 2—3 кормлений и были отчетливо выражены на 2-й день жизни. Если новорожденных прикладывали к материнской груди через 12 ч после рождения, то первые условные рефлексы на те же раздражения образовывались на 6—8-й день жизни. При кормлении грудью через 16— 20 ч после рождения такие условные рефлексы образовывались лишь на 10—12-й день (И. А. Аршавский). Грудной возраст (от 10 дней до 1 года). В этом возрасте интенсивно идут процессы обмена веществ, что приводит к увеличению роста и массы ребенка.

Идет активное становление функций пищеварительного аппарата, но этот процесс еще далек от завершения, что является одной из причин частых желудочно-кишечных расстройств у детей грудного возраста. В связи с иммунитетом, полученным от материнского организма, до 3-месячного возраста дети, как правило, инфекционными болезнями не болеют. В этом периоде (до 2,5—3 месяцев) ребенок приобретает способность удерживать головку в вертикальном положении. Регистрируются первые признаки урежения естественного ритма дыхания. В период от 2,5—3 до 5—6 месяцев ребенок начинает сидеть, питание материнским молоком начинает сочетаться с прикормом. В 6—7 месяцев начинается прорезывание первых молочных зубов. С 5—6 и до 11 —12 месяцев происходит реализация позы стояния и постепенный переход на питание смешанной пищей. В течение первых 3—4 недель жизни большую часть времени ребенок спит, образование условных рефлексов ограничено коротким временем бодрствования и требует большого количества сочетаний с безусловным рефлексом. Условные рефлексы, выработанные в течение 1-го месяца жизни, неустойчивы. Условные рефлексы на пищевые раздражители вырабатываются раньше и оказываются более прочными, чем на оборонительные и на раздражение экстерорецепторов. Ребенок реагирует «комплексом оживления» на вид матери, кричит и отворачивается, если видит ложку с лекарством. По мере морфологического созревания анализаторных систем образуются все новые условные рефлексы. В грудном возрасте все анализаторные системы ребенка достигают уже значительного совершенства и включаются в образование условно-рефлекторных связей. Отличительной особенностью высшей нервной деятельности детей первого полугодия жизни является их способность образовывать условные рефлексы на одновременные комплексы раздражений (примером того является рефлекс на положение тела при кормлении).

Ответные реакции в этот период являются одиночными рефлекторными актами (например, мигание). Цепи из нескольких рефлекторных актов пока не формируются. В связи с низкими функциональными возможностями нервных клеток дети этого возраста легко впадают в запредельное торможение и сон. Безусловное торможение проявляется уже в первые дни жизни ребенка (ребенок не берет грудь, если у него есть болезненный очаг). Условное торможение у грудных детей уже начинает вырабатываться, но в силу слабости возбудительного процесса, выраженности ориентировочного рефлекса этот процесс идет трудно, с большими индивидуальными различиями. Четкое дифференцирование искусственных зрительных и слуховых условных раздражителей наблюдается в 3—4 месяца. Еще позднее (около 5 месяцев) вырабатывается запаздывающее торможение. Во второй половине первого года жизни время бодрствования ребенка возрастает до 10 ч в сутки. Это приводит к выработке значительного количества новых условных рефлексов, как положительных, так и отрицательных, развивается запаздывающее торможение. Важную роль в этом возрасте играет внешнее торможение, задерживающее, тормозящее нежелательные реакции у ребенка действием других раздражителей, вызывающих ориентировочную реакцию. На протяжении всего первого года жизни для правильного развития ребенка жизненно важную роль играет строгий режим сна, бодрствования, питания и прогулок, т.е. выработка стереотипов условных рефлексов, изменения которых, нарушения их, ведут к болезненным реакциям детей. Уже сравнительно рано (с 1,5 месяца) ребенок реагирует на слова, произнесенные окружающими. При этом реакция возникает на человека, его мимику, а не только на звуки слова. Если к ребенку этого возраста обращать слова так, чтобы он не видел артикуляционной мимики взрослого, то он не дает на них реакции. Понимание слов развивается в следующем порядке: сначала воспринимаются названия окружающих ребенка вещей, названия игрушек, имен взрослых, позже изображений предметов, затем — названий частей тела и лица.

Развитие моторной речи начинается с 1,5-месячного возраста. Дети постепенно издают все более сложные звукосочетания, которые называют предречевыми голосовыми реакциями. В них можно различить много звуков, которые позже станут элементами членораздельной речи. У нормально развивающихся детей определяется следующая последовательность в развитии предречевых реакций:

Возраст детей Голосовые реакции

1,5 месяца Гуление: а-аа, г-уу, бу-у, эы и т. п. 2—3 месяца Более разнообразное гуление 4 месяца Свирель: аль-ле-е, агы-пы и т. п. 7—8,5 месяца Лепет: произносит слоги (ба-ба, да-да) 8,5—9 месяцев Модулированный лепет — повторение слов с разнообразными интонациями

Гуление — постепенное упражнение голосового и дыхательного аппаратов, подготавливающее к произнесению звуков речи. Раздражение рецепторов голосового аппарата во время гуления, лепета многократно сочетается с возбуждением слуховой зоны. Ранние речевые реакции ребенка способствуют установлению связи со взрослыми, поддержанию эмоционального контакта. Для своевременного и активного развития предречевых реакций важно достаточное общение с окружающими людьми; в условиях, где ребенок лишен такого общения, его голосовые реакции угасают и развитие речевой функции задерживается. При благоприятных условиях к годовалому возрасту ребенок произносит 6—10 простых слов (ма-ма, ба-ба, ам-ам, тик-так и т. д.). Для правильного развития речи чрезвычайно важно участие двигательного анализатора. Ограничение общей подвижности ребенка отрицательно сказывается на развитии речевой функции и всего психического развития ребенка.

В формировании речи необходимо участие слуха. Нарушение слуха до того момента, как ребенок научился говорить, ведет к глухонемоте. К концу 1-го года жизни для ребенка значимыми становятся комплексы экстероцептивных раздражений, и в их числе слово. Следует заметить, что для детей 1-го года жизни характерно вообще реагирование не на отдельные предметы, а на комплексы раздражителей, т. е. на ситуацию в целом. Однако в этот период реакция детей на слово не имеет самостоятельного значения, определяется комплексом раздражений, и только позднее слово приобретает значение самостоятельного сигнала (Кольцова). На протяжении всего 1-го года жизни происходит активная тренировка ребенка в произношении сначала отдельных звуков, затем слогов и наконец слов. Речь ребенка начинается с того момента, когда произносимые им отдельные речевые звуки или их комбинации становятся такими же сигналами непосредственных раздражителей, как и слова, произносимые окружающими. Это происходит к концу первого — началу второго года жизни ребенка. С этого времени слово становится сигналом сигналов. Раннее детство (преддошкольный возраст) (от 1 года до 0 лет). Для этого периода характерно морфологическое и функциональное совершенствование нервной системы. Развитие мышечной системы и координационная функция нервной системы обусловливают упрочение таких навыков, как сидение, стояние, одьба. К трем годам частота дыхания в состоянии покоя снижается до 26—24 в 1 мин (по сравнению с 50—45 в период новорожденности), частота сердечных сокращений снижается до 100—90 в 1 мин (у новорожденного она достигает 150—140 в 1 мин). К 2—2,5 годам прорезываются все 20 молочных зубов. Нарастает кислотность и ферментативная активность желудочного ока. Переход от преимущественно молочной пищи к смешанной способствует интенсивному росту кишечника. Продолжаются процессы роста. Ежегодная прибавка роста на 2—3-м году составляет 8—10 см, масса на 2—3-м году возрастает на 4—6 кг.

Изменяются пропорции тела. Относительно уменьшаются размеры головы с 1/4 длины тела у новорожденного до 1/5 у ребенка 2—3 лет. Ходьба дает ребенку возможность более активно знакомиться с окружающими его предметами, а развитие речи ведет к более сложным контактам с людьми, «ребенок перестает быть, так казать, прикрепленным к месту и вступает в эпоху более свободой) и самостоятельного общения с внешним миром» Поведение ребенка 2—3-го года жизни характеризуется ярко выраженной исследовательской деятельностью. Ребенок тянется с каждому предмету, ощупывает, заглядывает внутрь, пробует отнять, берет в рот. В этом возрасте легко возникают травмы силу любознательности, отсутствия опыта, растет частота острых инфекций в связи с расширением контактов ребенка с другими детьми и окружающей его средой. Существенно меняется условнорефлекторная деятельность детей этого возраста. На втором году жизни из обобщенного недифференцированного мира, окружающего ребенка, начинают вычленяться отдельные предметы как обособленные комплексы раздражений. Это становится возможным благодаря манипулированию с предметами (Леонтьев, Запорожец, Гальперин). Поэтому не следует ограничивать движения детей: пусть сами одеваются, умываются, едят. Благодаря действиям с предметами у детей начинает формироваться функция обобщения. Широкое пользование предметами развивает у ребенка двигательный анализатор. На втором году жизни у ребенка формируется большое количество условных рефлексов на отношение величины, тяжести, удаленности предметов (вычленение более быстрых и медленных раздражителей, больших или меньших в сравнении с другими). Особое значение имеет выработка систем условных связей на стереотипы экстероцептивных раздражений. При недостаточной силе и подвижности нервных процессов стереотипы облегчают приспособление детей к окружающей среде. Обращает на себя внимание большая прочность системы условных связей, выработанных у детей до 3 лет и связанная с этим болезненность в связи с нарушением стереотипа: дети капризничают, плачут, если долго с ними задержаться в гостях; долго не засыпают, если их положили на новом месте.

Для детей в возрасте до 3 лет выработка большого числа различных стереотипов не только не представляет трудностей, но каждый последующий стереотип вырабатывается все легче. Однако изменение порядка следования раздражителей в одном стереотипе является крайне тяжелой задачей. Системы условных связей, выработанные в это время, сохраняют свое значение в течение всей последующей жизни человека. На 2-м году начинается усиленное развитие речи, усвоение ребенком грамматического строя языка. Овладение действиями с, предметами оказывает решающее влияние и на формирование обобщения предметов словом, т.е. формирование второй сигнальной системы. К двум годам словарь ребенка составляет около 300 слов, причем имена существительные составляют до 63%, глаголы — 23%, другие части речи — 14%, союзов нет. Речь используется ребенком главным образом для налаживания сотрудничества со взрослыми внутри совместной предметной деятельности (Эльконин). Дошкольный возраст (первое детство). Это возраст от 3 до 7 лет. Годичные прибавки роста в этот период составляют в среднем 5—8 см, массы — около 2 кг, окружности грудной клетки — 1—2 см. Заметно меняются пропорции тела. К 6—7 годам высота головы составляет 7е длины тела. В возрасте семи лет позвоночник еще гибок, процессы окостенения в нем не завершены. С 6—7 лет начинается быстрое развитие мышц кистей рук. Особенно интенсивно развиваются мышцы, обеспечивающие прямостояние и ходьбу. К семи годам поперечный размер волокон в этих мышцах становится больше, чем во всех других. Средняя сила мышц обеих рук к шести годам у мальчиков 10,3 кг, правой руки — 4 кг, а левой — 2 кг. Отмечается большая двигательная активность. Движения носят обобщенный характер. Начинают вырабатываться простейшие бытовые двигательные навыки и трудовые движения. Тонус сгибателей преобладает над тонусом разгибателей. Это приводит к тому, что при длительном сидении ребенку трудно держать спину выпрямленной.

К 3—5 годам масса головного мозга по сравнению с массой мозга новорожденного (380—400 г) увеличивается в 3 раза и к семи годам достигает 1250—1300 г. К 2,5 годам пирамидные клетки приобретают характерную для взрослого форму. Продолжительность активного внимания и умственной работоспособности невелика, у детей 5—7 лет она в среднем не превышает 15 мин. К концу дошкольного периода абсолютные размеры сердца и его масса увеличиваются, а относительно массы тела уменьшаются. Продолжается рост кровеносных сосудов. Относительное сужение просвета кровеносных сосудов вызывает некоторое повышение кровяного давления с возрастом. Развитие симпатической иннервации сердца опережает развитие парасимпатической иннервации. Поэтому у дошкольников частота пульса больше, чем у взрослых, и особенно увеличивается при мышечной деятельности и эмоциях. К семи годам в основном заканчивается формирование легочной ткани, возрастает глубина дыхания и снижается его частота. К 6—7 годам частота дыхательных движений составляет 20—22 в минуту. Жизненная емкость легких с возрастом увеличивается, в 4 года она составляет около 1100 см 3, а к семи годам достигает 1300—1400 см 3. С 6—7 лет начинается смена молочных зубов постоянными. Желудочно-кишечный тракт к этому периоду достигает значительного развития. В дошкольном возрасте еще у многих детей сохраняется дальнозоркая рефракция. Нарастает острота слуха. В развитии детей дошкольного возраста важнейшая роль принадлежит игровой деятельности и речи. Речь ребенка-дошкольника становится более сложной, с богатым запасом слов. Дети начинают правильно употреблять падежи, глагольные формы, усваивая их в речевых стереотипах, которые они воспринимают от окружающих лиц. Возраст от 3 до 5 лет представляет в развитии высшей нервной деятельности ребенка существенные отличия от предыдущего периода. Прежде всего изменяется характер ориентировочных реакций — теперь они определяются вопросом: что это такое? В выработке новых реакций ребенка теперь все большее значение приобретает использование ранее образованных связей.

Возрастает сила нервных процессов — это видно по снижению тенденции к генерализации возбуждения и по развитию четких индукционных отношений между процессами возбуждения и торможения. Внешнее торможение перестает играть такую большую роль, как это было ранее. Все большее значение приобретает внутреннее торможение, хотя прочность получаемого тормозного эффекта все еще невелика. Особенно трудной оказывается выработка запаздывательного торможения и следовых рефлексов. Дети этого возраста вырабатывают большое количество динамических стереотипов. Возможности переделки выработанных стереотипов к пяти годам возрастают. Возросшие сила и подвижность нервных процессов допускают уже переделку стереотипов без особенно больших трудностей. Прочность системы условных связей в стереотипах в возрасте пяти лет оказывается в 2 раза меньшей, чем в 3 года. На 5-м году жизни появляются первые попытки осмыслить слова, довольно высокого уровня развития достигает способность ребенка обобщать словом многие явления внешнего мира. С 5 до 7 лет в связи с интенсивным морфофункциональным созреванием коры больших полушарий существенно возрастают сила и подвижность нервных процессов. Дети теперь способны сосредоточивать внимание в течение 15—20 мин и более. Выработанные условные реакции менее поддаются внешнему торможению. Угашение и дифференцирование вырабатываются почти вдвое быстрее, длительнее становятся периоды удержания тормозного состояния. Однако выработка всех видов условного торможения представляет еще большую трудность для нервной системы. К семи годам ребенок в состоянии удерживать программы действий из ряда движений. У детей описываемого возраста значительно возрастает роль подражательного и игрового рефлекса. Играя в куклы, дети точно копируют жесты, слова, манеры воспитателей, родителей, старших ребят. Младший школьный возраст (второе детство). Это возраст от 7 до 11 лет. Развитие в младшем школьном возрасте идет относительно равномерно.

Длина тела увеличивается в среднем на 4—5 см в год, масса — на 2—3 кг, окружность грудной клетки—на 1,5—2 см. Увеличивается мышечная сила рук, возрастает сила мышц нижних конечностей. Характерным для этого возраста является развитие крупных мышц туловища, дети способны к движениям с большим размахом и затрудняются в выполнении мелких и точных движений (акт письма). В 9—10 лет происходит окостенение костей запястья, развиваются мышцы кистей рук, начинают усиленно формироваться мелкие, точные движения рук. Продолжается окостенение и рост скелета. Однако слабость глубоких мышц спины и большая гибкость позвоночного столба являются одной из причин нарушений осанки у детей при неправильной позе при письме, из-за несоответствия размеров школьной мебели пропорциям тела. Семилетний возраст известен как период смены молочных зубов на постоянные, происходит дальнейшее развитие пищеварительной системы. Снижаются энергетические траты организма, урежается деятельность сердца и дыхательной системы. К семилетнему возрасту завершается в основном дифференцирование нервной ткани в коре больших полушарий головного мозга. Нервные клетки приобретают характерную форму и становятся похожими на клетки взрослого человека. Усиленно развиваются ассоциативные волокна, связывающие разные отделы коры головного мозга. Нервные процессы обладают уже значительной силой и уравновешенностью. Достаточно хорошо выражены все виды внутреннего торможения. Дифференцирование раздражителей происходит легко, быстро упрочаются условнорефлекторные связи. Однако внутреннее торможение по-прежнему требует упражнения, тренировки в целях усиления. В связи с отмеченной ранее некоторой незрелостью регулирующих влияний коры на подкорковые структуры мозга в этом возрасте отмечается несовершенство механизмов, определяющих активное внимание и сосредоточенность. Обучение чтению и письму способствует усилению пользования словом как интегрирующим раздражителем. К семи годам устанавливаются у детей настоящая ходьба и бег с хорошо выраженным симптомом «полетности», Двигательные условные реакции часто сопровождаются сопутствующими движениями рук, ног и туловища, но их значительно меньше, чем в 4—6 лет.

Как и в дошкольном периоде, в младшем школьном возрасте процессы возбуждения преобладают над процессами торможения, что приводит к сравнительно быстрой истощаемости нервных клеток, быстрому развитию утомления. К Ю—11 годам развитие коры головного мозга достигает, по существу, уровня взрослого человека. Она приобретает главенствующую роль в корково-подкорковом взаимодействии, что можно рассматривать как важнейший фактор формирования высших нервных и психических функций у ребенка. Подростковый возраст (12—15 лет девочки, 13—16 лет мальчики). Границы подросткового возраста достаточно условны и в жизни наблюдаются значительные индивидуальные вариации как темпов развития, так и сроков наступления тех или иных характерных особенностей этого периода. Фактически это может быть на 1—2 года раньше. Подростковый период своим своеобразием и темпом резко отличается от всех других этапов жизни человека. С физиологической точки зрения подростковый период характеризуется интенсивным ростом, повышенным обменом веществ, резким повышением деятельности желез внутренней секреции. Подростковый период — период полового созревания. Активизируется деятельность гипофиза, особенно его передней доли, гормоны которого стимулируют рост тканей и функционирование других желез внутренней секреции (половых, щитовидной, надпочечников). Их деятельность обусловливает «скачок в росте», развитие половых органов и появление вторичных половых признаков. У мальчиков «ломается» голос, пробиваются усы и борода, появляются волосы на лобке и в подмышечной впадине, начинаются поллюции. У девочек развиваются грудные железы, начинает осуществляться менструальная функция. В связи с усилением функции гипофиза и надпочечников улучшаются адаптационные возможности организма к условиям среды, повышается сопротивляемость по отношению к инфекциям, охлаждению и т. д. В подростковый период дети увеличиваются в длину на 5—8 см в год. Девочки растут наиболее активно в 11—12 лет (их рост в это время увеличивается до 10 см в год), рост мальчиков наиболее интенсивно идет в 13—14 лет, и после 15 лет в росте они обгоняют девочек.

Увеличение роста идет в основном за счет роста трубчатых костей конечностей, кости грудной клетки растут медленнее, отчего у подростков часто можно видеть плоскую, а иногда и впалую грудь, что затрудняет дыхание. Вместе с ростом увеличивается и масса тела. Девочки прибавляют в год 4—8 кг, особенно заметна прибавка в 14—15 лет; у мальчиков прибавка в массе составляет 7—8 кг в год. Однако темпы роста массы несколько отстают от темпа роста скелета, что сказывается на внешнем виде подростка (фигура вытянута, нескладна, костлява). Перестройка опорно-двигательного аппарата сопровождается обилием лишних движений, недостаточной их координированностью, общей неловкостью, угловатостью, вместе с тем подростковый возраст — это оптимальный возраст для овладения техникой сложных двигательных актов. В подростковом периоде растут легкие, совершенствуется дыхание (хотя ритм его остается учащенным), значительно увеличивается жизненная емкость легких. В подростковом возрасте окончательно формируется тип дыхания. У мальчиков — брюшной, а у девочек — грудной. Важно научить подростков правильно дышать, управлять своим дыханием во время работы, физических упражнений. Усиленный рост органов и тканей предъявляет усиленные требования к деятельности сердца. Оно тоже в этот период интенсивно растет, но рост кровеносных сосудов отстает от темпов роста сердца. Поэтому у подростков часто повышается кровяное давление, нарушается ритм сердечной деятельности, быстро наступает утомление. Это усугубляется при пребывании подростков в душных помещениях, большой физической нагрузке. Недостаточное кровоснабжение мозга, наблюдаемое иногда у подростков, может привести к кислородному голоданию и, как следствие, ухудшению внимания, восприятия, памяти. Неблагоприятно сказываются на функционировании сердечно-сосудистой системы подростков отрицательные эмоции — горе, страх и др. Подростковый возраст требует внимательного и дифференцированного подхода при дозировании физической нагрузки. Изменения во внутренней среде организма, усиленное функционирование желез внутренней секреции меняют и функциональное состояние нервной системы подростка.

Усилившаяся функция щитовидной железы повышает уровень обмена веществ и расход энергии в организме, меняет возбудимость центральной нервной системы, что выражается в повышенной раздражительности, легкой утомляемости, расстройствах сна. Сложные взаимоотношения желез внутренней секреции и гипоталамуса в подростковом возрасте создают условия для повышенной активности подкорковых структур и некоторого нарушения корково-подкоркового взаимодействия. В поведении подростков отмечается явное преобладание возбуждения, реакции по силе и характеру часто неадекватны вызвавшим их раздражителям. Появляется широкая генерализация возбуждения: все реакции теперь сопровождаются дополнительными сопутствующими движениями рук, ног и туловища (особенно у мальчиков). Речь подростков замедляется, процесс образования условных связей на словесные сигналы затрудняется, что заставляет предполагать ослабление высшего функционального уровня корковой деятельности — второй сигнальной системы. У девочек в 11—13 лет отчетливо снижается тонус коры головного мозга, и выражено это снижение сильнее, нежели у мальчиков. Резкие нарушения вегетативных функций, сердцебиения, сосудистые расстройства, одышки являются показателем усиления подкорковых влияний и ослабления тонуса коры головного мозга. В периоде полового созревания наблюдается ослабление всех видов внутреннего торможения. Вот почему одной из важных задач воспитателя подростков является развитие коркового торможения, «воспитание тормозов».

Правильный, здоровый режим, спокойная обстановка, доброжелательность и понимание со стороны окружающих людей, занятия, интересные для подростка, занятия физической культурой, как одно из наиболее мощных средств нормализации функций организма, являются основными условиями, для того чтобы переходный период прошел без серьезных функциональных расстройств и связанных с ними осложнений. Ранний юношеский возраст (15—17 лет). В юношеском возрасте идет усиленный рост мышц, резко возрастает их сила. Масса головного и спинного мозга достигает уровня, отмечаемого у взрослого человека. Сердечно-сосудистая система вынослива к значительным нагрузкам. Увеличивается жизненная емкость легких. В связи с тренировкой повышение легочной вентиляции при физической нагрузке происходит за счет учащения дыхания и его углубления. Для этого возраста характерна высокая степень функционального совершенства нервной системы, большая подвижность нервных процессов.

 ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФУНКЦИЙ АНАЛИЗАТОРОВ

Учение И.П. Павлова об анализаторах. Внешний мир, окружающий человека, познается посредством органов чувств. Органы чувств воспринимают не только раздражения из окружающей человека среды, но также раздражения, идущие от внутренней среды организма. В результате раздражения органов чувств в больших полушариях головного мозга возникают ощущения, восприятия, представления. Только через ощущения человек ориентируется в окружающей среде. Сложные нервные аппараты, воспринимающие и анализирующие раздражения, поступающие из внешней и внутренней среды организма, И. П. Павлов назвал анализаторами. Анализатор, по И.П. Павлову, состоит из трех тесно связанных между собой отделов: периферического, проводникового и центрального. Рецепторы являются периферическим звеном анализатора. Они представлены нервными окончаниями или специализированными нервными клетками, реагирующими на определенные изменения в окружающей среде. Рецепторы различны по строению, местоположению и функциям. Некоторые рецепторы имеют вид сравнительно просто устроенных нервных окончаний, либо они являются отдельными элементами сложно устроенных органов чувств, как, например, сетчатка глаза. Центростремительные нейроны, проводящие пути от рецептора до коры больших полушарий, составляют проводниковый отдел анализатора. Участки коры больших полушарий головного мозга, воспринимающие информацию от соответствующих рецепторных образований, составляют центральную часть, или корковый отдел анализатора. Все части анализатора действуют как единое целое. Нарушение деятельности одной из частей вызывает нарушение функций всего анализатора. Различают зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой и кожный анализаторы, двигательный анализатор, рецепторы которого находятся в мышцах, сухожилиях, суставах, и вестибулярный анализатор, его рецепторы раздражаются при изменении положения тела. Значение анализаторов. Организм связан с внешним миром с помощью органов чувств. Поражение болезнью или частичное выключение органов чувств вызывает у человека резкое снижение его активности.

Действуя на наши органы чувств, предметы и явления окружающего мира вызывают ощущения. «Иначе, как через ощущения, мы ни о каких формах вещества и ни о каких формах движения ничего узнать не можем»,—писал В.И. Ленин. С помощью анализаторов человек познает окружающий мир. Особенно велика роль анализаторов в трудовой деятельности. - В случае поражения большинства анализаторов трудовая деятельность практически невозможна, человек погружается в непрерывный сон. И. М. Сеченов описал больную, наблюдавшуюся Боткиным, у которой были поражены все органы чувств, кроме осязания и мышечного чувства в правой руке. Эта больная непрерывно спала, если ничто не раздражало ее правую руку. Если ограничить поступление в центральную нервную систему раздражений с разных органов чувств или полностью исключить их, то наблюдается задержка в развитии мозга, интеллекта. Анализ воспринимаемых раздражений начинается уже в рецепторной части анализатора. Здесь идет простейший анализ и раздражение трансформируется в процессе возбуждения. Более совершенный анализ происходит в подкорковых образованиях, результатом чего является выполнение сложных врожденных актов (вставание, настораживание, поворот головы к источнику света, звука, поддержание положения тела и др.). Высший, наиболее тонкий анализ осуществляется в коре больших полушарий головного мозга, в корковом отделе анализатора. Большие полушария являются высшим органом анализа и синтеза для раздражителей не только внешних, но и внутренних. Однако большинство импульсов от рецепторов внутренних органов, достигая коры больших полушарий, не вызывает психических явлений. Такие импульсы называют субсенсорными: они ниже порога ощущений и потому не вызывают ощущений. В результате поступления импульсов от рецепторов внутренних органов происходит саморегуляция дыхания, кровяного давления, деятельности сердца и т. д. Здоровый человек обычно не чувствует своих внутренних органов. Их сигналы в кору больших полушарий изменяют ее функциональное состояние, но осознаваемых ощущений не вызывают (И. М. Сеченов это назвал «темным» чувством). Лишь при заболеваниях внутренних органов или при существенных изменениях их состояния (голод, жажда и т. п.) возникают осознаваемые ощущения. Свойства рецепторов. По месту расположения рецепторы делят на экстеро-, проприо- и интерорецепторы. Экстерорецепторы воспринимают раздражения от внешней среды. К ним относятся воспринимающие клетки сетчатки глаза, уха, рецепторы кожи, органов обоняния, вкуса.

Интерорецепторы расположены в тканях различных внутренних органов (сердца, печени, почек, кровеносных сосудов и др.) и воспринимают изменения внутренней среды организма и состояние внутренних органов. Проприорецепторы находятся в мышцах, суставах и сухожилиях и воспринимают сокращение и растяжение мускулатуры, т. е. сигнализируют о положении и движениях тела. Сигналы, поступающие с мышц, очень важны в координации движений. Прекращение поступления этих сигналов в центральную нервную систему резко нарушает движения, походку человека. За счет мышечного чувства мы безошибочно можем сказать, в каком положении находится наше тело, его части, даже если мы закроем глаза. Рецепторы отличаются очень высокой возбудимостью по отношению к адекватным раздражениям. О возбудимости рецепторов судят по величине порога раздражения. Порог раздражения — наименьшая сила раздражителя, при которой возникает возбуждение. Для того чтобы возникло ощущение света, достаточно подействовать на глаз всего 6—8 световыми квантами. Чтобы понять, насколько это малая величина, сошлемся на такой пример. Если 1 см3 воды будет каждую секунду поглощать количество энергии, которое способно вызвать световое ощущение, то нагревание этого объема воды на 1°С потребует время, равное десяткам миллионов лет. Или другой пример. Темной ночью при абсолютной прозрачности воздуха свет обыкновенной свечи глаз может видеть с расстояния 25—27 км. Человек может ощущать запах даже тогда, когда никакими физическими или химическими способами невозможно установить в воздухе присутствие пахучих веществ. Каждый рецептор приспособлен к своему качественно определенному виду раздражения. Для таких специфических раздражителей пороги раздражения чрезвычайно низки. Глаз воспринимает только световые волны, но не воспринимает звука или запаха. Вкусовые рецепторы раздражаются определенными химическими веществами и не реагируют на звук или свет. Эта особенность рецепторов является результатом длительного процесса эволюции.

Специфические для данного рецептора раздражители, к которым он специально приспособлен в процессе фило- и онтогенеза, называют адекватными. При действии адекватных раздражителей возникают ощущения, характерные для определенного органа чувств. Кроме адекватных, существуют также неспецифические, неадекватные раздражители, которые вызывают только примитивные ощущения, свойственные данному анализатору. Например, При механическом раздражении глаза (удар) возникает яркая вспышка света («искры посыпались из глаз»), но ни образа предмета, ни восприятия цветов при этом не происходит. При ударе по уху возникает звон в ушах. По отношению к неадекватным раздражителям резко снижена чувствительность рецепторов. Неадекватные раздражители не дают того богатства ощущений, которые присущи адекватным воздействиям. Понятно, что неадекватные раздражения не позволяют воспринимать качественный характер раздражителя, действующего на органы чувств. Рецепторы способны приспосабливаться, «привыкать» к силе раздражителя. Это свойство называют адаптацией. При адаптации происходит снижение или повышение чувствительности рецепторов. Побрызгав одежду духами, мы ясно чувствуем их запах. Но проходит некоторое время, и мы перестаем чувствовать запах духов, хотя посторонние люди этот запах ощущают. Надев первый раз новое платье, мы его чувствуем. Но вскоре мы перестаем ощущать одежду. В силу адаптации тактильных рецепторов кожи мы быстро перестаем ощущать надетые на руку часы, очки, шляпу и т. д. Кому из нас не приходилось выходить из освещенной комнаты в темную ночь, когда, как говорят, «хоть глаз выколи». Но проходит несколько минут, и мы уже видим дорогу, окружающие предметы. Выйдя из темного помещения, человек «слепнет» от яркого света. Через некоторое время глаз адаптируется к действию света и зрение восстанавливается. Скорость адаптации различна для разных рецепторов, она наибольшая для рецепторов, воспринимающих прикосновения к коже, и наименьшая для рецепторов мышц. Малая скорость адаптации мышечных рецепторов позволяет нам совершать четкие и координированные движения, что особенно важно для гимнастов и акробатов. Медленнее всего адаптируются рецепторы кровеносных сосудов и легких, что обеспечивает постоянную рефлекторную саморегуляцию кровяного давления и дыхания.

Адаптация отличается от утомления тем, что она быстро возникает после начала раздражения и сразу же проходит после его окончания. Физиологический механизм адаптации весьма сложен. Обусловлена адаптация прежде всего изменениями в корковых отделах анализаторов, а также процессами, совершающимися и в самих рецепторах. Если в условиях опыта регистрировать импульсы с нервов, проводящих возбуждение от рецепторов, можно обнаружить постоянное снижение частоты импульсов до их полного исчезновения, несмотря на непрерывное действие раздражителя. Это означает, что в мозг прекращается подача сигналов с рецепторов. Возможно, вследствие этого и происходит адаптация. Взаимодействие анализаторов. В 1904 г. академик П.П. Лазарев на заседании Научного общества впервые демонстрировал явление усиления звукового восприятия под действием света. Перед аудиторией в зале помещался экран, периодически освещавшийся и затемнявшийся. Во время освещения достаточно сильно звучавший камертон слышался более громко, чем во время затемнения экрана. В опытах С.В. Кравкова функция зрительного аппарата существенно менялась под действием звукового раздражения. Способность различать темные объекты на светлом фоне улучшалась, а светлые на темном — снижалась. Музыкантами отмечен факт усиления громкости звуков при освещении, поэтому для лучшего восприятия музыки в концертных залах обычно не гасят свет. Все это — примеры взаимодействия анализаторов. Благодаря совместной деятельности анализаторов расширяется восприятие внешнего мира, углубляется его познание. Величину и форму предметов внешнего мира, их положение в пространстве и взаимное расположение, мы познаем с помощью зрения и мышечного чувства. Взаимодействие анализаторов проявляется и в соощущениях. Вам, вероятно, известно ощущение холода, «бегающих по коже мурашек» от скрежета ножом по стеклу. Здесь на человека действует звуковой раздражитель — скрежет; он его слышит, но одновременно возникает ощущение холода — оно является соощущением. У некоторых музыкантов музыкальные звуки вызывают различные окрашенные, цветовые ощущения. Это дает им возможность обозначить различным цветом характер тех или иных звуков.

Адаптация отличается от утомления тем, что она быстро возникает после начала раздражения и сразу же проходит после его окончания. Физиологический механизм адаптации весьма сложен. Обусловлена адаптация прежде всего изменениями в корковых отделах анализаторов, а также процессами, совершающимися и в самих рецепторах. Если в условиях опыта регистрировать импульсы с нервов, проводящих возбуждение от рецепторов, можно обнаружить постоянное снижение частоты импульсов до их полного исчезновения, несмотря на непрерывное действие раздражителя. Это означает, что в мозг прекращается подача сигналов с рецепторов. Возможно, вследствие этого и происходит адаптация. Взаимодействие анализаторов. В 1904 г. академик П.П. Лазарев на заседании Научного общества впервые демонстрировал явление усиления звукового восприятия под действием света. Перед аудиторией в зале помещался экран, периодически освещавшийся и затемнявшийся. Во время освещения достаточно сильно звучавший камертон слышался более громко, чем во время затемнения экрана. В опытах С.В. Кравкова функция зрительного аппарата существенно менялась под действием звукового раздражения. Способность различать темные объекты на светлом фоне улучшалась, а светлые на темном — снижалась. Музыкантами отмечен факт усиления громкости звуков при освещении, поэтому для лучшего восприятия музыки в концертных залах обычно не гасят свет. Все это — примеры взаимодействия анализаторов. Благодаря совместной деятельности анализаторов расширяется восприятие внешнего мира, углубляется его познание. Величину и форму предметов внешнего мира, их положение в пространстве и взаимное расположение, мы познаем с помощью зрения и мышечного чувства. Взаимодействие анализаторов проявляется и в соощущениях. Вам, вероятно, известно ощущение холода, «бегающих по коже мурашек» от скрежета ножом по стеклу. Здесь на человека действует звуковой раздражитель — скрежет; он его слышит, но одновременно возникает ощущение холода — оно является соощущением. У некоторых музыкантов музыкальные звуки вызывают различные окрашенные, цветовые ощущения. Это дает им возможность обозначить различным цветом характер тех или иных звуков.

Выдающиеся русские композиторы Скрябин, Римский-Корсаков могли обозначить цветом определенные звуки, причем одни и те же звуки у разных людей окрашиваются в свой цвет. Тон «ля» кажется одному темно-желтым, другому — светло-зеленым; тон «соль» одному кажется лимонно-желтым, другому — белым и т. д. Встречаются люди, у которых при действии световых раздражителей возникают слуховые ощущения. Взаимодействие анализаторов обусловлено переходом возбуждения с центростремительных путей одного анализатора на другой. Так, в области четверохолмия возможна иррадиация возбуждения со зрительных путей на слуховые и наоборот. Взаимосвязь анализаторов очень важна в тех случаях, когда человек в силу различных причин лишается того или иного вида чувствительности (слепота, глухота и т. п.). У слепых отсутствие зрения компенсируется обострением осязания и слуха. Точечная азбука благодаря осязаемой выпуклости точек дает возможность слепым овладевать письменной речью. Восприятие и представления у людей, лишенных слуха и зрения, возможны на основе развитого чувства осязания, вкуса и обоняния. Пользуясь обонянием, слепоглухонемые способны сосчитать количество людей, находящихся в комнате.

ЗРИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР

Значение зрительной рецепции. Органом зрительной рецепции является глаз. В глазу имеется собственно рецепторный аппарат, приспособленный к восприятию света,— это сетчатка и оптическая система, которая преломляет световые лучи и обеспечивает четкое изображение предметов на сетчатке. Определение формы предметов, их величины, расстояния предметов от глаза, их движения или неподвижности, цвета предметов — все это связано с деятельностью зрительного анализатора. Эмбриональное развитие зрительного анализатора начинается сравнительно рано (на третьей неделе), и к моменту рождения ребенка зрительный анализатор морфологически в основном сформирован. Однако совершенствование его структуры происходит и после рождения и заканчивается в школьные годы. Строение глаза. Глаз расположен в углублении черепа — глазнице. Сзади и с боков он защищен от внешних воздействий костными стенками глазницы, а спереди — веками.

Внутренняя поверхность век и передняя часть глазного яблока, за исключением роговицы, покрыта слизистой оболочкой — конъюнктивой. У наружного края глазницы расположена слезная железа, которая выделяет жидкость, предохраняющую глаз от высыхания. Равномерному распределению слезной жидкости по поверхности глаза способствует мигание век. Форма глаза шаровидная. У взрослых диаметр его составляет около 24 мм, у новорожденных — около 16 мм. Форма глазного яблока у новорожденных более шаровидная, чем у взрослых. В результате такой формы глазного яблока новорожденные дети от 80 до 94% случаев обладают дальнозоркой рефракцией. Р ост глазного яблока продолжается после рождения. Интенсивнее всего оно растет первые пять лет жизни, менее, интенсивно — до 9—12 лет. Глазное яблоко состоит из трех оболочек (рис. 27) — наружной, средней и внутренней. Наружная оболочка глаза — склера, или белочная оболочка. Это плотная непрозрачная ткань белого цвета, толщиной около 1 мм. В передней части она переходит в прозрачную роговицу. Склера у детей тоньше и обладает повышенной растяжимостью и эластичностью. Это способствует легкой деформации глазного яблока, что важно в формировании рефракции глаза. Роговица у новорожденных детей толще и более выпукла. К пяти годам толщина роговицы уменьшается, а радиус кривизны ее с возрастом почти не меняется. С возрастом роговица становится более плотной и ее преломляющая сила уменьшается. Под склерой расположена сосудистая оболочка глаза. Толщина ее 0,2—0,4 мм. Она содержит большое количество кровеносных сосудов. В переднем отделе глазного яблока сосудистая оболочка переходит в ресничное (цилиарное) тело и радужную оболочку (радужку).

В ресничном теле расположена мышца, связанная с хрусталиком и регулирующая его кривизну. Хрусталик — это прозрачное эластичное образование, имеющее форму двояковыпуклой линзы. Хрусталик покрыт прозрачной сумкой; по всему его краю к ресничному телу тянутся тонкие, но очень упругие волокна. Они сильно натянуты и держат хрусталик в растянутом состоянии. Хрусталик у новорожденных и детей дошкольного возраста более выпуклой формы, прозрачен и обладает большей эластичностью. В центре радужки имеется круглое отверстие — зрачок. Величина зрачка изменяется, отчего в глаз может попадать большее или меньшее количество света. Просвет зрачка регулируется мышцей, находящейся в радужке. Зрачок у новорожденных узкий. В возрасте 6—8 лет зрачки широкие вследствие преобладания тонуса симпатических нервов, иннервирующих мышцы радужной оболочки. В 8—10 лет зрачок вновь становится узким и очень живо реагирует на свет. К 12—13 годам быстрота и интенсивность зрачковой реакции на свет такие же, как у взрослого. Ткань радужной оболочки содержит особое красящее вещество — меланин. В зависимости от количества этого пигмента цвет радужки колеблется от серого и голубого до коричневого, почти черного. Цветом радужки определяется цвет глаз. При отсутствии пигмента (людей с такими глазами называют альбиносами) лучи света проникают в глаз не только через зрачок, но и через ткань радужки. У альбиносов глаза имеют красноватый оттенок. У них недостаток пигмента в радужке часто сочетается с недостаточной пигментацией кожи и волос. Зрение у таких людей понижено. Между роговицей и радужкой, а также между радужкой и хрусталиком имеются небольшие пространства, называемые соответственно передней и задней камерами глаза. В них находится прозрачная жидкость — водянистая влага. Она снабжает питательными веществами роговицу и хрусталик, которые лишены кровеносных сосудов. Полость глаза позади хрусталика заполнена прозрачной желеобразной массой — стекловидным телом. Внутренняя поверхность глаза выстлана тонкой (0,2—0,3 мм), весьма сложной по строению оболочкой — сетчаткой, или ретиной. Она содержит светочувствительные клетки, названные из-за их формы колбочками и палочками. Нервные волокна, отходящие от этих клеток, собираются вместе и образуют зрительный нерв, который направляется в головкой мозг.

У новорожденных детей палочки в сетчатке дифференцированы, число колбочек в желтом пятне (центральная часть сетчатки) начинает возрастать после рождения и к концу первого полугодия морфологическое развитие центральной части сетчатки заканчивается. Оптическая система глаза. Поступающие в глаз световые лучи, прежде чем они попадут на сетчатку, проходят через несколько преломляющих сред. К ним относятся роговица, водянистая влага передней и задней камер глаза, хрусталик и стекловидное тело. Каждая из этих сред имеет свой показатель оптической силы. Оптическая сила выражается в диоптриях. Одна диоптрия (дптр) — это оптическая сила линзы с фокусным расстоянием 1 м. Оптическая сила роговицы составляет 43 дптр, хрусталика — 19 дптр, система глаза в целом равна 59 дптр при рассматривании далеких предметов и 70,5 дптр при рассматривании близких предметов. Г лаз — чрезвычайно сложная оптическая система, и для упрощения была предложена такая модель глаза, в которой одна выпуклая поверхность дает суммарный эффект преломления лучей во всей сложной оптической системе глаза. Пользуясь этой моделью, можно построить изображение видимого предмета на сетчатке (рис. 28). Для этого нужно провести линии от конца рассматриваемого предмета к узловой точке и продолжать их до пересечения с сетчаткой. Изображение на сетчатке получается действительным, уменьшенным и обратным. То обстоятельство, что мы видим предметы не в их перевернутом изображении, а в их естественном виде, объясняется жизненным опытом и взаимодействием анализаторов. Ребенок в первые месяцы после рождения путает верх и низ предмета. Если такому ребенку показать горящую свечу, то он, стараясь схватить пламя, протянет руку не к верхнему, а к нижнему концу свечи. Профессор Калифорнийского университета Муд (1964) надел специальные, плотно прилегающие к лицу очки, через которые видел все так, как на матовом стекле фотоаппарата, т. е. изображение было перевернутым. В течение 8 суток он, проходя несколько десятков шагов, ощущая симптомы «морской болезни», путал левую сторону с правой, верх и низ. Но после этого срока, хотя очки по-прежнему был и перед глазами, снова стал видеть правильно, т. е. снова обрел способность двигаться и ориентироваться в пространстве.

В своих очках он ездил на мотоцикле, водил автомашину, пилотировал самолет. А затем снял очки — и мир вокруг него снова «перевернулся». Лишь через несколько дней все зрительные восприятия стали нормальными. Несмотря на то. что на сетчатке изображение получается обратным, мы видим предметы благодаря повседневной тренировке зрительного анализатора в прямом виде. Это достигается образованием условных рефлексов, показаниями других анализаторов и постоянной проверкой зрительных ощущений повседневной практикой. А ккомодация. Чтобы рассматриваемый предмет был ясно виден, надо, чтобы лучи от всех его точек попали на заднюю поверхность сетчатки, т. е. были здесь сфокусированы (рис. 29). Когда человек смотрит вдаль, предметы, расположенные на близком расстоянии, кажутся расплывчатыми, они не в фокусе. Если глаз фиксирует близкие предметы, неясно видны отдаленные. Попробуйте одновременно одинаково ясно увидеть шрифт книги через марлевую сетку и саму марлевую сетку. Это вам не удастся, так как предметы расположены от глаза на разном расстоянии. Глаз способен приспосабливаться к четкому видению предметов, находящихся от него на различных расстояниях. Эту способность глаза называют аккомодацией. Аккомодация осуществляется путем изменения кривизны хрусталика. При рассматривании близких предметов хрусталик делается более выпуклым, благодаря чему лучи от предмета сходятся на сетчатке. Хрусталик посредством цинновой связки соединен с мышцей, располагающейся широким кольцом позади корня радужной оболочки.

Благодаря деятельности этой мышцы хрусталик может менять свою форму, становиться более или менее выпуклым и соответственно сильнее или слабее преломлять попадающие в глаз лучи света. При рассматривании предметов, находящихся на далеком расстоянии, ресничная мышца расслаблена, а связки, прикрепленные преимущественно к передней и задней поверхности капсулы хрусталика, в это время натянуты, что вызывает сдавливание хрусталика спереди назад и его растягивание. Поэтому при смотрении вдаль кривизна хрусталика и, следовательно, преломляющая сила его становятся наименьшими. При приближении предмета к глазу происходит сокращение ресничной мышцы, связка расслабляется. Это прекращает сдавливание и растягивание хрусталика. Вследствие эластичности хрусталик становится более выпуклым и его преломляющая сила увеличивается. При смотрении вдаль радиус кривизны передней поверхности хрусталика 10 мм, а при наименьшем напряжении аккомодации, т.е. при четком видении максимально приближенного к глазу предмета, радиус кривизны хрусталика составляет 5,3 мм. Аккомодация глаза начинается уже тогда, когда предмет находится на расстоянии около 65 м от глаза. Отчетливо выраженное сокращение ресничной мышцы начинается на расстоянии предмета от глаза 10 и даже 5 м. Если предмет продолжает приближаться к глазу, аккомодация все более усиливается и, наконец, отчетливое видение предмета становится невозможным. Наименьшее расстояние от глаза, на котором предмет еще отчетливо виден, называют ближайшей точкой ясного видения. У нормального глаза дальняя точка ясного - видения лежит в бесконечности. Старческая дальнозоркость обусловлена отодвиганием ближайшей точки ясного видения вследствие потери хрусталиком эластичности и соответствующего уменьшения его преломляющей силы. В 10 лет ближайшая точка ясного видения находится на расстоянии менее 7 см от глаза, в 20 лет — 8,3 см, в 30 лет — 11 см, в 40 лет — 17 см, в 50 лет — 50 см, в 60—70 лет она приближается к 80 см.

С возрастом происходит изменение аккомодации. Причиной этого является уплотнение хрусталика. Он становится все менее эластичным и постепенно теряет способность изменять свою форму. Соответственно уменьшается и преломляющая сила хрусталика. Ее уже недостаточно для ясного видения близких предметов, нужны очки. Понижение величины аккомодации начинается с 10-летнего возраста (табл. 4), хотя практически это не сказывается на зрении в течение многих лет.   Рефракция глаза. Рефракцией называют преломляющую способность глаза при покое аккомодации, когда хрусталик максимально уплощен.

Различают три вида рефракции глаза (рис. 30): соразмерную (эмметропическую), дальнозоркую (гиперметропическую) и близорукую (миопическую). Мы уже указывали, что 80—94% новорожденных обладают дальнозоркой рефракцией. Она у них не превышает 4 дптр. Сравнительно небольшая степень дальнозоркости у новорожденных объясняется большой выпуклостью хрусталика и роговицы, а следовательно, их большей преломляющей силой. Во время роста глазного яблока изменяется его форма, меняется выпуклость роговицы и хрусталика и к 9—12 годам устанавливается зависимость между преломляющей силой (оптический компонент) и длиной оси (анатомический компонент). Если в процессе формирования глаза устанавливается соответствие анатомического и оптического компонентов друг другу, то развивается соразмерная рефракция. В глазу с соразмерной рефракцией параллельные лучи, идущие от далеких предметов, пересекаются на сетчатке, тем самым обеспечивается отчетливое видение предмета. Для получения на сетчатке ясных изображений расположенных близко предметов такой глаз должен усилить свою преломляющую способность за счет напряжения аккомодации, т.е. путем увеличения кривизны хрусталика. Чем ближе находится рассматриваемый предмет, тем более выпуклым должен стать хрусталик, чтобы перенести фокусное изображение предмета на сетчатку. Дальнозоркий глаз обладает относительно слабой преломляющей способностью. В таком глазу параллельные лучи, идущие от далеких предметов, пересекаются за сетчаткой. В дальнозорком глазу продольная ось коротка и поэтому параллельные лучи, идущие от далеких предметов, собираются сзади сетчатки. На сетчатке при этом получается расплывчатое изображение предмета.

Для перемещения изображения на сетчатку дальнозоркий глаз должен усилить свою преломляющую способность за счет увеличения кривизны хрусталика уже при рассматривании отдаленных предметов. Еще большее напряжение аккомодации потребуется для ясного видения близко расположенных предметов. Если аккомодация не в состоянии обеспечить получение на сетчатке дальнозоркого глаза четких изображений рассматриваемых предметов, то острота зрения понижается. В этих случаях помогают очки с собирательными двояковыпуклыми стеклами (придающими проходящим через них лучам сходящееся направление), которые улучшают остроту зрения и снижают излишнее напряжение аккомодации. В близоруком глазу параллельные лучи, идущие от далеких предметов, пересекаются впереди сетчатки, не доходя до нее. Это может быть связано со слишком длинной продольной осью глаза (больше 22,5—23,0 мм) или с большей, чем нормальная, преломляющей силой сред глаза (кривизна хрусталика больше). Такому глазу, преломляющая способность которого и без того велика, аккомодация помочь не в состоянии. Близорукий глаз хорошо видит только расположенные близко предметы. При близорукости назначают очки с рассеивающими двояковогнутыми стеклами, которые превращают параллельные лучи в расходящиеся. Близорукость в большинстве случаев врожденная, однако она увеличивается в школьном возрасте от младших классов к старшим. В тяжелых случаях близорукость сопровождается изменениями сетчатки, что ведет к падению зрения и даже отслоению сетчатки. Поэтому своевременное ношение очков школьниками, страдающими близорукостью, является обязательным. О степени дальнозоркости или близорукости судят по оптической силе стекла, которое, будучи приставленным к глазу в условиях покоя аккомодации, так изменяет направление падающих в него параллельных лучей, что они пересекаются на сетчатке. Оптическую силу стекол измеряют в диоптриях. У новорожденных глаза, как правило, дальнозоркие. По мере роста ребенка размер глазного яблока увеличивается. К 9—12 годам у большинства детей глаза становятся соразмеренными (табл.5). Однако у части детей шаровидная форма глаза может измениться, стать удлиненной. Задний отдел глазного яблока растягивается, сетчатка соответственно отодвигается. Получающиеся в таких глазах изображения отдельных предметов перестают совпадать с сетчаткой и теряют отчетливость. Глаза становятся близорукими.

Если глазное яблоко продолжает удлиняться, то продолжает увеличиваться и степень близорукости. В таких случаях говорят, что близорукость прогрессирует. По данным Института физиологии детей и подростков АПН СССР, в первом классе среди детей 7—8 лет число близоруких от 2 до 5%, а в седьмом классе это число доходит до 16%. Чем проявляет себя начало развития близорукости? Школьник заявляет, что он стал плохо видеть написанное на классной доске, просит пересадить его на первые парты. При чтении он приближает книгу к глазам, сильно склоняет голову во время письма, в кино или театре стремится занять место поближе к экрану или сцене. Для близоруких характерно прищуривание глаз при рассматривании предметов. Стремление чрезмерно приблизить рассматриваемый объект к близоруким глазам, чтобы сделать его изображение на сетчатке более четким, требует значительной нагрузки на мышечный аппарат глаза. Нередко мышцы не справляются с такой напряженной работой и один глаз отклоняется в сторону виска. Возникает косоглазие. При неосложненной близорукости очки нередко восстанавливают полную остроту зрения. Прогрессирующая близорукость может привести к серьезным необратимым изменениям в глазу. Близорукость обычно развивается под влиянием длительной и беспорядочной зрительной работы на близком расстоянии. Развитию близорукости способствуют недостаточное освещение рабочего места, неправильная посадка при чтении, письме, мелкий шрифт книг с неясной и бледной печатью. Рахит, туберкулез, ревматизм и другие общие заболевания могут стать причиной растяжения глазного яблока, но чаще всего они создают благоприятную почву для развития близорукости. Астигматизм. Невозможность схождения всех лучей в одной точке, фокусе, называют астигматизмом. Это наблюдается обычно при неодинаковой кривизне роговицы в различных ее меридианах. Если больше преломляет вертикальный меридиан, астигматизм прямой; если горизонтальный — обратный. Нормальные глаза тоже имеют небольшую степень астигматизма, так как поверхность роговицы не строго сферическая: при рассмотрении с расстояния наилучшего видения диска с нанесенными на него концентрическими кругами наблюдается незначительное сплющивание кругов. Резкие степени астигматизма, нарушающие зрение, исправляются при помощи цилиндрических стекол, которые располагаются по соответствующим меридианам роговицы.

Острота зрения. Для суждения о способности глаза различать форму и величину рассматриваемого предмета пользуются понятием остроты зрения. Острота зрения — способность различать наименьшее расстояние между двумя точками, которая достигается, когда между двумя возбужденными колбочками имеется одна невозбужденная. Мерилом остроты зрения служит угол, который образуется между лучами, идущими от двух точек предмета к глазу,— угол зрения. Чем меньше этот угол, тем выше острота зрения. У большинства людей минимальная величина угла зрения составляет 1 мин. Принято считать этот угол нормой, а остроту зрения глаза, имеющего наименьший угол зрения 1 мин,— единицей остроты зрения. Это средняя величина нормы. Иногда здоровый глаз может обладать остротой зрения, несколько меньшей, чем единица. Встречается и острота зрения значительно превышающая единицу. С уменьшением освещенности острота зрения резко падает. Оптимальным для остроты зрения является диаметр зрачка около 3 мм. Глаз воспринимает две точки предмета как различные, когда на сетчатке получается изображение двух точек предмета на двух разных колбочках. Для измерения остроты зрения пользуются таблицами, на которых изображены буквы или фигуры и у каждой строчки отмечено, с какого расстояния глаз видит каждую деталь под углом в одну минуту. При определении остроты зрения человек должен находиться на расстоянии 5 м от висящей на стене таблицы.- Вначале определяют остроту зрения одного глаза, затем другого. Во время определения испытуемый листом бумаги или рукой прикрывает другой глаз. Показателем остроты считается та строка с наименьшими по размеру буквами, на которой испытуемый может отличить несколько букв. Зрение двумя глазами (бинокулярное зрение). Нормальное зрение осуществляется двумя глазами (бинокулярное зрение). Это позволяет ощущать рельефные изображения предметов, видеть глубину и определять расстояние предмета от глаза. Известно, что при рассматривании предметов левым и правым глазом мы видим неодинаково.

Изображение предмета на сетчатке при зрении разными глазами показано на рисунке 31. Образы, видимые правым глазом, включают более правые части предмета, а левым—левые. Поэтому фотографический снимок предмета, снятого правым глазом, отличается от снимка того же предмета, снятого левым глазом. Если лучи, идущие от обоих снимков, совместить при помощи призматических стекол (как это делают в стереоскопе), то получается рельефное изображение предмета, а не плоскостное. При зрении двумя глазами на сетчатке каждого глаза получается свое изображение рассматриваемого предмета. Однако человек воспринимает предмет одиночным. Это происходит оттого, что изображение предмета возникает на идентичных точках сетчатки. Идентичными точками сетчатки двух глаз называют области центральных ямок и все точки, расположенные от нее на одинаковом расстоянии и в одном и том же направлении. Несовпадающие точки сетчатки называют неидентичными. Если лучи от рассматриваемого предмета попадут на неидентичные (несоответственные) точки сетчаток, то изображение предмета оказывается раздвоенным.

Зрение двумя глазами облегчает восприятие пространства и глубины расположения предмета, дает представление о форме, объеме рассматриваемого предмета. При рассматривании предмета поочередно то одним, то другим глазом мы видим разные стороны его, что дает представление об объемности предмета. Восприятие движения предмета в случае неподвижного глаза зависит от передвижения, перемещения его изображения на сетчатке. Восприятие движущихся предметов при одновременное движении глаз и головы и определение скорости движения предметов обусловлены не только зрительными, но и центростремительными импульсами от проприорецепторов глазных и шейных мышц. Световоспринимающий аппарат глаза. Сетчатка (рис. 32) представляет собой внутреннюю оболочку глаза, имеющую сложную, многослойную структуру. Здесь расположены два вида рецепторов — палочки и колбочки. Это фото рецепторы. Световые лучи от рассматриваемых предметов, проникая через зрачок в глаз, действуют на светочувствительные клетки сетчатки и вызывают в них нервное возбуждение, которое передается по зрительному нерву в корковый центр зрения, расположенный в затылочных долях мозга. В коре головного мозга происходит очень сложный процесс переработки зрительной информации, в результате которого возникает зрительное ощущение. В сетчатой оболочке насчитывается примерно 125 млн. палочек и 6 млн. колбочек. Главная масса колбочек сосредоточена в центральной области сетчатки — в желтом пятне. По мере удаления от центра число колбочек уменьшается, а палочек возрастает. На периферии сетчатки имеются только палочки.

Колбочки предназначены для дневного зрения. Они малочувствительны к слабому освещению. Ими воспринимаются форма, цвет и детали предметов. Палочки воспринимают световые лучи в условиях сумеречного освещения. Желтое пятно, особенно его центральная ямка, состоящая только из колбочек, является местом наилучшего видения. Такое зрение называют центральным. Остальные части сетчатки принимают участие в боковом, или периферическом, зрении. Задержите взгляд на какой-либо букве читаемой вами строки, и вы убедитесь в том, что эта буква видна хорошо, остальные буквы, особенно расположенные по краям строки, заметны хуже. Центральное зрение обеспечивает возможность рассматривать мелкие детали предметов, а периферическое зрение дает возможность ориентироваться в пространстве. Наружные членики палочек содержат особое вещество пурпурного цвета — зрительный пурпур, или родопсин. В колбочках - вещество фиолетового цвета — иодопсин, который, в отличие от родопсина, в красном свете выцветает. Каждая колбочка центральной ямки соединена через биполярную клетку с отдельной мультиполярной нервной клеткой, что обусловливает наибольшую остроту зрения в центральной ямке. В других участках сетчатки с каждой мультиполярной нервной клеткой соединено несколько колбочек. В отличие от колбочек большое количество палочек (до 200) соединено с одной биполярной клеткой. Возбуждение палочек и колбочек вызывает появление нервных импульсов в связанных с ними волокнах зрительного нерва. Зрительный пурпур служит тем светореактивным веществом, которое, разлагаясь на свету, дает возможность видеть в сумерках при слабом освещении, когда цвета предметов неразличимы. Распад зрительного пурпура под действием света вызывает возникновение импульсов возбуждения в окончаниях зрительного нерва и является начальным моментом зрительной афферентации. Различная скорость обесцвечивания зрительного пурпура при действии лучей разной длины волны вызывает различную центростремительную импульсацию. В темноте зрительный пурпур восстанавливается. На свету зрительный пурпур распадается на белок опсин и пигмент ретинен — производное витамина А. В темноте витамин А превращается в ретинен, который соединяется с опсином и образует родопсин. Поэтому в темноте сетчатка содержит ничтожное количество витамина А, а на свету обнаруживается значительное количество свободного витамина А. Следовательно, витамин А — источник образования зрительного пурпура.

Недостаток в пище витамина А сильно нарушает образование зрительного пурпура, что вызывает резкое ухудшение сумеречного зрения, так называемую куриную слепоту (гемералопия). Колбочки менее возбудимы, поэтому при попадании слабого света в центральную ямку, где находятся колбочки, а палочек нет, мы его видим очень плохо или не видим вовсе. Зато слабый свет хорошо виден при действии его на боковые поверхности сетчатки. Установлено, что только палочки функционируют при действии слабого света — меньше 0,01 лк на белой поверхности (люкс — единица освещенности, создаваемая одной международной свечой на поверхности 1 м2 при перпендикулярном падении света с расстояния 1 м). При яркостях света, превышающих 30 лк на белой поверхности, функционируют почти исключительно колбочки. В сумерках цвета не различаются. В сетчатке дневных животных (куры, голуби) есть только колбочки, а в сетчатке ночных животных (совы, летучие мыши) — только палочки. Зрительное ощущение возникает не сразу с началом раздражения, а после некоторого скрытого периода (0,1 с). Ощущение не исчезает с прекращением раздражения светом, а остается в течение некоторого времени. Это последовательный образ. Он продолжается в течение времени, необходимого для исчезновения из сетчатки раздражающих продуктов распада светореактивных веществ и их восстановления. На этом основан кинематограф. Кинолента состоит из отдельных кадров. Благодаря последовательным образам промежутки между кадрами глазом не различаются, а наблюдается непрерывное их движение. Рецепторы сетчатки передают сигналы по волокнам зрительного нерва. Каждый зрительный нерв содержит 800 тыс. — 1 млн. нервных волокон. Рецепторы сетчатки передают сигналы по волокнам зрительного нерва только один раз, в момент появления нового предмета, а затем добавляются сигналы о наступающих изменениях изображения предмета по сравнению с его прежним изображением и о его исчезновении. Зрительные ощущения возникают только в момент фиксации взгляда в ряде последовательных точек предмета. Возбудимость зрительного анализатора зависит от количества светореактивных веществ в сетчатке. При действии света на глаз вследствие распада светореактивных веществ возбудимость глаза понижается. Это приспособление глаза к свету — световая адаптация.

Например, при выходе из темного помещения на яркий солнечный свет мы вначале ничего не различаем, но вскоре адаптируемся к свету и прекрасно все видим. Падение возбудимости глаза на свету тем больше, чем ярче свет. Особенно быстро понижается возбудимость в первые 3—5 мин. В темноте в связи с восстановлением светореактивных веществ возбудимость глаза к свету возрастает — темновая адаптация. Возбудимость колбочек может возрасти в темноте в 20— 50 раз, а палочек — в 200—400 тыс. раз. Способность к сенсибилизации зрения снижается под влиянием пищевого голодания, недостатка витамина А, недостатка кислорода в воздухе, при утомлении. Тренировка удлиняет состояние сенсибилизации до 2—3 ч. Кроме световой, есть еще цветовая адаптация, т. е. падение возбудимости глаза при действии лучей, вызывающих цветовые ощущения. Чем интенсивнее цвет, тем быстрее падает возбудимость глаза. Наиболее быстро и резко понижается возбудимость при действии сине-фиолетового раздражителя, медленнее и меньше всего — зеленого. При проектировании в сетчатку неподвижного изображения глаз скоро перестает его различать. Вследствие адаптации человек не мог бы видеть неподвижных предметов, если бы не непрерывные мелкие колебательные движения глаз, которые совершаются постоянно в течение 25 мс каждое. За это время прекращается адаптация соответствующего рецептивного поля и возобновляется эффект включения зрительного раздражения, поэтому человек может видеть неподвижный предмет. У лягушек таких движений глаз нет, поэтому они видят только те предметы, которые в поле зрения перемещаются. Отсюда становится понятным, насколько велика роль движений глаз в процессе зрения. Ощущение цвета возникает при действии на зрительный анализатор электромагнитных волн определенной длины. Видимая часть спектра ограничена длинами волн от 390 до 760 нанометров (нм). В пределах видимой части спектра каждый из его участков вызывает определенные цветовые ощущения, которые соответствуют следующим длинам волн (в нм): красный — 620—760, оранжевый — 585—510—550, голубой — 480—510, синий — 450—480, фиолетовый — 390—450.

По данным некоторых авторов, дети начинают различать желтый, зеленый и красный цвета уже с 3-месячного возраста (уже с трех месяцев удавалось выработать условные рефлексы на желтый, зеленый и красный цвет); другие авторы отодвигают это время на 8—9-месячный возраст, полагая, что распознавание цветов в более раннем возрасте зависит от яркости, а не от спектральной характеристики цвета. Полностью различать цвета дети начинают с конца третьего года жизни. В школьном возрасте различительная цветовая чувствительность глаза повышается. Трехкомпонентная теория цветового зрения. Ее основы были изложены М. В. Ломоносовым (1756). По этой теории в сетчатке глаза находятся три вида колбочек, каждый из которых содержит особое цветореактивное вещество. Одни колбочки обладают повышенной возбудимостью к насыщенному красному цвету; другие — к насыщенному зеленому; третьи — фиолетовому. В зрительном нерве существуют три особые группы нервных волокон, каждая из которых проводит афферентные импульсы от одной из групп колбочек. При освещении сетчатки лучами и одновременном отведении потенциалов от отдельных волокон зрительного нерва наибольшая электрическая активность обнаружена на участке оранжевого, зеленого и сине-фиолетового. В обычных условиях лучи действуют не на одну группу колбочек, я на 2 или 3 группы; при этом волны разной длины возбуждают их в разной степени. Нарушение цветового зрения. Иногда у человека частично или полностью нарушается восприятие цвета. Это цветовая слепота. При полной цветовой слепоте человек видит все предметы одинаково окрашенными в серый цвет, никаких других цветов он не воспринимает. Частичное нарушение цветового зрения получило название дальтонизма (по имени английского химика Дальтона, у которого впервые было обнаружено это нарушение). Дальтоники обычно не различают красный и зеленый цвета (они им кажутся серыми разных оттенков). Около 4—5% всех мужчин страдают дальтонизмом. У женщин он встречается реже (до 0,5%). Для обнаружения дальтонизма пользуются специальными цветовыми таблицами. Возрастные особенности зрительных рефлекторных реакций. Первые реакции новорожденного ребенка имеют характер защитных и ориентировочных рефлексов. Рефлекторное сужение зрачка на свет меняется с возрастом.

В первый месяц жизни ребенка оно составляет 0,9 мм, в 6—12 месяцев — 1,2 мм, в возрасте от 2,5 до 6 лет — 1,5 мм и только к старшему школьному возрасту оно достигает величин взрослых — 1,9 мм. Новорожденные не умеют фиксировать взором предмет. Фиксация формируется в возрасте от 5 дней до 3—5 месяцев. В конце первого месяца жизни она устойчива в течение 1—1,5 мин, к трем месяцам — 7—10 мин. В возрасте от 3 до 7 лет способность произвольно фиксировать глаза совершенствуется. На втором месяце жизни на основе развития фиксации у ребенка появляется зрительное сосредоточение. Новорожденные поворачивают глаза в сторону светового раздражения, при действии сильных световых раздражителей закрывают веки, в 1,5—2 месяца при быстром приближении предмета к глазу появляется мигательный рефлекс. Ребенок рождается видящим, но у него нет еще хорошо развитого четкого ясного видения. В первые дни после рождения движения глаз у детей некоординированны: правый и левый глаз могут двигаться в противоположном направлении, при неподвижности одного глаза можно наблюдать движение второго. В этот же период некоординированы движения век и глазного яблока (может быть одно веко открыто, а другое опущено). Ко 2-му месяцу движения глаз я век становятся координированными. Новорожденный ребенок плачет без слез, хотя слезные железы у него развиты, защитный слезный рефлекс проявляется не сразу после рождения в связи с недоразвитием соответствующих нервных центров. Слезы при плаче детей появляются лишь после 1,2—2 месяцев. Зрительные условные рефлексы вырабатываются с первых месяцев жизни ребенка, однако чем меньше возраст ребенка, тем нужно большее число сочетаний условного зрительного сигнала и безусловного раздражителя.

СЛУХОВОЙ АНАЛИЗАТОР

Основные функции. Орган слуха воспринимает колебания воздушной среды. У человека и высших позвоночных животных этот орган обособлен от других органов чувств.

Органы слуха связаны во всем животном мире с органами сохранения равновесия, которые участвуют в поддержании определенной позы тела. Утратившее ощущение равновесия животное, начав двигаться, тотчас же перевернулось бы на спину или на бок. Рецепторные аппараты — слуховой и вестибулярный — расположены во внутреннем ухе. В филогенезе они имеют общее происхождение. Оба рецепторных аппарата иннервируются волокнами VIII пары черепных нервов. Оба возбуждаются механическими колебаниями: вестибулярный аппарат воспринимает угловые ускорения, слуховой — воздушные колебания. Как мы уже говорили, у человека орган слуха выполняет еще одну важную функцию: он является частью системы, обеспечивающей способность к членораздельной речи. Слуховые восприятия в процессе развития человека настолько тесно связываются с речью, что ребенок, потерявший слух в раннем детстве, утрачивает и речевую способность, хотя весь артикуляционный аппарат у него остается ненарушенным. Орган слуха у человеческого зародыша развивается из слухового пузырька, сообщающегося вначале с наружной поверхностью тела. По мере развития эмбриона слуховой пузырек отшнуровывается от кожных покровов и образует три маленьких полукружных канала, расположенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Часть первичного слухового пузырька, которую связывают эти три полукружных канала, называют преддверием. Оно состоит из двух камер — овальной (маточка) и круглой (мешочек). В нижнем отделе преддверия из тонких перепончатых камер образуется полый выступ, или язычок, который у зародышей вытягивается, а затем скручивается в виде улитки. Этот язычок образует воспринимающую часть органа слуха — кортиев орган. Это происходит на 12-й неделе внутриутробного развития. На 20-й неделе начинается миелинизация волокон слухового нерва. Дифференцировка клеток в корковом отделе слухового анализатора начинается в последние месяцы внутриутробного развития, протекает интенсивно в первые два года после рождения, и заканчивается развитие коркового отдела анализатора к 12—13-летнему возрасту. Орган слуха. Слуховые рецепторы находятся в улитке внутреннего уха, которая расположена в пирамиде височной кости. Звуковые колебания передаются к ним через целую систему вспомогательных образований, обеспечивающих совершенное восприятие звуковых раздражений.

Орган слуха человека состоит из трех частей — наружного, среднего и внутреннего уха (рис.33). Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода. Наружное ухо служит для улавливания звуков. Ушная раковина образована эластическим хрящом, снаружи покрытым кожей. Внизу ушная раковина дополнена кожной складкой — мочкой, которая заполнена жировой тканью. У животных раковина подвижна, что дает возможность им улавливать направление звука. У человека ушные мышцы слабо развиты и ушная раковина почти неподвижна. Определение направления звука у человека связано с так называемым бинауральным слухом, т.е. со слышанием двумя ушами. Всякий звук, идущий сбоку, поступает в одно ухо раньше на несколько долей миллисекунды, чем в другое (в зависимости от местоположения источника звука). Разница во времени прихода звуковых волн, воспринимаемых левым и правым ухом, дает возможность человеку определить направление звука. Если у человека одно ухо поражено и не функционирует, то он определяет направление звука вращением головы. Наружный слуховой проход у взрослого человека имеет длину 2,5 см, емкость 1 см3. Слуховой проход выстлан тонкой кожей с тонкими волосками и видоизмененными потовыми железами, вырабатывающими ушную серу. Ушная сера состоит из жировых клеток, содержащих пигмент. Волоски и ушная сера выполняют защитную роль. На границе между наружным и средним ухом находится барабанная перепонка. Это тонкая соединительнотканная пластинка (ее толщина около 0,1 мм), которая снаружи покрыта эпителием, а изнутри слизистой оболочкой. Барабанная перепонка расположена наклонно и начинает колебаться, когда на нее падают со стороны наружного слухового прохода звуковые колебания.

И так как барабанная перепонка не имеет собственного периода колебаний, то она колеблется при всяком звуке соответственно его длине волны. Среднее ухо представлено барабанной полостью, имеющей неправильную форму в виде маленького плоского барабана, на который туго натянута колеблющаяся перепонка, и слуховой трубой. Внутри полости среднего уха расположены сочленяющиеся между собой слуховые косточки — молоточек, наковальня и стремечко. Внутреннее ухо отделено от среднего перепонкой овального окна. Рукоятка молоточка вплетена в барабанную перепонку; другим концом молоточек соединен с наковальней, а последняя с помощью сустава подвижно соединена со стремечком. К стремечку прикреплена стременная мышца, удерживающая его у перепонки овального окна преддверия. Система слуховых косточек обеспечивает увеличение давления звуковой волны при передаче с барабанной перепонки на перепонку овального окна примерно в 30—40 раз. Это очень важно, так как даже слабые звуковые волны, падающие на барабанную перепонку, в результате оказываются способными преодолеть сопротивление мембраны овального окна и передать колебания во внутреннее ухо, трансформируясь там в колебания жидкости — эндолимфы. Барабанная полость соединена с носоглоткой при помощи слуховой (евстахиевой) трубы длиной 3,5 см и очень узкой (2 мы). Труба поддерживает одинаковое давление снаружи и изнутри на барабанную перепонку, что создает наиболее благоприятные условия для ее колебания. Отверстие трубы в глотке обычно1 находится в спавшемся состоянии, и проход воздуха в барабанную полость происходит во время акта глотания и зевания, когда открывается просвет трубы и давление в глотке и барабанной полости выравнивается. Внутреннее ухо расположено в каменистой части височной кости и представляет собой костный лабиринт, внутри которого находится перепончатый лабиринт из соединительной ткани. Перепончатый лабиринт как бы вставлен в костный лабиринт и в общем повторяет его форму. Между костным и перепончатым лабиринтами имеется жидкость — перилимфа, а внутри перепончатого лабиринта — эндолимфа.

В стенке, отделяющей среднее ухо от внутреннего, кроме овального окошка, имеется еще круглое окно, которое делает возможным колебание жидкости. Костный лабиринт состоит из трех частей: в центре — преддверие, спереди от него находится улитка, а сзади — полукружные каналы. Костная улитка — спирально извивающийся канал, образующий два с половиной оборота вокруг стержня конической формы. Диаметр костного канала у основания улитки 0,04 мм, а на вершине 0,5. От стержня отходит костная спиральная пластинка, которая делит полость канала на две части, или лестницы. Внутри среднего канала улитки, в улитковом ходе, находится звуковоспринимающий аппарат — спиральный (кортиев) орган (рис. 34). Кортиев орган имеет базилярную (основную) пластинку, которая состоит примерно из 24 ООО тонких фиброзных' волоконец различной длины, очень упругих и слабо связанных друг с другом. На основной пластинке вдоль нее в 5 рядов располагаются опорные и волосковые чувствительные клетки, которые являются собственно слуховыми рецепторами.

Внутренние волосковые клетки располагаются в один ряд. Их по всей длине перепончатого канала 3500. Наружные волосковые клетки располагаются в 3—4 ряда. Всего наружных волосковых клеток 12 000 — 20 000. Каждая рецепторная клетка имеет удлиненную форму. На каждой волосковой клетке имеется 60—70 мельчайших волосков (длиной 4—5 мкм). Волоски рецепторных клеток омываются эндолимфой и контактируют с покровной пластинкой. Над волосковыми клетками нависает покровная пластинка. Волосковые клетки охватываются нервными волокнами улитковой ветви слухового нерва. В продолговатом мозге располагается второй нейрон слухового пути; далее путь идет, большей частью перекрещиваясь, к задним буграм четверохолмия, а от них — в височную область коры, где располагается центральная часть слухового анализатора. В коре больших полушарий имеется не один, а ряд слуховых центров, из которых одни приспособлены для восприятия более простых звуков—тонов и шумов (нижние височные извилины), а другие связаны со сложнейшими звуковыми ощущениями, возникающими, когда человек слушает речь, говорит сам или слушает музыку. Механизм восприятия звука. Для слухового анализатора звук является адекватным раздражителем. Звуковые волны возникают как чередование сгущений и разрежений воздуха, которые распространяются во все стороны от источника звука. Все вибрации воздуха, воды или другой упругой среды распадаются на периодические (тоны) и непериодические (шумы). Если их записать, то тоны имеют правильную, четкую, ритмическую форму, шумы — неправильную, сложную. Тоны бывают высокие и низкие. Последним соответствует меньшее число колебаний в секунду. Основной характеристикой каждого звукового тона является длина звуковой волны, которой соответствует определенное число колебаний в секунду. Длину звуковой волны определяют расстоянием, которое проходит звук в секунду, деленным на число полных колебаний, которое совершает звучащее тело в секунду. Чем больше число колебаний, тем короче длина волны. У высоких звуков волна короткая, измеряемая в миллиметрах; у низких — длинная, измеряемая метрами. Самый высокий звук, который мы в состоянии услышать, имеет 20 000 колебаний в секунду (20 000 Гц); самый низкий — 12—24 Гц. У детей верхняя граница слуха достигает 22 000 Гц; у пожилых людей она ниже — около 15 000 Гц.

У многих животных верхняя граница слуха выше, чем у человека. У собак, например, она доходит до 38 000 Гц, у кошек — 70 000 Гц, у летучих мышей — 100 000 Гц. Для человека звуки в 50—100 тыс. колебаний в секунду неслышимы — это ультразвуки. С помощью физических приборов человек может вызывать и регистрировать ультразвуки. Звуковые волны всегда являются продольными колебаниями среды. Сила звука зависит от размаха (амплитуды) колебаний воздушных частиц. Звук характеризуется тембром, или окраской. Каждый источник звука, будь то струна скрипки, медная труба или деревянная пластинка, наряду с основным колебанием производит целый ряд других, дополнительных колебаний. Звуку каждого инструмента сопутствуют дополнительные колебания — обертоны. Обертон — звук, число колебаний которого в два, четыре, восемь и т. д. раз превосходит число колебаний основного тона. В зависимости от того, какой из обертонов сильнее выражен, звук инструмента получает свою особую «окраску», которую можно узнать среди массы других звуков. То же самое относится и к звукам человеческого голоса. Каждый человек имеет свой особый индивидуальный тембр, свои обертоны, свою окраску голосового звука, по которому его можно узнать, даже не видя его лица. Наибольшей возбудимостью обладает ухо к звукам с частотой колебаний в пределах от 1000 до 4000 Гц. Ниже 1000 и выше 4000 Гц возбудимость уха сильно понижается. Как же возникает ощущение звука? В 1863 г. Гельмгольц предложил резонансную теорию слуха. Но прежде несколько слов о резонансе. Предположим, что перед нами находится натянутая струна или камертон, способный совершать самостоятельные колебания и тем самым образовывать воздушные волны с определенной длиной и определенным размахом (амплитудой). Если теперь начинает действовать другой камертон, то первый, до которого доходят волны от второго, приходит в движение, производит ряд вынужденных колебаний. Однако это происходит не всегда, а только в том случае, если оба камертона настроены на один и тот же тон. Это явление носит название резонанса.

Воздушные звуковые волны, попадая в наружный слуховой проход, вызывают колебания барабанной перепонки. Далее колебания барабанной перепонки передаются через среднее ухо. Система слуховых косточек, действуя как "рычаг, усиливает звуковые колебания и передает их жидкости, находящейся между костным и перепончатым лабиринтами улитки. Звуковые колебания могут передаваться и через воздух, находящийся в среднем ухе. Согласно резонансной теории, колебания эндолимфы вызывают колебания основной пластинки, волокна которой имеют разную длину, настроены на разные тоны и представляют собой набор резонаторов, звучащих в унисон различным звуковым колебаниям. Наиболее короткие волны воспринимаются у основания улитки, а наиболее длинные — у верхушки. При колебании соответствующих резонирующих участков основной пластинки колеблются и расположенные на ней чувствительные волосковые клетки. Мельчайшие волоски этих клеток прикасаются при колебании к покровной пластинке и деформируются, что вызывает возбуждение волосковых клеток и проведение центростремительных импульсов по волокнам улиткового нерва в центральную нервную систему. Так как полной изоляции волокон основной мембраны нет, поэтому одновременно приходят в колебательное движение и соседние волокна, что соответствует обертонам. Исследование электрических потенциалов волокон улиткового нерва обнаружило, что каждое из составляющих его волокон отвечает на звук определенной частоты. Это подтверждает, что анализ различения звука происходит- уже в рецепторной части звукового анализатора. Справедливость резонансной теории была подтверждена опытами по выработке условных рефлексов у собак на определенную частоту звука с последующим разрушением соответствующих участков кортиева органа. Однако резонансная теория слуха не может объяснить многие явления в восприятии звука. Если принять, что основная мембрана представляет собой набор резонаторов, то как объяснить огромный диапазон частот, воспринимаемых ею, от 16 до 20 000 Гц? Если принять положения резонансной теории, то упругость основной мембраны при восприятии такого диапазона частот в разных участках должна изменяться 10 000 раз. Не укладываются в рамки этой теории и другие факты.

Для ответа на эти вопросы было предположено, что на определенную частоту резонируют не только определенные, но и соседние волокна, а также находящаяся в улитке лимфа. Адаптация. При длительном действии сильных звуков возбудимость звукового анализатора понижается, а при длительном пребывании в тишине возбудимость возрастает. Это адаптация. Наибольшая адаптация наблюдается в 30не более высоких звуков. Чрезмерный шум не только ведет к потере слуха, но и вызывает психические нарушения у людей. Реакция на шум может проявляться и в деятельности внутренних органов, но особенно в сердечнососудистой системе. При сильном шуме снижается работоспособность человека. Специальными опытами на животных доказана возможность появления «акустического шока» и «акустических судорог», иногда смертельных. Когда под влиянием некоторых болезней уха человек становится глухим, современная медицина дает возможность вернуть больному хотя бы частично слух, используя для этого костную проводимость звука. Человек способен воспринимать звуковую вибрацию главным образом височной костью, в которой заключена улитка с кортиевым органом. Небольшой прибор — звукоусилитель воздушных волн — помещают в карман пациента, а чувствительный приемник вкладывают ему в ухо. В результате такой больной начинает воспринимать и различать усиленные прибором колебания. Возрастные особенности слухового анализатора. Несмотря на раннее развитие слухового анализатора, орган слуха у новорожденных детей еще не вполне развит, и нередко считают, что ребенок рождается глухим. Такое мнение ошибочно. Орган слуха функционирует со дня рождения. У новорожденных имеет место относительная глухота, которая связана с особенностями строения их уха. Наружный слуховой проход у них короткий и узкий, и в первое время расположен вертикально. У детей до одного года наружный слуховой проход состоит из хрящевой ткани, и только в последующие годы основа наружного слухового прохода окостеневает. Барабанная перепонка толще, чем у взрослых, и расположена почти горизонтально. Полость среднего уха у новорожденных заполнена амниотической жидкостью, что затрудняет колебания слуховых косточек. Постепенно эта жидкость рассасывается и вместо нее из носоглотки через слуховую (евстахиеву) трубу проникает воздух. Слуховая труба у детей шире и короче, чем у взрослых, что создает особые условия для попадания микробов, слизи и жидкости при срыгивании, рвоте, насморке в полость среднего уха. Этим объясняется довольно частое у детей воспаление среднего уха (отит).

Новорожденный ребенок реагирует на громкие звуки вздрагиванием, изменением дыхания, прекращением плача. Вполне отчетливым слух у детей становится к концу 2-го — началу 3-го месяца. На втором месяце жизни ребенок дифференцирует качественно различные звуки, в 3—4 месяца различает высоту звука в пределах от 1 до 4 октав, в 4—5 месяцев звуки становятся условнорефлекторными раздражителями, хотя условные пищевые и оборонительные рефлексы на звуковые раздражители вырабатываются с 3—5 недель жизни ребенка. К 1—2 годам дети дифференцируют звуки, разница между которыми составляет 1—2, а к 4—5 годам даже 3/4 и 1/2 музыкального тона. Острота слуха определяется наименьшей силой звука, которая может вызвать звуковое ощущение (порог слышимости). У взрослого человека порог слышимости лежит в пределах 10—12 децибел, у детей 6—9 лет — 17—24 дб, у 10—12-летних детей — 14—19 дб. Наибольшая острота слуха достигается к среднему и старшему школьному возрасту (14—19 лет). Низкие тоны дети воспринимают лучше, чем высокие. В развитии слуха у детей большое значение имеет общение со взрослыми. У детей надо развивать слух слушанием музыки, обучением игре на музыкальных инструментах, пением. Во время прогулок следует приучать детей слушать шум леса, пение птиц, шорох листьев, плеск моря. Для слуха детей вредны чрезмерно сильные звуки. Это может привести к стойкому снижению слуха и даже полной глухоте. Вестибулярный аппарат. Вестибулярный аппарат помещается во внутреннем ухе и состоит из полукружных каналов, располагающихся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и двух мешочков — овального и круглого, расположенных ближе к улитке (рис. 35).

На внутренней поверхности мешочков имеются волосковые клетки. Волоски расположены в студенистой массе, которая содержит многочисленные известковые кристаллы — отолиты. В расширениях полукружных каналов (ампулах) находится по костному гребешку серповидной формы. К нему непосредственно прилегает перепончатый лабиринт и скопление двух родов клеток: опорных и чувствительных, снабженных волосками. Полукружные каналы заполнены зндолимфой. Раздражителями отолитового аппарата являются ускоряющееся или замедляющееся движение тела, тряска, качка и наклон тела или головы в сторону, вызывающие давление отолитов на волоски рецепторных клеток. Раздражителем рецепторов полукружных каналов является ускоренное или замедленное вращательное движение в какой-либо плоскости. Импульсы, идущие от отолитового аппарата и полукружных каналов, делают возможным анализ положения головы в пространстве и изменений скорости и направления движений. Тонкое ощущение положения тела в пространстве, различение вращательных движений необходимы летчикам, космонавтам. Человек с поврежденными каналами не может уверенно стоять и ходить. Если попросить больного, страдающего расстройством функции органов равновесия, закрыть глаза и пальцем коснуться кончика своего носа, он может промахнуться. Усиленное раздражение вестибулярного аппарата сопровождается учащением или замедлением сокращений сердца, дыхания, рвотой, усиленным потоотделением. При повышенной возбудимости вестибулярного аппарата в условиях морской качки наступают признаки «морской болезни», которые характеризуются вышеперечисленными вегетативными расстройствами. Аналогичные изменения наблюдаются при полетах, поездках в поезде и автомобиле. Постепенной тренировкой на специальном вращающемся кресле или раскачивании на специальных качелях можно повысить выносливость вестибулярного аппарата к раздражениям.

НАЧЕНИЕ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА

К системе органов движения относят кости (скелет), связки, суставы и мышцы. Кости, связки и суставы являются пассивными элементами органов движения. Активной частью аппарата движения являются мышцы. Система органов движения — единое целое: каждая часть и орган формируются и функционируют в постоянной связи и взаимодействии друг с другом. Скелет служит опорой и защитой всего тела и отдельных органов, а многие кости являются еще и мощными рычагами, с помощью которых совершаются разнообразные движения тела и его частей в пространстве. Мышцы приводят в движение всю систему костных рычагов. Скелет образует структурную основу тела и определяет в значительной мере его размер и форму. Такие части скелета, как череп, грудная клетка и таз, позвоночный столб, служат вместилищем и защитой жизненно важных органов — мозга, легких, сердца, кишечника и др. Еще недавно считалось, что роль скелета в организме человека ограничена функцией опоры тела и участием в движении. Отсюда произошел термин «опорно-двигательный аппарат». В настоящее время установлено, что функции скелета значительно шире. Скелет активно участвует в обмене веществ, в частности в поддержании на определенном уровне минерального состава крови. Кроме того, ряд веществ, входящих в состав костей (кальций, фосфор, лимонная кислота и др.), при необходимости легко вступает в обменные реакции. Большинство мышц прикрепляется к костям. Мышцы включают кости скелета в движение и совершают работу. Многие мышцы, окружая полости тела, защищают внутренние органы.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СКЕЛЕТЕ

Форма костей. В организме человека насчитывают более 200 костей. У взрослого человека скелет составляет около 18% общей массы тела, у новорожденного — около 14%. В состав скелета входят кости различной величины и формы. По форме различают кости длинные, короткие, широкие и смешанные.

Длинные кости находятся в скелете конечностей. Короткие кости расположены в запястье и предплюсне, т. е. там, где одновременно необходимы большая прочность и подвижность скелета. Широкие, или плоские, кости образуют стенки полостей, в которых находятся внутренние органы (тазовая кость, кости мозгового черепа). Смешанные кости имеют различную форму. Соединения костей. Различают неподвижные, малоподвижные и подвижные соединения костей, или суставы. Неподвижное соединение костей происходит путем их срастания. Движения при этом крайне ограничены или вовсе отсутствуют. Неподвижность костей мозгового черепа, например, достигается тем, что многочисленные выступы одной кости входят в соответствующее углубление другой. Такое соединение костей получило название шва. Небольшая подвижность достигается упругими хрящевыми прокладками между костями. Такие прокладки находятся между отдельными позвонками. При сокращении мышц эти прокладки сжимаются и позвонки сближаются. При ходьбе, беге, прыжках хрящ действует как амортизатор, смягчая резкие толчки и предохраняя тело от сотрясения. Подвижные соединения костей встречаются чаще, они обеспечиваются истинными суставами (рис. 36). Сочленяющиеся концы костей покрыты гиалиновым хрящом толщиной 0,2—0,6 мм. Этот хрящ эластичен, имеет гладкую блестящую поверхность, что значительно уменьшает трение между костями и тем самым облегчает их движение. Область сочленения костей окружена суставной сумкой (капсулой) из очень плотной соединительной ткани. Наружный, фиброзный слой капсулы крепкий и прочно соединяет между собой сочленяющиеся кости. Внутренний слой капсулы покрыт синовиальной оболочкой, выстилающей полость сустава. Синовиальная жидкость, находящаяся в полости сустава, действует как смазка и также способствует уменьшению трения. Снаружи сустав укреплен связками.

Строение кости. Каждая кость — сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных и лимфатических сосудов и нервов. Кость, за исключением соединяющихся поверхностей, покрыта надкостницей. Это тонкая соединительнотканная оболочка, которая богата нервами и сосудами, проникающими из нее в кость через особые отверстия. К надкостнице прикрепляются связки и мышцы. Внутренний слой надкостницы состоит из клеток, которые растут и размножаются, обеспечивая рост кости в толщину, а при переломах — образование костной мозоли. Если распилить трубчатую кость вдоль длинной оси, то можно увидеть (рис. 37), что на поверхности расположено плотное, или компактное, вещество, а под ним, в глубине,— губчатое. В коротких костях, например позвонках, преобладает губчатое вещество. Толщина слоя компактного вещества разная и зависит от нагрузки, испытываемой костью. Губчатое вещество образовано очень тонкими костными перекладинами. Перекладины ориентированы параллельно линиям основных напряжений, что позволяет кости выдерживать большие нагрузки. Плотный слой кости имеет пластинчатое строение, напоминающее систему вставленных друг в друга цилиндров. Это придает кости крепость и легкость. Клетки костной ткани лежат между пластинками костного вещества. Костные пластинки — это межклеточное вещество костной ткани. Трубчатая кость состоит из тела — диафиз — и двух концов, или эпифизов. На эпифизах расположены суставные поверхности, покрытые хрящом, участвующим в образовании сустава.

На поверхности костей располагаются бугры, бугорки, борозды, гребни, вырезки, отверстия, где прикрепляются сухожилия мышц или проходят сосуды и нервы. Химический состав кости. Высушенная и обезжиренная кость содержит 30% органических веществ, 60% минеральных веществ, 10%составляет вода. Среди органических веществ кости — волокнистый белок (коллаген), углеводы и многие ферменты. Минеральные вещества кости представлены солями кальция, фосфора, магния, обнаружены многие микроэлементы (алюминий, фтор, марганец, свинец, стронций, уран, кобальт, железо, молибден и др.). У взрослого человека в скелете сосредоточено около 1200 г кальция, 530 г фосфора, 11 г магния; 99% всего кальция, имеющегося в теле, человека, содержится в костях. Если поместить кость на несколько суток в раствор кислоты, то она, хотя и сохранит свою форму, становится мягкой настолько, что ее можно завязать в узел, так как теперь в кости отсутствуют соли кальция. Кость, прокаленная на огне, лишается органических веществ и делается хрупкой. У детей в костной ткани преобладают органические вещества; их скелет гибкий, эластичный, в связи с чем легко деформируется, искривляется при длительной и тяжелой нагрузке и неправильных положениях тела. С возрастом содержание минеральных веществ в костях увеличивается, отчего кости становятся хрупкими и чаще ломаются. 'Органические и минеральные вещества делают кость прочной, твердой и упругой. Кроме того, прочность кости обеспечивается ее структурой, расположением костных перекладин губчатого вещества в соответствии с направлением сил давления и растяжения. Кость в 30 раз тверже кирпича и в 2,5 раза тверже гранита. Кость прочнее дуба. По прочности она в 9 раз превосходит свинец и почти так же прочна, как чугун. Бедренная кость человека в вертикальном положении выдерживает давление груза до 1,5 т, а большеберцовая кость — до 1,8 т. Рост костей. В эмбриональном периоде развития скелет закладывается как соединительнотканное образование. Еще до рождения ребенка соединительная ткань заменяется хрящевой, после чего происходит постепенное разрушение хряща и образование вместо него костной ткани. Процесс окостенения очень длителен, протекает в течение всего периода развития организма.

У растущего организма концы длинных костей — эпифизы—? долго остаются хрящевыми. Молодые кости растут в длину за счет хрящей, расположенных между их концами и телом. К моменту окончания роста костей хрящи замещаются костной тканью. За период роста в костях ребенка количество воды сокращается, а количество минеральных веществ увеличивается. Содержание органических веществ при этом уменьшается. Развитие скелета у мужчин заканчивается к 20—24 годам. При этом прекращается рост костей в длину, а их хрящевые части заменяются костной тканью. Развитие скелета у женщин заканчивается на 2—3 года раньше.

ЧАСТИ СКЕЛЕТА

Скелет туловища. Скелет туловища состоит из позвоночного столба и грудной клетки. Позвоночный столб (рис. 38, А, Б) человека состоит из 33—34 позвонков. В нем различают отделы: шейный, состоящий из 7 позвонков, грудной — из 12 позвонков, поясничный — из 5 позвонков, крестцовый — из 5 позвонков и копчиковый — из 4—5 позвонков. У взрослого человека крестцовые позвонки срастаются в одну кость — крестец, а копчиковые — в копчик. Позвоночный столб занимает около 40% длины тела и является основным его стержнем, опорой. Позвоночные отверстия всех позвонков образуют позвоночный канал, в котором помещается спинной мозг. К отросткам позвонков прикрепляются мышцы. Между позвонками расположёны межпозвоночные диски из волокнистого хряща; они способствуют подвижности позвоночного столба. С возрастом меняется высота дисков.

Процесс окостенения позвоночного столба начинается во внутриутробном периоде. После рождения появляются новые точки окостенения. До 14 лет окостеневшими являются только средние части тел позвонков. Полное окостенение отдельных позвонков заканчивается к 21—23 годам. До 1,5 года позвоночный столб растет равномерно, с 1,5 до 3 лет относительно замедляется рост шейных и верхних грудных позвонков, а в 10 лет энергично растут поясничные и нижние грудные позвонки. У новорожденного ребенка позвоночный столб почти прямой, характерные для взрослого человека изгибы только намечаются и развиваются постепенно. Первым появляется шейный лордоз (изгиб, направленный выпуклостью вперед) — в 6—7 недель, когда ребенок начинает держать головку. К шести месяцам, когда ребенок начинает сидеть, образуется грудной кифоз (изгиб, направленный выпуклостью назад). Когда ребенок начинает стоять и ходить, образуется поясничный лордоз (рис. 39). С образованием поясничного лордоза центр тяжести перемещается кзади, препятствуя падению тела при вертикальном положении.

К году имеются уже все изгибы позвоночника. Но образовавшиеся изгибы не фиксированы и исчезают при расслаблении мускулатуры. К семи годам уже имеются четко выраженные шейный и грудной изгибы, фиксация поясничного изгиба происходит позже (в 12—14 лет). Изгибы позвоночного столба составляют специфическую особенность человека и возникли в связи с вертикальным положением тела. Благодаря изгибам позвоночный столб пружинит. Удары и толчки при ходьбе, беге, прыжках ослабляются и затухают, что предохраняет мозг от сотрясений. Искривление позвоночного столба в сторону (сколиоз) нередко развивается у детей со слабым физическим развитием, в результате длительного сидения за столом или партой, при неправильной посадке, особенно при письме, при несоответствии размеров мебели пропорциям тела школьников. При наличии бокового искривления позвоночника возникает также вращение его вокруг вертикальной оси (скручивание). Вслед за искривлением грудного отдела позвоночника происходит скручивание соединенных с позвоночником ребер. Это ведет к деформации грудной клетки. Следует иметь в виду, что вначале сколиоз носит характер нестойкого дефекта осанки и если вовремя обратить внимание ребенка, то этот дефект легко корригируется самим ребенком. Если вовремя не обратить внимание на этот дефект, то дефект осанки сохраняется ребенком постоянно, что приводит к изменениям в мышцах и связках туловища, а затем и костной части позвоночного столба. Грудная клетка. Грудная клетка образует костную основу грудной полости. Состоит из грудины, 12 пар ребер, соединенных сзади с позвоночным столбом. Грудная клетка защищает сердце, легкие, печень и служит местом прикрепления дыхательных мышц и мышц верхних конечностей. Грудина — плоская непарная кость, состоящая из рукоятки (верхняя часть), тела (средняя часть) и мечевидного отростка. Между этими частями располагаются хрящевые прослойки, которые к 30 годам окостеневают. Срастание отрезков грудины идет постепенно: нижние отрезки грудины срастаются в 15—16 лет, а верхние — только к 21—25 годам. Окостенение мечевидного отростка заканчивается к 30 годам.

В первые годы жизни грудная клетка сжата с боков и имеет форму конуса, ее переднезадний размер больше поперечного. В связи с усиленным ростом ребер, развитием легких грудная клетка постепенно расширяется и к 12—13 годам она приобретает такую же форму, как и у взрослого человека. У взрослого человека грудная клетка широкая, с преобладающим поперечным размером, что связано с вертикальным положением тела, при котором внутренности давят своей тяжестью в направлении, параллельном грудине. Форма грудной клетки меняется. Под влиянием физических упражнений она может стать шире и объемистее. При длительной неправильной посадке, когда ребенок опирается грудью о край стола или крышки парты, может произойти деформация грудной клетки, что нарушает развитие сердца, крупных сосудов и легких. Скелет конечностей. В верхней части спины расположены две плоские треугольной формы кости — лопатки; они связаны с позвоночным столбом и ребрами при помощи мышц. Каждая лопатка соединяется с ключицей, а последняя, в свою очередь, с грудиной и ребрами. Лопатки и ключицы образуют пояс верхних конечностей. Скелет свободной верхней конечности образован плечевой костью, подвижно соединенной с лопаткой, предплечья, состоящего из лучевой и локтевой костей, и костей кисти. В состав кисти входят мелкие кости запястья, пять длинных костей пясти и кости пальцев кисти. Кости запястья образуют свод, обращенный вогнутостью к ладони. У новорожденного они только намечаются; постепенно развиваясь, они становятся ясно видимы только к семи годам, а процесс их окостенения заканчивается значительно позднее (в 10—13 лет). К этому времени заканчивается окостенение фаланг пальцев. В связи с этим быстрое (беглое) письмо детям младших классов не удается. Особое значение у человека имеет I палец в связи с трудовой функцией. Он обладает большой подвижностью и противопоставлен всем остальным пальцам. Постоянные физиологические нагрузки или игра на музыкальных инструментах с раннего возраста задерживают процесс окостенения фаланг пальцев, что приводит к их удлинению («пальцы музыканта»). Пояс нижних конечностей состоит из крестца и неподвижно соединенных с ним двух тазовых костей. Тазовые кости у новорожденного состоят каждая из трех костей, сращение которых начинается у детей с 5—6 лет, и примерно к 17—18 годам они уже сращены.

В подростковом возрасте происходит постепенное срастание крестцовых позвонков в единую кость — крестец. У девочек при резких прыжках с большой высоты, при ношении обуви на высоких каблуках несросшиеся кости таза могут сместиться, что приведет к неправильному сращению их и, как следствие, сужению выхода из полости малого таза, что может в дальнейшем весьма затруднить прохождение плода при родах. После девяти лет отмечаются различия в форме таза у мальчиков и девочек: у мальчиков таз более высокий и узкий, чем у девочек. Тазовые кости имеют круглые впадины, куда входят головки бедренных костей ног. Скелет свободной нижней конечности состоит из бедренной кости, двух костей голени — большеберцовой и малоберцовой и костей стопы. Стопа образована костями предплюсны, плюсны и фалангов пальцев стопы. Бедренная кость — самая большая и длинная трубчатая кость человека. С топа человека образует свод, который опирается на пяточную кость и на передние концы костей плюсны. Различают продольный и поперечный своды стопы. Продольный, пружинящий свод стопы присущ только человеку, и его формирование связано с прямохождением. По своду стопы равномерно распределяется тяжесть тела, что имеет большое значение при переносе тяжестей. Свод действует как пружина, смягчая толчки тела при ходьбе. У новорожденного ребенка сводчатость стопы не выражена, она формируется позже, когда ребенок начинает ходить. Сводчатое расположение костей стопы поддерживается большим количеством крепких суставных связок. При длительном стоянии и сидении, переносе больших тяжестей, при ношении узкой обуви связки растягиваются, что приводит к уплощению стопы. И тогда говорят, что развилось плоскостопие (рис. 40). Заболевание рахитом также может способствовать развитию плоскостопия.

Неблагоприятно сказывается на состоянии стопы постоянное пребывание детей в помещении в утепленной и валяной обуви (т.е. мягкой), так как это расслабляет мышцы стопы. При плоскостопии нарушается осанка, из-за ухудшения кровоснабжения быстро наступает утомление нижних конечностей, часто сопровождающееся хромотой, болями, а иногда и судорогами. Для профилактики плоскостопия рекомендуют ходьбу босиком по неровной поверхности, по песку, что способствует укреплению свода стопы. Упражнения для мышц ног, особенно для мышц стопы, ходьба на цыпочках, прыжки в длину и высоту, бег, игра в футбол, волейбол и баскетбол, плавание предупреждают развитие плоскостопия. Череп. Череп — скелет головы. Различают два отдела черепа: мозговой, или черепную коробку, и лицевой, или кости лица. Мозговой череп является вместилищем головного мозга. В состав мозгового отдела черепа входят непарные кости (затылочная, клиновидная, лобная, решетчатая) и парные (теменные и височные). Клиновидная и решетчатая кости расположены на границе мозгового и лицевого отделов. Все кости мозгового черепа соединены неподвижно. Внутри височной кости находится орган слуха, к нему ведет широкое слуховое отверстие. Через большое отверстие затылочной кости полость черепа соединяется с позвоночным каналом. В лицевом отделе черепа большинство костей парные: верхнечелюстные, носовые, слезные, скуловые, нёбные и нижние носовые раковины. Непарных костей три: сошник, нижняя челюсть и подъязычная кость. Нижняя челюсть — единственная подвижная кость в черепе. У детей в раннем возрасте мозговая часть черепа более развита, чем лицевая. Наиболее сильно кости черепа растут в течение первого года жизни. С возрастом, особенно с 13—14 лет, лицевой отдел растет более энергично и начинает преобладать над мозговым. У новорожденного объем мозгового черепа в 8 раз больше лицевого, а у взрослого в 2—2,5 раза. У новорожденного черепные кости соединены друг с другом мягкой соединительнотканной перепонкой. Эта перепонка особенно велика там, где сходятся несколько костей.

Это — роднички (рис. 41). Роднички располагаются по углам обеих теменных костей, образуя непарные лобный и затылочный и парные передние боковые и задние боковые роднички. Благодаря родничкам кости крыши черепа могут заходить своими краями друг на друга. Это имеет большое значение при прохождении головки плода по родовым путям. Малые роднички зарастают к 2—3 месяцам, а наибольший — лобный — легко прощупывается и зарастает лишь к полутора годам.

МЫШЕЧНАЯ СИСТЕМА

Общие сведения о мышцах. В организме человека насчитывается около 600 скелетных мышц. Мышечная система составляет значительную часть общей массы тела человека. Если у новорожденных масса всех мышц составляет 23% массы тела, а в 8 лет — 27%, то в 17—18 лет она достигает 43—44%, а у спортсменов с хорошо развитой мускулатурой — даже 50%. Отдельные мышечные группы растут неравномерно. У грудных детей прежде всего развиваются мышцы живота, позднее — жевательные. К концу первого года жизни в связи с ползанием и началом ходьбы заметно растут мышцы спины и конечностей. За весь период роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз. В период полового созревания (12—16 лет) наряду с удлинением трубчатых костей удлиняются интенсивно и сухожилия мышц. Мышцы в это время становятся длинными и тонкими, а подростки выглядят длинноногими и длиннорукими. В 15—18 лет продолжается дальнейший рост поперечника мышц. Развитие мышц продолжается до 25—30 лет. Мышцы ребенка бледнее, нежнее и более эластичны, чем мышцы взрослого человека. Строение мышц. В мышце различают среднюю часть — брюшко, состоящее из мышечной ткани, и сухожилие, образованное плотной соединительной тканью. С помощью сухожилий мышцы прикрепляются к костям, однако некоторые мышцы могут прикрепляться и к различным органам (глазному яблоку), к коже (мышцы лица и шеи) и т. д.

В мышцах новорожденного сухожилия развиты слабо. Лишь к 12—14 годам устанавливаются те мышечно-сухожильные отношения, которые характерны для мышц взрослого. Каждая мышца состоит из большого количества поперечнополосатых мышечных волокон (рис. 42), расположенных параллельно и связанных между собой прослойками рыхлой соединительной ткани в пучки. Вся мышца снаружи покрыта тонкой соединительной оболочкой — фасцией. Содержимое мышечных волокон состоит из саркоплазмы, в которой располагаются сократительные нити — миофибриллы, а также митохондрии и другие органоиды клетки. Мышцы богаты кровеносными сосудами, по которым кровь приносит к ним питательные вещества и кислород, а выносит продукты обмена. Имеются в мышцах и лимфатические сосуды. В мышцах расположены нервные окончания — рецепторы, которые воспринимают степень сокращения и растяжения мышцы. Форма и величина мышц зависит от выполняемой ими работы. Различают мышцы длинные, широкие, короткие и круговые. Длинные мышцы располагаются на конечностях, короткие — там, где размах движения мал (например, между позвонками). Широкие мышцы располагаются преимущественно на туловище, в стенках полостей тела (мышцы живота, спины, груди). Круговые мышцы располагаются вокруг отверстий тела и при сокращении суживают их. Такие мышцы называют сфинктерами. По функции различают мышцы — сгибатели, разгибатели, приводящие и отводящие мышцы, а также мышцы, вращающие внутрь и наружу. Основные группы мышц человеческого тела. К мышцам туловища относятся мышцы грудной клетки, живота и спины. Мышцы, располагающиеся между ребрами,— межреберные, а также другие мышцы грудной клетки участвуют в функции дыхания, их называют дыхательными. К их числу принадлежит и диафрагма (она отделяет грудную полость от брюшной).

Мощно развитые мышцы груди приводят в движение и укрепляют на туловище верхние конечности (большая и малая грудные, передняя зубчатая мышцы). Мышцы живота выполняют различные функции. Они образуют стенку брюшной полости и благодаря своему тонусу удерживают внутренние органы от смещения, опускания, выпадения. Сокращаясь, мышцы живота действуют на внутренние органы в качестве брюшного пресса, что способствует выделению мочи, кала, а также родовому акту. Сокращение мышц брюшного пресса способствует движению крови в венозной системе, осуществлению дыхательных движений. Мышцы живота участвуют в сгибании позвоночного столба вперед. При слабости мышц живота может произойти не только опущение органов брюшной полости, но и образование грыж. При грыжах происходит выход внутренних органов — кишечника, желудка, большого сальника из брюшной полости под кожу живота. К мышцам брюшной стенки относятся прямая мышца живота, пирамидальная мышца, квадратная мышца поясницы и широкие мышцы живота — наружная и внутренняя косые и поперечная. По средней линии живота тянется плотный сухожильный тяж. Это белая линия. По бокам от белой линии располагается прямая мышца 5кивота с продольным направлением волокна. На спине расположены многочисленные мышцы вдоль позвоночного столба. Это глубокие мышцы спины. Они прикрепляются главным образом к отросткам позвонков. Эти мышцы участвуют в движениях позвоночного столба назад и в сторону. К поверхностным мышцам спины относятся трапециевидная мышца и широчайшая мышца спины. Они участвуют в движениях верхних конечностей и грудной клетки. Среди мышц головы различают жевательные мышцы и мимические. К жевательным мышцам относятся височная, жевательная, крыловидные. Сокращения этих мышц вызывают сложные жевательные движения нижней челюсти. Мимические мышцы одним, а иногда и двумя своими концами прикрепляются к коже лица. При сокращении они смещают кожу, вызывая соответствующую мимику, т.е. то или иное выражение лица. Круговые мышцы глаза и рта также относятся к числу мимических мышц. Мышцы шеи запрокидывают голову, наклоняют ее и поворачивают. Лестничные мышцы поднимают ребра, участвуя во вдохе. Мышцы, прикрепленные к подъязычной кости, при сокращении изменяют положение языка и гортани при глотании и произнесении различных звуков.

Пояс верхних конечностей соединяется с туловищем лишь в области грудино-ключичного сустава. Укреплен пояс верхних конечностей мышцами туловища (трапециевидная, малая грудная, ромбовидная, передняя зубчатая и мышца, поднимающая лопатку). Мышцы пояса конечностей приводят в движение верхнюю конечность в плечевом суставе. Среди них важнейшая — дельтовидная мышца. При сокращении эта мышца сгибает руку в плечевом суставе и отводит руки до горизонтального положения. В области плеча спереди расположена группа мышц — сгибателей, сзади — разгибателей. Среди мышц передней группы — двуглавая мышца плеча, задней — трехглавая мышца плеча. Мышцы предплечья на передней поверхности представлены сгибателями, на задней — разгибателями. Среди мышц кисти — длинная ладонная мышца, сгибатели пальцев. Мышцы, расположенные в области пояса нижних конечностей, приводят в движение ногу в тазобедренном суставе, а также позвоночный столб. В переднюю группу мышц входит одна крупная мышца — подвздошно-поясничная. Среди задненаружной группы мышц тазового пояса — большая, средняя и малая ягодичные мышцы. Ноги имеют более массивный скелет, чем руки; их мускулатура обладает большой силой, но вместе с тем меньшим разнообразием и ограниченным размахом движений. На бедре спереди располагается самая длинная в человеческом теле (до 50 см) портняжная мышца. Она сгибает ногу в тазобедренном и коленном суставах. Четырехглавая мышца бедра лежит глубже портняжной мышцы, облегая бедренную кость почти со всех сторон. Основная функция этой мышцы — разгибание коленного сустава. При стоянии четырехглавая мышца не дает коленному суставу сгибаться. На задней поверхности голени располагается икроножная мышца, которая сгибает голень, сгибает и несколько вращает наружу стопу. Сократимость как основное свойство мышц. Основными физиологическими свойствами мышц являются возбудимость, проводимость и сократимость. Сократимость мышц проявляется или в укорочении мышцы, или в развитии напряжения. В условиях эксперимента в ответ на одиночное раздражение мышца отвечает одиночным сокращением. В организме человека и животных мышцы получают из центральной нервной системы не одиночные импульсы, а серию импульсов, в результате чего мышца отвечает сильным и длительным сокращением.

Такое сокращение мышц называют тетаническим, или тетанусом. Сокращаясь, мышцы выполняют работу. Работа мышц зависит от их силы. Мышца тем сильнее, чем больше в ней мышечных волокон, т. е. чем она толще. При пересчете на 1 см2 поперечного сечения мышца способна поднять груз до 10 кг. Сила мышц зависит и от особенностей прикрепления их к костям. Кости вместе с прикрепляющимися к ним мышцами являются своеобразными рычагами, и мышца может развивать тем большую силу, чем дальше от точки опоры рычага и ближе к точке приложения силы тяжести она прикрепляется. Человек может длительное время сохранять одну и ту же позу. Это статическое напряжение мышц. К статическим усилиям относятся стояние, держание головы в вертикальном положении и др. При статическом усилии мышца находится в состоянии напряжения. При некоторых упражнениях на кольцах, параллельных брусьях, при удержании поднятой штанги статическая работа требует одновременного сокращения почти всех мышечных волокон и, естественно, может быть очень непродолжительной из-за развивающегося утомления. При динамической работе поочередно сокращаются различные группы мышц. Мышцы, производящие динамическую работу, быстро сокращаются и, работая с большим напряжением, скоро утомляются. Но обычно различные группы мышечных волокон при динамической работе сокращаются поочередно, что дает возможность мышце длительное время совершать работу. Нервная система, управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это дает им возможность работать экономно, с высоким коэффициентом полезного действия. Для каждого вида мышечной деятельности можно подобрать некоторый средний (оптимальный) ритм и величину нагрузки, при которых работа станет максимальной, а утомление будет развиваться постепенно. Работа мышц — необходимое условие их существования. Длительная бездеятельность мышц ведет к их атрофии и потере ими работоспособности. Тренировка, т.е. систематическая, нечрезмерная работа мышц, способствует увеличению их объема, возрастанию силы и работоспособности, что важно для физического развития всего организма.

Мышечный тонус. Мышцы человека даже в состоянии покоя несколько сокращены. Это состояние длительно удерживаемого напряжения называют тонусом мышц. Во время сна, при наркозе тонус мышц несколько снижается, тело расслабляется. Полностью исчезает мышечный тонус только после смерти. Тонические сокращения мышц не сопровождаются утомлением, благодаря им внутренние органы удерживаются в нормальном положении. Величина тонуса мышц находится в зависимости от функционального состояния центральной нервной системы. Тонус скелетных мышц связан с поступлением к мышце следующих друг за другом с большим интервалом нервных импульсов из двигательных нейронов спинного мозга. Активность этих нейронов поддерживается импульсами из вышележащих отделов центральной нервной системы, а также от рецепторов, находящихся в самих мышцах (проприорецепторов). Тонус мышц играет важную роль в осуществлении координации движений. У новорожденных детей преобладает тонус сгибателей руки; у детей 1—2 месяцев преобладает тонус мышц-разгибателей, у детей 3—5 месяцев — равновесие тонуса мышц-антагонистов. Повышенный тонус мышц у новорожденных детей и в первые месяцы их жизни связывают с повышенной возбудимостью красных ядер среднего мозга. По мере функционального созревания пирамидной системы и коры больших полушарий головного мозга тонус мышц снижается. Повышенный тонус мышц ног новорожденного во втором полугодии жизни ребенка постепенно снижается, что является необходимой предпосылкой для развития ходьбы. Утомление. После длительной, а также во время напряженной работы происходит снижение работоспособности мышц, которая восстанавливается после отдыха. Это физическое утомление. При резко выраженном утомлении развивается длительное укорочение мышц, их неспособность к полному расслаблению (контрактура). Развитие утомления связано прежде всего с изменениями, происходящими в нервной системе, нарушением проведения нервных импульсов в синапсах. При утомлении истощаются запасы химических веществ, служащих источниками энергии сокращения, накапливаются продукты обмена (молочная кислота и др.). Скорость наступления утомления зависит от состояния нервной системы, частоты ритма, в котором производится работа, н от величины нагрузки.

Утомление может быть вызвано неблагоприятной обстановкой. Неинтересная работа быстрее вызывает наступление утомления. Чем моложе ребенок, тем быстрее он утомляется. В грудном возрасте утомление наступает уже через 1,5—2 ч бодрствования. Дети утомляются при неподвижности, при длительном торможении движений. Физическое утомление — нормальное физиологическое явление. После отдыха работоспособность не только восстанавливается, но и часто превышает исходный уровень. Впервые И.М. Сеченов в 1903 г. показал, что восстановление работоспособности утомленных мышц правой руки происходит значительно быстрее, если в период отдыха производить работу левой рукой. В отличие от простого покоя такой отдых был назван И.М. Сеченовым активным. Чередование умственного и физического труда, динамические физкультурные паузы до занятий и во время уроков, на переменах способствуют повышению работоспособности учащихся. Развитие движений у детей. У новорожденного ребенка наблюдаются беспорядочные движения конечностей, туловища и головы. Координированные ритмические сгибания, разгибания, приведение и отведение сменяются аритмичными, некоординированными изолированными движениями. Двигательная деятельность детей формируется по механизму временных связей. Важную роль в формировании этих связей играет взаимодействие двигательного анализатора с другими анализаторами (зрительным, тактильным, вестибулярным). Нарастание тонуса затылочных мышц позволяет ребенку 1,5—2 месяцев, положенному на живот, поднимать голову. В 2,5—3 месяца развиваются движения рук в направлении к видимому предмету. В 4 месяца ребенок поворачивается со спины на бок, а в 5 месяцев перевертывается на живот и с живота на спину. В возрасте от 3 до 6 месяцев ребенок готовится к ползанию: лежа на животе все выше поднимает голову и верхнюю часть туловища и к 8 месяцам он способен проползать довольно большие расстояния. В возрасте от 6 до 8 месяцев благодаря развитию мышц туловища и таза ребенок начинает садиться, вставать, стоять и опускаться, придерживаясь руками за опору.

К концу первого года ребенок свободно стоит и, как правило, начинает ходить. Но в этот период шаги ребенка короткие, неравномерные, положение тела неустойчивое. Стараясь сохранить равновесие, ребенок балансирует руками, широко ставит ноги. Постепенно длина шага увеличивается. К четырем годам она достигает 40 см, но шаги все еще неравномерные. От 8 до 15 лет длина шага продолжает увеличиваться, а темп ходьбы снижаться. В возрасте 4—5 лет в связи с развитием мышечных групп и совершенствованием координации движений детям доступны более сложные двигательные акты: бег, прыганье, катание на коньках, гимнастические упражнения. В этом возрасте дети могут рисовать, играть на музыкальных инструментах. С возрастом увеличивается скорость бега, вплоть до 13-летнего возраста. Снижение выносливости в скоростном беге у 14—15-летних подростков, видимо, связано с периодом полового созревания. По мере роста ребенка развивается и такое движение, как прыжок. Дети раннего возраста при подпрыгивании не отрывают ног от почвы, и их движения сводятся к приседаниям и выпрямлениям тела. С трех лет ребенок начинает подпрыгивать на месте, слегка отрывая ноги от почвы. Лишь начиная с 6— 7 лет наблюдается координация нижних конечностей при прыжке. Наряду с совершенствованием координации движений при осуществлении прыжка растет его дальность. Дальность прыжка в длину с места возрастает у мальчиков до 13 лет, у девочек — до 12—13 лет. После 13 лет разница в прыжках в длину, в зависимости от пола, становится ярко выраженной, а при прыжках в высоту эта разница проявляется уже с 11 лет. Без обучения и тренировки сами по себе никогда не возникнут, не образуются такие навыки и умения, как ходьба, бег, прыжки, метание, плавание, танцевальные движения, вертикальные рабочие позы, не говоря уже о высоком искусстве управления движениями, которое имеет место в результате занятий такими видами спорта, как художественная гимнастика, фигурное катание на коньках, прыжки с трамплина, водное поло, баскетбол и др

В работах Института физиологии детей и подростков АПН СССР показано, что уже с первых лет жизни движения ребенка приобретают существенное значение в функционировании речи. Доказано, что формирование слов особенно успешно происходит при взаимодействии с двигательным анализатором.

Функция физического воспитания, состоящая в укреплении здоровья и физическом совершенствовании детей, существенно отражается и на развитии таких процессов, как мышление, внимание и память. Эта функция имеет не просто биологический смысл. Расширяются возможности человека в восприятии, переработке и использовании информации, усвоении знаний, в разностороннем изучении окружающей природы и самого себя. Физические упражнения хотя и ведущий, но не единственный фактор, оказывающий влияние на организм в сложном процессе физического воспитания. Необходимо помнить и об общем рациональном режиме, правильной организации питания, сна. Не менее существенное значение имеет закаливание и т. д. Физические упражнения совершенствуют не только мышечную систему, но и вегетативные функции (дыхание, кровообращение и др.), без которых невозможно выполнение мышечной работы. Стимулирующее действие упражнений сказывается на функциях центральной нервной системы. К настоящему времени возрастной физиологией накоплен большой фактический материал о возрастных закономерностях развития моторики детей и подростков. Достижения наук о человеке дали возможность выделить характерные периоды восприимчивости детей к обучению тем или иным двигательным действиям и этапы формирования отдельных сторон двигательной функции. Есть убедительные основания считать, что ответная реакция детского организма на тренировочную физическую нагрузку различна в разные периоды роста и развития, и она дает большой и длительно сохраняющийся эффект в определенные периоды; некоторые авторы называют их критическими или чувствительными (3. Кузнецова и др.). Самые существенные изменения двигательной функции происходят в младшем школьном возрасте (8— 12 лет). Морфологические данные свидетельствуют о том, что нервные структуры двигательного аппарата ребенка (спинной мозг, проводящие пути) созревают на самых ранних этапах онтогенеза. Что касается центральных структур двигательного анализатора, то их морфологическое дозревание происходит от 7 до 12 лет.

Интересно, что к этому же возрасту достигают полного развития чувствительные и двигательные окончания мышечного аппарата. Развитие самих мышц и их рост продолжается до 25—30 лет. Этим и объясняется то, что абсолютная сила мышц также повышается с возрастом до 25—30 лет. Сейчас можно с уверенностью говорить, что главные задачи школьного физического воспитания надо успеть как можно полнее решить за первые 8 лет обучения детей в школе, иначе мы «опоздаем», упустим самые продуктивные возрастные периоды для развития двигательных возможностей детей. Исследования показывают, что школьники 7—11 лет обладают сравнительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление. Дети этого возраста более приспособлены кратковременным скоростно-силовым упражнениям динамического характера. Однако младших школьников следует постепенно приучать к сохранению статических поз. Особое значение статические упражнения имеют для выработки и сохранения правильной осанки. Наиболее интенсивный период прироста мышечной силы у мальчиков приходится на 14—17 лет, а у девочек несколько раньше. Различия в показателях мышечной силы у мальчиков и девочек более выражено проявляются с 11 —12 лет, Максимальный прирост относительной силы, т.е. силы на килограмм массы, отмечается до 13—14 лет. Причем к этому возрасту показатели относительной силы мышц девочек значительно уступают соответствующим показателям мальчиков. Поэтому в занятиях с девочками-подростками и старше следует особенно строго дозировать интенсивность и тяжесть упражнений. Что касается другого двигательного качества — выносливости, то наблюдения говорят о еще невысокой выносливости детей 7—11 лет к динамической работе. С 11—12 лет мальчики и девочки становятся более выносливыми. Исследования показывают, что хорошим средством развития выносливости являются ходьба, медленный бег, передвижение на лыжах. К 14 годам мышечная выносливость составляет 50—70%, а к 16 годам — около 80% выносливости взрослого человека. Представляет интерес то обстоятельство, что между выносливостью к статическим нагрузкам и мышечной силой взаимосвязи нет. Вместе с тем уровень выносливости зависит, например, от степени полового созревания.

Подростковый возраст — это важнейший период, когда с помощью средств физического воспитания можно значительно поднять уровень двигательных качеств. Тем не менее биологические перестройки организма, связанные с периодом полового созревания, требуют от педагога исключительного внимания к планированию физических нагрузок. За счет интенсивного развития в 7—11 лет быстроты движений (частоты, скорости движений, времени реакции и т. д.) в подростковом возрасте школьники очень хорошо адаптируются к скоростным нагрузкам и могут показывать отличные результаты в беге, плавании, т. е. там, где быстрота движений имеет ведущее значение. В свою очередь, у младших школьников имеются все морфофункциональные предпосылки для развития такого качества, как гибкость. Большая подвижность позвоночного столба, высокая эластичность связочного аппарата обусловливают высокий прирост гибкости в 7—10 лет. К 13—-15 годам этот показатель достигает максимума. В 7-10 лет высокими темпами развивается ловкость движений. Несмотря на относительное несовершенство механизмов регуляции движений у маленьких детей, последние уже в дошкольном возрасте успешно овладевают основными элементами таких сложных действий, как плавание, катание на коньках, езда на велосипеде и т. д., но зато дети-дошкольники и младшие школьники значительно труднее усваивают навыки, связанные с точностью движений рук, точностью воспроизведения заданных усилий. Эти параметры достигают сравнительно высокого уровня развития к подростковому возрасту. К 12—14 годам происходит повышение меткости бросков, метаний в цель, точности прыжков. Однако некоторые наблюдения показывают ухудшение координации движений у подростков, что связывается с морфофункциональными преобразованиями в период полового созревания. И все же есть основания считать, что подростковый возраст располагает большими потенциальными возможностями для совершенствования двигательного аппарата. Это подтверждают яркие примеры достижений подростков в таких видах спорта, как художественная и спортивная гимнастика, фигурное катание, а также в балете, танцах, где мы наблюдаем удивительно высокие проявления координации движений. При организации физического воспитания в старших классах следует учитывать, что процесс формирования организма и у 16—17-летних школьников еще не завершен.

Поэтому для юношей и девушек, не занимающихся систематически спортом, надо дозировать нагрузки, связанные с проявлением максимальной силы и выносливости. Эти и другие факты, свидетельствующие о гетерохронном развитии двигательных качеств, следует учитывать в практике физического воспитания и стремиться, если позволяют возрастные возможности, к гармоническому развитию разных сторон моторики ребенка, подростка и юноши. Развитие моторики варьирует в весьма широких границах у детей одного и того же возраста. Вот почему физическое воспитание должно основываться на учете функциональных возможностей каждого человека. Вместе с тем, как уже отмечалось, следует учитывать и возрастные возможности. Ребенка следует обучать умениям и навыкам, которых он еще не достиг, но для достижения которых уже имеются морфофункциональные предпосылки. Другой, не менее важной проблемой является нормирование объема двигательной активности на разных этапах онтогенеза. Естественно, что чем больше движений совершает ребенок повседневно, тем больше условий имеется для развития его двигательных функций. Ребенок дошкольного возраста находится в движении, как мы знаем, почти беспрерывно за исключением периодов, отводимых на сои и еду. В связи с поступлением в школу двигательная активность Детей сокращается вдвое. За счет самостоятельной двигательной активности учащихся I—III классов реализуют уже только 50% оптимального числа движений. Существенное значение в этом возрасте приобретают организованные формы занятий физическими упражнениями. Даже у здоровых, правильно развивающихся школьников только так называемая спонтанная двигательная активность и уроки физической культуры в школе не могут обеспечить нужный суточный объем движений. Урок физической культуры компенсирует в среднем 11% необходимого суточного числа движений. Утренняя гимнастика дома, гимнастика перед началом уроков в школе, физкультпауза на уроках, подвижные игры на переменах, прогулки с подвижными играми после уроков позволяют детям 7—11 лет проявлять до 60% требуемого для них суточного объема движений.

Как показали исследования, проведенные М. В. Антроповой, физкультурные паузы дома являются не только обязательной составной частью физкультурно-оздоровительной работы в режиме дня школьника, но и необходимым мероприятием, препятствующим падению умственной работоспособности. В домашних условиях учащиеся начальных классов должны проводить физкультпаузу через 30—40 мин работы над домашним заданием. Если урок физической. культуры и физкультурно-оздоровительная работа в режиме дня являются необходимым условием, обеспечивающим более чем наполовину оптимальный суточный объем движений школьников, то внеклассные и внешкольные формы занятий физическими упражнениями должны быть организованы таким образом, чтобы ликвидировать дефицит двигательной активности школьников. Исследованиями НИИ физиологии детей и подростков АПН СССР показано, что 5—6 ч занятий физическими упражнениями в неделю (2 урока физической культуры, ежедневные физкультурно-оздоровительные формы работы, занятия в спортивной секции) благоприятствуют физическому развитию, улучшению общей физиологической и иммунной реактивности организма и являются той средней оптимальной нормой, которая необходима, чтобы утолить «голод» детей в движениях. Необходимо также широко внедрять ежедневные 15—20-минутные подвижные игры для детей I—II классов после третьего урока. В этих случаях умственная работоспособность возрастает в 3—4,5 раза, чем в случаях, если они проводятся после 1-го или 2-го урока. Для подростков тоже рекомендуется активный отдых после 3-го или 4-го урока и во второй половине дня, перед приготовлением домашних заданий. Если дать активный отдых после 5-го или 6-го урока, то наряду с ухудшением показателей работоспособности наблюдается угнетение фагоцитарной активности лейкоцитов крови. Особое внимание надо уделить плаванию. Нет необходимости доказывать важность его как жизненно необходимого навыка. Вместе с тем исследования показывают, что плавание выдвигается на одно из первых мест (из числа других средств физического воспитания) по своему оздоровительному влиянию.

РОЛЬ ФИЗИЧЕСКОГО ТРУДА И ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ В РАЗВИТИИ ДВИГАТЕЛЬНОГО АППАРАТА У ДЕТЕЙ

Осанка. Каждому человеку свойственна специфическая для него осанка, или поза, т.е. положение тела во время стояния, сидения, ходьбы и работы. Осанка обычно поддерживается статическим напряжением мышц. П ри правильной, пли стройной, осанке изгибы позвоночного столба умеренные, плечи развернуты, ноги прямые с нормальными сводами стоп (рис. 43). Люди с хорошей осанкой стройны, голова их держится прямо или слегка откинута назад, грудь несколько выступает над животом. Мышцы таких людей упруги, движения собранные, четкие. Правильная осанка наиболее благоприятна для функционирования системы органов движения и внутренних органов человека, что в конечном результате способствует повышению работоспособности. При неправильной осанке голова выдвинута вперед, грудная клетка уплощена, плечи сведены кпереди, живот выпячен, а грудь западает, ноги разогнуты в коленных суставах. Поясничный лордоз и грудной кифоз сильней подчеркнуты («круглая спина»). Часто неправильная осанка сопровождает сколиозы, т. е. боковые искривления позвоночного столба. При сколиозах плечи, лопатки и таз асимметричны.

Неправильная осанка затрудняет работу сердца, легких, желудочно-кишечного тракта; при этом уменьшается жизненная емкость легких, снижается обмен веществ, появляются головные боли, повышенная утомляемость. Осанка не относится к числу наследуемых признаков. Она начинает формироваться с раннего возраста и в течение жизни может изменяться. В основном формирование осанки происходит в 6—7 лет. Для формирования правильной осанки большое значение имеет развитие мышц туловища. Напряжение этих мышц формирует и удерживает осанку, а уменьшение их напряжения нарушает ее. У детей мышцы туловища еще слабо развиты, поэтому их осанка неустойчива. Формирование осанки — одна из задач физического воспитания школьников. Главным здесь является равномерное упражнение и гармоническое развитие всех мышечных групп. К 18 годам осанка стабилизируется, после чего исправлять ее весьма трудно. Что ведет к нарушению осанки? Детям труднее, чем взрослым, длительное время сохранять правильное положение тела при стоянии или сидении. Быстро утомляясь, дети меняют положение тела на неправильное. Это сначала ведет к нарушению осанки, а затем к ослаблению мышц спины и искривлению растущего позвоночного столба. Поэтому физические упражнения, подвижные игры, прогулки, правильно подобранная мебель, чередование видов мышечной деятельности предупреждают нарушения осанки. Не следует детям разрешать переносить тяжести. Ношение книг в портфеле может искривлять позвоночник. Предпочтительнее ученикам книги и тетради носить в заплечных ранцах. Не рекомендуется детям спать в очень мягкой или прогибающейся под тяжестью их тела кровати. Во время занятий и приема пищи надо следить за правильной посадкой детей. А это возможно лишь тогда, когда мебель соответствует росту и пропорциям тела ребенка. Значение физической культуры в развитии двигательного аппарата у детей. Мощность и величина мышц находятся в прямой зависимости от упражнений и тренировки. В процессе работы усиливается кровоснабжение мышц, улучшается регуляция их деятельности нервной системой, происходит рост мышечных волокон, т.е. увеличивается масса мускулатуры. Способность к физической работе, выносливость являются результатом тренировки мышечной системы.

Увеличение двигательной активности детей и подростков приводит к изменениям в костной системе и более интенсивному росту их тела. Под влиянием тренировки кости становятся более крепкими и устойчивыми к нагрузкам и травмам. Физические упражнения и спортивная тренировка, организованные с учетом возрастных особенностей детей и подростков, способствуют устранению нарушений осанки. Скелетные мышцы оказывают влияние на течение обменных процессов и на осуществление функций внутренних органов. Дыхательные движения осуществляются мышцами груди и диафрагмой, а мышцы брюшного пресса способствуют нормальной деятельности органов брюшной полости, кровообращения и дыхания. Сейчас все уже знают, что малоподвижный образ жизни—? гипокинезия—вреден здоровью. Избыточная масса, развивающийся склероз и связанные с ним сердечно-сосудистые нарушения — следствие гипокинезии. Разносторонняя мышечная деятельность повышает работоспособность организма, при этом уменьшаются энергетические затраты организма на выполнение работы. При систематическом выполнении физических нагрузок формируется более совершенный механизм дыхательных движений. Увеличивается глубина дыхания, повышается использование кислорода тканями организма. Под влиянием тренировок увеличивается жизненная емкость легких. Кровеносные сосуды в процессе тренировки становятся более эластичными, что улучшает условия передвижения крови. Если человек малоподвижен по роду своей работы, не занимается спортом и физической культурой, то в среднем и пожилом возрасте эластичность и сократительная способность его мышц снижается. Мышцы становятся дряблыми. В результате слабости мышц брюшного пресса происходит опущение внутренних органов и нарушается функция желудочно-кишечного тракта. Слабость мышц спины вызывает изменение осанки. Постепенно развивается сутулость. Нарушается координация движений. Благоприятный эффект, который оказывают физические упражнения на формирование здорового, сильного, выносливого человека с правильным телосложением и гармонично развитой мускулатурой, известен давно. Для нашего времени характерны широкие возможности повышения уровня физического Нет возрастного предела для занятий физической культурой. В пожилом возрасте систематическое выполнение физических упражнений препятствует отложению солей в суставах, способствует сохранению их подвижности, укрепляет связочный аппарат и мускулатуру. При этом двигательные навыки сохраняются на высоком уровне, пожилые люди с возрастом не теряют уверенности в движениях. Упражнения являются эффективным средством совершенствования двигательного аппарата человека. Они лежат в основе любого двигательного навыка и умения. Под влиянием упражнений формируются законченность и устойчивость всех форм двигательной деятельности человека. физиологический смысл упражнения сводится к образованию динамического стереотипа. В начальный период выполнения упражнения имеет место широко распространенное возбуждение в коре больших полушарий головного мозга. В деятельное состояние вовлекается большое число мышц, движения ученика неловки, суетливы, хаотичны. При этом сокращаются многочисленные мышечные группы, часто не имеющие никакого отношения к данному двигательному акту. Вследствие этого развивается торможение, снижается мышечная работоспособность. По мере упражнений широко распространенное корковое возбуждение концентрируется, образуется очаг стационарного возбуждения, концентрированного в ограниченной группе мышц, непосредственно связанных с данным упражнением или двигательным актом, отчего движения становятся более четкими, свободными, координированными и более экономичными в смысле затрат времени и энергии. На заключительной стадии образуется устойчивый стереотип, по мере повторения упражнения движения становятся автоматизированными, хорошо координированными, и они выполняются только за счет сокращения тех групп мышц, которые необходимы для данного двигательного акта. При помощи систематической тренировки достигается увеличение мощности и полезного действия мышц тела. Это увеличение достигается, с одной стороны, благодаря развитию мышц, участвующих в данной работе (тренируемые мышцы увеличиваются в объеме, в связи с чем возрастает и их сила), а также в результате изменений, которые претерпевают сердечно-сосудистая и дыхательная системы. Дыхание у тренированных людей в покое более редкое и доходит до 8—10 в мин по сравнению с 16—20 у нетренированных. Уменьшение частоты дыхания сопровождается углублением дыхания, поэтому вентиляция легких не уменьшается развития человека.

При мышечной работе легочная вентиляция может доходить до 120 л в минуту. У тренированных людей увеличение вентиляции совершается за счет углубления дыхания, тогда как у нетренированных— за счет учащения дыхания, которое остается поверхностным. Углубленное дыхание тренированных людей способствует лучшему насыщению крови кислородом.

У тренированных людей происходит уменьшение числа сердечных сокращений, но увеличивается систолический (ударный) и минутный объем крови при незначительном учащении работы сердца. У нетренированных людей минутный объем увеличивается за счет учащения сердечной деятельности при незначительном повышении систолического объема.

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Понятие о железах внутренней секреции. Как известно, имеющиеся в организме железы вырабатывают специфические вещества — секреты. Секреты могут выделяться по специальным протокам в полости тела (в ротовую полость, желудок, кишечник) либо во внешнюю среду. В таком случае говорят о внешней секреции, а железы называют железами внешней секреции. Слюнные, желудочные, сальные, потовые железы — железы внешней секреции. Но в организме есть железы, которые не имеют выводных протоков и выделяют образующиеся в них секреты прямо в кровь. Это железы внутренней секреции, или эндокринные железы (греч. endon — внутри; krinein — выделять) (рис. 44). К железам внутренней секреции относятся гипофиз, эпифиз, поджелудочная железа, щитовидная железа, надпочечники, половые, паращитовидные или околощитовидные железы, вилочковая (зобная) железа.

Поджелудочная и половые железы — смешанные, так как часть их клеток выполняет внешнесекреторную функцию, другая часть — внутрисекреторную. Половые железы вырабатывают не только половые гормоны, но и половые клетки (яйцеклетки и сперматозоиды). Часть клеток поджелудочной железы вырабатывает гормон инсулин и глюкагон, другие ее клетки вырабатывают пищеварительный поджелудочный сок. Эндокринные железы человека невелики по размерам, имеют очень небольшую массу (от долей грамма до нескольких граммов), богато снабжены кровеносными сосудами. Кровь приносит к ним необходимый строительный материал и уносит химически активные секреты. К эндокринным железам подходит разветвленная сеть нервных волокон, их деятельность постоянно контролирует нервная система.

Железы внутренней секреции функционально тесно связаны между собой, и поражение одной железы вызывает нарушение функций других желез. Роль гипоталамо-гипофизарной системы в процессах саморегуляции функции эндокринных желез. Многие клетки гипоталамуса обладают способностью к нейросекреции, т. е. в них образуются биологически активные вещества — нейрогормоны. Нейросекреторные клетки гипоталамуса имеют тело и отростки. Секрет их — гормоны полипептидной природы — формируется в виде секреторных гранул, которые поступают в аксоны клеток, перемещаются до их окончаний, где и накапливаются. Перед выделением гормона гранулы теряют свою плотность и превращаются в пузырьки. Отростки нейросекреторных клеток образуют гипоталамо-гипофизарный тракт — ножку гипофиза, по которой нейрогормоны поступают в гипофиз, изменяя активность его клеток, его секреторную деятельность. Изменение функций гипофиза через другие эндокринные железы вызывает изменение функций организма. Поясним это на примере взаимодействия гормонов передней доли гипофиза и других эндокринных желез. В передней доле гипофиза вырабатывается тиреотропный гормон, стимулирующий образование гормонов щитовидной железы. Если у животного удалить переднюю долю гипофиза и тем самым исключить продукцию тиреотропного гормона, наступает атрофия (перерождение) щитовидной железы и возникает дефицит тиреотропных гормонов. Таким образом, между гипофизом и щитовидной железой осуществляется прямая связь, выражающаяся в стимуляции тиреотропным гормоном внутрисекреторной функции щитовидной железы. С другой стороны, повышение уровня гормонов щитовидной железы свыше нормального предела тормозит образование тиреотропного гормона гипофиза, благодаря чему реализуется обратная отрицательная связь между щитовидной железой и секрецией тиреотропного гормона гипофиза. Подобные взаимоотношения выявлены между адренокортикотропным гормоном передней доли гипофиза и секрецией гормонов коры надпочечников, а также между гонадотропными (стимулирующими половые железы) гормонами гипофиза и эндокринной функцией половых желез. Таким образом осуществляется саморегуляция деятельности желез внутренней секреции: увеличение функции железы под влиянием факторов внешней или внутренней среды приводит в силу отрицательной обратной связи к последующему торможению и нормализации гормонального баланса.

ак как гипоталамическая область мозга связана с другими отделами центральной нервной системы, то она является как бы коллектором всех импульсов, поступающих из внешнего мира и внутренней среды. Под влиянием этих импульсов меняется функциональное состояние нейросекреторных клеток гипоталамуса, а вслед за этим — деятельность гипофиза и связанных с ним эндокринных желез. ГОРМОНЫ Понятие о гормонах. Гормоны — специфические, физиологически активные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Гормоны обладают высокой биологической активностью. Так, 1 г адреналина (гормон надпочечников) достаточно, чтобы усилить работу 100 000 000 изолированных сердец лягушек, т. е. для стимуляции деятельности одного сердца достаточно 1/100 000 000 г адреналина. 1 г инсулина (гормон поджелудочной железы) способен понизить уровень сахара в крови 125 000 кроликов. Размер молекул гормонов сравнительно небольшой. Это обеспечивает их проникновение через стенки капилляров из кровяного русла в ткани. Кроме того, малые размеры молекул облегчают гормонам выход из клеток через клеточные мембраны. Гормоны сравнительно быстро разрушаются тканями, поэтому для обеспечения длительного действия необходимо их постоянное выделение в кровь. Только в этом случае возможно поддержание постоянной концентрации гормонов в крови. Гормоны обладают относительной видовой специфичностью, что имеет важное значение, так как позволяет недостаток того или иного гормона в организме человека компенсировать введением гормональных препаратов, получаемых из соответствующих желез животных. В настоящее время удалось не только выделить многие гормоны, но даже получить некоторые из них синтетическим путем. По химическому строению некоторые гормоны относятся к полипептидам (инсулин и большинство гормонов гипофиза). Гормоны щитовидной железы — тироксин и трийодтиронин, а также адреналин и норадреналин, вырабатываемые в мозговом слое надпочечников, являются производными аминокислот. Гормоны коры надпочечников и половых желез по своей природе являются стероидами. Значение гормонов. Гормоны действуют на обмен веществ, регулируют клеточную активность, способствуют проникновению продуктов обмена веществ через клеточные мембраны. Гормоны влияют на дыхание, кровообращение, пищеварение, выделение; с гормонами связана функция размножения.

ост и развитие организма, смена различных возрастных периодов связаны с деятельностью желез внутренней секреции. Гормоны влияют на рост и дифференцировку тканей. Так, при снижении функции передней доли гипофиза резко снижается активность синтеза белка в организме и вследствие этого наступает задержка роста. При недостатке гормонов щитовидной железы нарушается дифференцировка тканей. В этом можно легко убедиться, если у головастика удалить щитовидную железу: головастик растет, но его метаморфоз в зрелую лягушку не происходит. При задержке развития половых желез запаздывают или слабо развиваются вторичные половые признаки, а при недостаточной выработке гонадотропных гормонов гипофиза нарушается созревание половых желез и образование специфических половых клеток. Йодсодержащие гормоны щитовидной железы оказывают стимулирующее влияние на процесс регенерации. Под их влиянием ускоряется заживление кожных и мышечных ран, костных переломов. Механизм действия гормонов. Механизм действия гормонов до настоящего времени полностью еще не выявлен. Считают, что гормоны оказывают свое влияние на организм путем активации или угнетения ферментных систем, через изменение проницаемости клеточных мембран и путем стимуляции генетических процессов в ядре клетки. Полагают, что гормоны, присоединяясь к ферментам, меняют их структуру, что влияет на скорость протекания ферментативных реакций. Однако такой механизм действия гормонов доказан лишь для некоторых из них. Хорошо изучено влияние гормона поджелудочной железы инсулина на проницаемость клеточных мембран по отношению к глюкозе: инсулин увеличивает проницаемость мембран. Подобным действием обладают гормоны половых желез и гормон роста. Такие гормоны коры надпочечников, как гидрокортизон и кортикостерон, уменьшают проницаемость клеточных мембран. Почти всем гормонам свойственно действие через генетический аппарат клетки (гормоны поджелудочной, щитовидной желез, надпочечников, половых желез, гипофиза). Есть данные об участии гормонов в синтезе нуклеиновых кислот и белков. Инсулин, например, индуцирует синтез ферментов, осуществляющих расщепление глюкозы. При недостатке этого гормона глюкоза с меньшей интенсивностью расщепляется, что приводит к увеличению ее содержания в крови.

Большинство стероидных гормонов усиливает синтез информационной РНК и таким путем активирует синтез белка и отдельных белков-ферментов. Некоторые гормоны, проникая в клеточное ядро, вступают в связь с хроматином (комплексом белка и ДНК), т. е. генетическим материалом, и регулируют последовательность и полноту проявления наследственной информации. Гормоны и стресс. Железы внутренней секреции наряду с нервной системой обеспечивают приспособительные реакции организма в условиях стресса, т. е. напряжения, вызванного чрезвычайными внешними воздействиями (охлаждение, повышенная температура среды, травмы, инфекции, отравления и т. п.). Канадский исследователь Г. Селье создал учение о стрессе (англ. stress — напряжение). При стрессе возникает ряд приспособительных изменений, получивших название общего адаптационного синдрома. Это изменения, направленные на сохранение жизни организма, присущие всем видам стресса. Развитие общего адаптационного синдрома невозможно без участия гипофиза и коры надпочечников. Если у животного удалить гипофиз или надпочечник, то оно гибнет после воздействия чрезвычайного раздражителя. Различают три стадии развития адаптационного синдрома: I стадия — реакция тревоги — сопровождается усиленным выделением глюкокортикоидов и адренокортикотропного (АКТЦ гормона в кровь — это способствует приспособлению организма к действию раздражителя; II стадия — резистентности, т.е. устойчивости организма к действию раздражителя,— характеризуется увеличением массы (гипертрофией) передней доли гипофиза и надпочечников, повышенной секрецией адренокортикотропного гормона и глюкокортикоидов, что способствует развитию устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям; III стадия — истощения — характеризуется тем, что железа уже не может выделять достаточное количество защитных гормонов. Это нарушает процесс приспособления, и состояние организма ухудшается, может наступить его гибель. Таким образом, адаптация организма к действию чрезвычайных раздражителей требует достаточной секреции АКТГ и глюкокортикоидов. Селье назвал эти гормоны адаптивными.

Вовлечение гипофиза и коры надпочечников в стрессорную реакцию происходит прежде всего посредством повышения функциональной активности гипоталамуса рефлекторным путем (стрессоры, воздействуя на экстеро- и иптерорецепторы, вызывают поток импульсов к гипоталамусу), через возбуждение симпатического отдела нервной системы и, наконец, в результате воздействия импульсов, исходящих из коры головного мозга (психический стресс). Гормоны как факторы гуморальной регуляции функций. Гуморальная регуляция — наиболее древняя форма регуляции. Химические вещества, образующиеся в организме в процессе его жизнедеятельности, поступают в кровь и тканевую жидкость. Переносясь жидкостями организма, химические вещества действуют на деятельность его органов, обеспечивают их взаимодействие. Благодаря согласованной деятельности всех частей тела организм представляет единое целое, может поддерживать свое существование и приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды. Согласованность функций организма обеспечивается непрерывной работой сложной системы управления его внутренней жизнью и внешним поведением. Наиболее быстро и точно работает нервная система управления, достигшая высокого совершенствования у человека в организации срочных реакций на раздражители. В процессе эволюции образовалась особая система органов, специализировавшихся на зыработке очень активных химических веществ, регулирующих жизненные процессы. Как говорилось выше, это гормоны, вырабатываемые железами внутренней секреции. Несмотря на важные и многообразные влияния химических веществ на функции организма, следует отметить, что эта форма регуляции требует относительно много времени для своего осуществления и не может обеспечить быстрой и точной реакции организма на раздражители внешней и внутренней среды. В целом организме нервный и гуморальный механизмы действуют взаимосвязано. Химические регуляторы, образующиеся в организме, влияют на нервные клетки, изменяя их состояние. Влияют на состояние нервной системы и образующиеся в железах внутренней секреции гормоны. Но функциями эндокринных желез управляет нервная система. Ей в организме принадлежит ведущая роль.

Гуморальные факторы — звено в нейрогуморальной регуляции. В качестве примера рассмотрим регуляцию осмотического давления крови при жажде. Вследствие недостатка воды повышается осмотическое давление во внутренней среде организма. Это приводит к раздражению осморецепторов. Возникшее возбуждение по нервным путям направляется в центральную нервную систему. Отсюда импульсы направляются к железе внутренней секреции — гипофизу — и стимулируют выделение в кровь антидиуретического гормона гипофиза. Этот гормон, попадая в кровь, приносится к извитым канальцам почек и усиливает обратное всасывание воды из первичной мочи в кровь. Таким образом восстанавливается нарушенное осмотическое давление в организме. При избытке сахара в крови нервная система стимулирует функцию внутрисекреторной части поджелудочной железы. Теперь в кровь поступает больше гормона инсулина и излишний сахар под его влиянием откладывается в печени и мышцах в виде гликогена. При усиленной мышечной работе, когда возрастает потребность организма в сахаре и в крови его становится недостаточно, усиливается деятельность надпочечников. Гормон надпочечников адреналин способствует превращению гликогена в сахар. Таким образом, нервная система оказывает влияние на состояние желез внутренней секреции, выработку ими гормонов. Многие эндокринные заболевания развиваются вследствие поражения нервной системы (сахарный диабет, базедова болезнь, расстройство функций половых желез). Влияние нервной системы осуществляется через секреторные нервы. Кроме того, нервы подходят к кровеносным сосудам эндокринных желез. Меняя просвет сосудов, они влияют на деятельность этих желез. И наконец, в эндокринных железах располагаются чувствительные окончания центростремительных нервов, сигнализирующих в центральную нервную систему о состоянии эндокринной железы. Влияние гормонов на рост и развитие организма. Система эндокринных желез оказывает большое влияние на растущий организм, начиная с ранних периодов эмбрионального развития. Уже в процессе эмбрионального развития функционируют некоторые эндокринные железы, влияя на формирование плода (вилочковая железа, эпифиз, инсулярный аппарат поджелудочной железы, корковая зона надпочечников).

В постнатальном периоде время включения в физиологические функции организма эндокринных желез различно: так, например, от 1 года до 6—7 лет особенно большое влияние па организм имеют гормоны щитовидной железы, эпифиза и вилочковой (тимус) железы. К концу этого периода усиливается активность передней доли гипофиза, гормоны которой являются главным фактором, определяющим линейный рост детей вплоть до периода полового созревания. От 7 до 15—16 лет резко усиливается функция гипофиза, а в пубертатном периоде отчетливо проявляется деятельность половых желез, происходят сложные нейрогормональные сдвиги: снижается тормозящее влияние эпифиза на гипоталамус, усиливается секреция гопадотропных гормонов гипофиза, в коре надпочечников начинают усиленно вырабатываться андрогены, обусловливающие появление вторичных половых признаков.

ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

Щитовидная железа располагается впереди гортани и состоит из двух боковых долей и перешейка. Железа богато снабжена кровеносными и лимфатическими сосудами. За 1 мин через сосуды щитовидной железы протекает количество крови, в 3—5 раз превышающее массу этой железы. Крупные железистые клетки щитовидной железы образуют фолликулы, заполненные коллоидным веществом. Сюда поступают вырабатываемые железой гормоны, представляющие собой соединения йода с аминокислотами. Масса железы у новорожденного ребенка около 1 г, в 5—10 лет — 10 г, к 12—15 годам масса железы заметно увеличивается, достигая у взрослого 25—35 г. Гормон щитовидной железы тироксин содержит до 65% йода. Тироксин — мощный стимулятор обмена веществ в организме; он ускоряет обмен белков, жиров и углеводов, активирует окислительные процессы в митохондриях, что ведет к усилению энергетического обмена. Особенно важна роль гормона в развитии плода, в процессах роста и дифференцировки тканей.

Гормоны щитовидной железы оказывают стимулирующее воздействие на центральную нервную систему. Недостаточное поступление гормона в кровь или его отсутствие приводит к резко выраженной задержке психического развития. В 1840 г. немецкий врач К. Базедов впервые описал болезнь, связанную с избыточной функцией (гиперфункция) щитовидной железы. Характерными признаками заболевания являются увеличение щитовидной железы (зоб), пучеглазие (глазные яблоки выступают из орбит), повышается обмен веществ, сопровождающийся значительным исхуданием. Пульс нередко доходит до 180—200 ударов в 1 мин. Больные раздражительны, у них быстро наступает утомление, наблюдаются расстройства сна, дети становятся плаксивыми. Базедова болезнь в настоящее время поддается эффективному лечению. Недостаток гормонов щитовидной железы (гипофункция) ведет к невозможности поддерживать нормальный уровень обмена веществ и плотное состояние тканевых белков. Ткани становятся рыхлыми, слизистыми, развивается заболевание микседема, или слизистый отек. Человек при этом становится вялым, теряет аппетит, температура тела снижена; рыхлость тканей, общая отечность, дряблая мускулатура, припухшая кожа с плохо растущими волосами придают ему характерный вид. У больных резко нарушаются психические функции. Недостаточность функции щитовидной железы в детском возрасте приводит к кретинизму. При этом задерживается рост и нарушаются пропорции тела, задерживается половое развитие, отстает психическое развитие. Раннее выявление гипофункции щитовидной железы и соответствующее лечение оказывают значительный положительный эффект. Нарушения функций щитовидной железы могут возникать в результате генетических изменений, а в некоторых районах из-за недостатка йода, необходимого для синтеза гормонов щитовидной железы. Чаще всего это имеет место в высокогорных районах, а также в лесистых местностях с подзолистой почвой, где ощущается нехватка пода в воде, почве, растениях. У людей, живущих в этих местностях, происходит увеличение щитовидной железы до значительных размеров, а функция ее, как правило, снижена. Это эндемический зоб. Эндемическими называют заболевания, связанные с определенной местностью и постоянно наблюдаемые у живущего там населения. В нашей стране благодаря широкой сети профилактических мероприятий эндемический зоб как массовое заболевание ликвидирован. Хороший эффект дает прибавка солей иода к хлебу, чаю, соли. Добавление 1 г йодистого калия на каждые 100 г соли удовлетворяет потребность организма в йоде.

ОКОЛОЩИТОВИДНЫЕ (ПАРАЩИТОВИДНЫЕ) ЖЕЛЕЗЫ

У человека две пары околощитовидных желез. Расположены они на задней поверхности щитовидной железы, часто и в ее ткани. Размер каждой из желез не превышает 1—2 мм, а их общая масса —- 0,1—0,13 г. Они вырабатывают паратгормон, регулирующий обмен кальция и фосфора в организме. При гипофункции околощитовидных желез происходит снижение содержания кальция в крови, что приводит к судорожным сокращениям мышц ног, рук, туловища и лица—тетании. Эти явления связаны с повышением возбудимости нервно-мышечной ткани в связи с недостатком кальция в крови, а следовательно, и в цитоплазме клеток. При гормональной недостаточности кости становятся менее прочными, костные переломы плохо заживают, зубы легко ломаются. Введение хлористого кальция в организм больного прекращает судороги, а введение гормона облегчает течение болезни. К недостаточности гормональной функции околощитовидных желез особенно чувствительны дети, кормящие матери. Это и понятно, так как в эти периоды потребность организма в кальции особенно велика. При избыточном выделении в кровь гормона околощитовидных желез (гиперфункция) происходит декальцинация костей: кости становятся ломкими, легко деформируются, искривляются. В ткани почек, в кровеносных сосудах сердца, миокарде, слизистой оболочке желудка и бронхиол происходит отложение солей кальция.

ГИПОФИЗ

Гипофиз — небольшое образование овальной формы, расположен у основания мозга, в углублении турецкого седла основной кости черепа. У новорожденного масса гипофиза 0,1—0,15 г, к 10 годам она достигает 0,3 г. Значительно увеличивается масса гипофиза в период полового созревания (до 0,7 г), во время беременности масса гипофиза увеличивается до 1 г. Гипофиз связан с гипоталамической областью мозга. Различают переднюю, промежуточную и заднюю доли гипофиза. Согласно Международной анатомической номенклатуре переднюю и промежуточную долю называют аденогипофизом, а заднюю — нейрогипофизом.

К настоящему времени из аденогипофиза выделены следующие гормоны: гормон роста, или соматотропип; тиреотропин; адренокортикотропный (АКТГ); фолитропин; лютропин и пролактин, или лактотропин. Соматотропин, или гормон роста, обусловливает рост костей в длину, ускоряет процессы обмена веществ, что приводит к усилению роста, увеличению массы тела. Недостаток этого гормона проявляется в малорослости (рост ниже 130 см), задержке полового развития, пропорции тела при этом сохраняются. Психическое развитие гипофизарных карликов обычно не нарушено. Среди гипофизарных карликов встречались и выдающиеся люди. Избыток гормона роста в детском возрасте ведет к гигантизму. В медицинской литературе описаны гиганты, имевшие рост 2 м 83 см и даже более (3 м 20 см). Гиганты характеризуются длинными конечностями, недостаточностью половых функций, пониженной физической выносливостью. Индгда избыточное выделение гормона роста в кровь начинается после полового созревания, т. е. когда эпифизарные хрящи уже окостенели и рост трубчатых костей в длину уже невозможен. Тогда развивается акромегалия: увеличиваются кисти и стопы, кости лицевой части черепа (они окостеневают позже), усиленно растет нос, губы, подбородок, язык, уши, голосовые связки утолщаются, отчего голос становится грубым; увеличивается объем сердца, печени, желудочно-кишечного тракта. Адренокортикотропный гормон (АК.ТГ) оказывает влияние на деятельность коры надпочечников. Увеличение количества АКТГ в крови вызывает гиперфункцию коры надпочечников, что приводит к нарушению обмена веществ, увеличению количества сахара в крови. Развивается болезнь Иценко-Кушинга с характерным ожирением лица и туловища, избыточно растущими волосами на лице и туловище; нередко при этом у женщин растут борода и усы; растет артериальное давление; разрыхляется костная ткань, что ведет подчас к самопроизвольным переломам костей. В аденогипофизе образуется также гормон, необходимый для нормальной функции щитовидной железы (тиреотропин). Несколько гормонов передней доли гипофиза оказывают влияние на функции половых желез. Это гонадотропные гормоны. Одни из них стимулируют рост и созревание фолликулов в яичниках (фолитропин), активируют сперматогенез. Под влиянием лютропина у женщин происходит овуляция и образование желтого тела; у мужчин он стимулирует выработку тестостерона.

Пролактин оказывает влияние на выработку молока в молочных железах; при его недостатке продукция молока снижается. Из гормонов промежуточной доли гипофиза наиболее изучен меланофорный гормон, или меланотропин, регулирующий окраску кожного покрова. Этот гормон действует на клетки кожи, содержащие зернышки пигмента. Под влиянием гормона эти зернышки распространяются по всем отросткам клетки, вследствие чего кожа темнеет. При недостатке гормона окрашенные зернышки пигмента собираются в центре клеток и кожа бледнеет. Во время беременности в крови содержание меланофорного гормона увеличивается, что вызывает усиленную пигментацию отдельных участков кожи (пятна беременности). Гормоны задней доли гипофиза (нейрогипофиз) часто применяют при родах, когда нужно усилить сокращение матки при слабой родовой деятельности, для изгнания последа и прекращения маточного кровотечения. При этом действует гормон окситоцин. Он стимулирует не только гладкую мускулатуру матки, но и сократительные клетки молочных желез. Наиболее сложным действием обладает гормон задней доли гипофиза, названный антидиуретическим (АДГ); он усиливает обратное всасывание воды из первичной мочи в канальцах почек, вследствие чего уменьшается количество мочи, а также влияет на солевой состав крови. При уменьшении количества АДГ в крови наступает несахарное мочеизнурение (несахарный диабет), при котором в сутки отделяется до 10—20 л мочи. Вместе с гормонами коры надпочечников АДГ регулирует водно-солевой обмен в организме. Сравнительно недавно удалось показать, что окситоцин и АДГ не образуются в задней доле гипофиза. Здесь они только накапливаются и, возможно, дозревают. Образуются эти гормоны в нейросекреторных клетках переднего отдела гипоталамуса, откуда по нервным волокнам транспортируются в заднюю долю Каждый надпочечник состоит из двух слоев, имеющих разное происхождение, разное строение и различные функции: наружного—? коркового и внутреннего — мозгового. Из коркового слоя надпочечников выделено более 40 веществ, относящихся к группе стероидов. Это — кортикостероиды (или кортикоиды). Выделяют три основные группы гормонов коркового слоя надпочечников: 1) глюкокортикоиды — гормоны, действующие на обмен веществ, особенно на обмен углеводов. Сюда относят гидрокортизон, кортизон и кортикостерон. Отмечена способность глюкокортикоидов подавлять образование иммунных тел, что дало основание применить их при пересадке органов (сердце, почки). Глюкокортикоиды обладают противовоспалительным действием, снижают повышенную чувствительность к некоторым веществам; 2) минералокортикоиды. Они регулируют преимущественно минеральный и водный обмен. Гормон этой группы альдостерон; 3) андрогены и эстрогены — аналоги мужских и женских половых гормонов. Эти гормоны менее активны, чем гормоны половых желез, вырабатываются в незначительном количестве. Гормональная функция коры надпочечников тесно связана с деятельностью гипофиза. Адренокортикотропный гормон гипофиза (АКТГ) стимулирует синтез глюкокортикоидов и в меньшей степени — андрогенов. Мозговая часть надпочечников вырабатывает гормоны, действие которых имеет много общего с действием симпатической нервной системы. Клетки, образующие мозговое вещество надпочечников, отличаются способностью к окрашиванию в желтый цвет хромовыми солями. Такие хромафинные клетки выделяют адреналин и его производные. Адреналин известен как один из самых быстродействующих гормонов. Он ускоряет кругооборот крови, усиливает и учащает сердечные сокращения; улучшает легочное дыхание, расширяет бронхи;- увеличивает распад гликогена в печени, выход сахара в кровь; усиливает сокращение мышц, снижает их утомление и т. д. Все эти влияния адреналина ведут к одному общему результату — мобилизации всех сил организма для выполнения тяжелой работы. Тесная связь хромафинных клеток надпочечника с симпатической нервной системой обусловливает быстрое выделение адреналина во всех случаях, когда в жизни человека возникают обстоятельства, требующие от него срочного напряжения сил.гипофиза. В связи с этим окситоцин и АДГ называют нейрогормонами, ПОДЖЕЛУДОЧНАЯ ЖЕЛЕЗА

Позади желудка, рядом с двенадцатиперстной кишкой, лежит поджелудочная железа. Это железа смешанной функции. Эндокринную функцию осуществляют клетки поджелудочной железы, расположенные в виде островков. Гормон был назван инсулином (лат. insula — островок). Инсулин действует главным образом на углеводный обмен, оказывая на него влияние, противоположное адреналину. Если адреналин способствует быстрейшему расходованию в печени запасов углеводов, то инсулин сохраняет, пополняет эти запасы. При заболеваниях поджелудочной железы, приводящих к снижению выработки инсулина, большая часть поступающих в организм углеводов не задерживается в нем, а выводится с мочой. Это приводит к сахарному мочеизнурению (сахарный диабет). Наиболее характерные признаки диабета — постоянный голод, неудержимая жажда, обильное выделение мочи и нарастающее исхудание. У детей сахарный диабет выявляется чаще всего в возрасте от 6 до 12 лет, особенно после перенесения острых инфекционных заболеваний (корь, ветряная оспа, свинка). Отмечено, что развитию заболевания способствует переедание, в особенности богатая углеводами пища. Инсулин по своей химической природебелковое вещество, которое удалось получить в кристаллическом виде, Под его влиянием происходит синтез гликогена из молекул сахара и отложение запасов гликогена в клетках печени. Вместе с тем инсулин способствует окислению сахара в тканях и таким образом обеспечивает наиболее полное его использование. Благодаря взаимодействию адреналинового и инсулинового влияния поддерживается определенный уровень сахара в крови, необходимый для нормального состояния организма.

ВИЛОЧКОВАЯ (ЗОБНАЯ) ЖЕЛЕЗА

Вилочковую железу называют еще тимусом. Это парный орган, располагающийся позади грудины. До сих пор все еще считается спорной принадлежность тимуса к эндокринным железам, гормон железы не выБольшинство авторов все же считают вилочковую железу эндокринной. Наибольшего развития железа достигает к 11 —13 годам, когда масса ее равна 35—40 г, после чего наступает обратное развитие, и у взрослых людей сохраняются среди жировой ткани лишь отдельные участки железы с эндокринной функцией. Полагают, что гормон вилочковой железы участвует в созревании лимфоцитов. У взрослых животных удаление вилочковой железы приводит к снижению числа лимфоцитов в крови на 60— 70%, почти вдвое уменьшаются размеры лимфатических узлов и селезенки. Удаление железы в первые дни после рождения вызывает резкое ослабление иммунных свойств организма, антитела не образуются. У детей с врожденным недоразвитием вилочковой железы развивается резкая недостаточность лимфоцитов, в крови отсутствует гаммаглобулин, с которым связано образование антител. Такие дети обычно гибнут в возрасте 2—5 месяцев. Считают, что между вилочковой железой и половыми железами имеется определенное взаимодействие: вилочковая железа тормозит активность половых желез, а половые гормоны вызывают постепенное уменьшение массы вилочковой железы, резкое снижение ее функции.

ПОЛОВЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Половые гормоны вырабатываются половыми железами, которые относятся к числу смешанных. Мужские половые гормоны (андрогены) вырабатываются особыми клетками семенников. Они выделены из экстрактов семенников, а также из мочи мужчин. Истинным мужским половым гормоном является тестостерон и его производное — андростерон. Они обусловливают развитие полового аппарата и рост половых органов, развитие вторичных половых признаков: развитие голоса, гортани, скелета, мускулатуры, рост волос на лице и теле. Совместно с фолликулостимулирующим гормоном гипофиза тестостерон активирует сперматогенез (созревание сперматозоидов). При гиперфункции семенников в раннем возрасте отмечается преждевременное половое созревание, быстрый рост тела и развитие вторичных половых признаков.

делен в чистом виде.

Поражение семенников или их удаление (кастрация) в раннем возрасте вызывает прекращение роста и развития половых органов; вторичные половые признаки не развиваются, увеличивается период роста костей в длину, отсутствует половое влечение, оволосение лобка очень скудное или не наступает вовсе. Не растут волосы на лице, голос сохраняется высоким в течение всей жизни. Короткое туловище и длинные руки и ноги придают евнухам характерный вид. Женские половые гормоны (эстрогены) вырабатываются в яичниках. Они оказывают влияние на развитие половых органов, выработку яйцеклеток, обусловливают подготовку яйцеклеток к оплодотворению, матки — к беременности, молочных желез — к кормлению ребенка. Истинным женским половым гормоном считают эстрадиол. В процессе обмена веществ половые гормоны превращаются в разнообразные продукты и выделяются с мочой, откуда их искусственно выделяют. К женским половым гормонам относится и прогестерон — гормон беременности (гормон желтого тела). Гиперфункция яичников вызывает раннее половое созревание с выраженными вторичными половыми признаками и менструацией. Описаны случаи раннего полового созревания девочек в 4—5 лет. Половые гормоны в течение всей жизни оказывают мощное влияние на формирование тела, обмен веществ и половое поведение.

Гормоны и половое созревание

Период полового созревания. В течение периода полового созревания организм человека достигает биологической зрелости. Дети не рождаются на свет с развитым половым инстинктом. Пробуждение его происходит в годы полового созревания. Сроки наступления полового созревания и его интенсивность различны и зависят от многих факторов: состояния здоровья, характера питания, климата, бытовых и социально-экономических условий. Немаловажную роль играют и наследственные особенности. Неблагоприятные бытовые условия, неполноценная пища, недостаток в ней витаминов, тяжелые или повторные заболевания ведут к задержке полового созревания. В больших городах половое созревание подростков обычно наступает раньше, чем в сельской местности. В переходный период происходит глубокая перестройка всего организма, ведущая роль в которой принадлежит нервной системе. Активизируется деятельность желез внутренней секреции. Под влиянием гормонов гипофиза усиливается рост тела в длину.

Гипофиз также стимулирует деятельность щитовидной железы, отчего, особенно у девочек, во время полового созревания заметно увеличивается щитовидная железа. Возросшая активность гипофиза приводит к усилению деятельности надпочечников, начинается активная деятельность половых желез, вырабатываются половые гормоны. Повышается возбудимость вегетативной нервной системы. Под влиянием гормонов половых и других эндокринных желез происходит окончательное формирование половых органов и половых желез, начинают развиваться вторичные половые признаки, по которым один пол отличается от другого (половые железы относят к первичным половым признакам). У девочек округляются контуры тела, усиливается отложение жира в подкожной клетчатке, увеличиваются и развиваются грудные железы, кости таза раздаются в ширину. У мальчиков растут волосы на лице и теле, ломается голос, происходит накопление семенной жидкости и ночные непроизвольные извержения ее (поллюции). Полного развития вторичные половые признаки достигают к периоду половой зрелости. Половое созревание у девочек начинается раньше, чем у мальчиков. После 7—8 лет жировая клетчатка развивается у них по женскому типу: жир откладывается в молочных железах, на бедрах, ягодицах, отчего формы тела округляются сначала в области бедер и туловища, а затем в области плечевого пояса и рук. В 13—15 лет наблюдается быстрый рост тела в длину, появляется растительность на лобке и в подмышечных впадинах. Характерные изменения происходят в половых органах: увеличивается в размерах матка, в яичниках созревают фолликулы, начинается менструация. В 16—17 лет в основном заканчивается формирование скелета по женскому типу. Для девушки 19—20 лет — время окончательного становления менструальной функции, наступления анатомической и физиологической зрелости всего организма. У мальчиков половое созревание начинается с 10—11 лет, к этому времени усиливается рост полового члена и яичек. В 12—13 лет меняется форма гортани и ломается голос; в 13—14 лет скелет формируется по мужскому типу; в 15—16 лет усиленно растут волосы под мышками и на лобке, появляются они и на лице (усы, борода), увеличиваются яички, начинается непроизвольное извержение семени. Последние данные антропологов говорят о том, что полное окостенение, которое у мужчин заканчивается к 24 годам,— основной критерий их физической зрелости.

Сложные процессы, протекающие в детском организме в переходный период, нельзя объяснить только изменениями, происходящими в половых органах. Перестраивается весь организм. Он быстро развивается, усиленно работают внутренние органы, меняется психика подростка. Период полового созревания — сравнительно продолжительный период качественного развития детского организма, перехода его в зрелый. Это развитие происходит неравномерно. Одни процессы опережают другие, временно нарушается гармония во внешнем облике подростка, в деятельности его внутренних органов, в настроении, поведении. Рост конечностей опережает рост туловища, движения становятся угловатыми, неуклюжими. Происходит это из-за нарушения координационных отношений в центральной нервной системе. Подростки сознают свою неуклюжесть, сосредоточивают на этом внимание, отчего кажутся еще более неловкими. Вместе с этим возрастает мышечная сила, особенно к концу полового созревания: от 15 до 18 лет масса мышц увеличивается на 12%, в то время как с момента рождения ребенка до 8 лет она увеличивается всего лишь па 4%. Рост мышечной силы у мальчиков приводит к потребности упражнять ее. Очень важно разумно направить эту энергию на полезную работу. За интенсивным ростом костного скелета и мышечной системы у подростков не всегда поспевает развитие внутренних органов — сердца, легких, желудочно-кишечного тракта. Сердце опережает в росте кровеносные сосуды, вследствие чего кровяное давление повышается и затрудняет прежде всего работу самого сердца. В то же время бурная перестройка всего организма, происходящая в период полового созревания, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к сердцу. А недостаточная работа сердца («юношеское сердце») приводит нередко к головокружениям, посинению и похолоданию конечностей у мальчиков и девочек. Отсюда и головные боли, и быстрая утомляемость, и периодические приступы вялости; нередко у подростков наблюдается обморочное состояние из-за спазмов мозговых сосудов. С окончанием периода полового созревания эти нарушения обычно исчезают бесследно. Интенсивный рост, резкое усиление деятельности желез внутренней секреции, структурные и физиологические изменения в организме сильно повышают возбудимость центральной нервной системы.

Эмоции подростков подвижны, изменчивы, противоречивы: повышенная чувствительность нередко сочетается с черствостью, застенчивость — с нарочитой развязностью, проявляются чрезмерный критицизм и нетерпимость к родительской опеке. В этот период иногда наблюдаются снижение работоспособности, невротические реакции, раздражимость, плаксивость (особенно у девочек в период менструации). Возникают новые отношения между полами. У девочек обостряется интерес к своей внешности. Мальчики стремятся показать перед девочками свою силу. Первые «любовные переживаниям подчас выбивают подростков из колеи, они становятся замкнутыми, начинают хуже учиться. В переходный период детям нужно особенно чуткое отношение родителей и педагогов. Не следует специально привлекать внимание подростков к сложным изменениям в их организме, психике, однако разъяснить закономерность и биологический смысл этих изменений необходимо. Очень важно, чтобы в отце, матери, педагоге подросток видел друга, к которому можно обратиться с любым вопросом. Искусство воспитателя в этих случаях заключается в том, чтобы найти такие формы и методы работы, которые бы переключали внимание детей па различные и многообразные виды деятельности, отвлекали их от сексуальных переживаний. Это прежде всего повышение требований к учению, труду и поведению школьников. Вместе с тем очень важно тактичное, уважительное отношение взрослых к инициативе и самостоятельности подростков, умение направить их энергию в правильное русло. Ведь подросткам свойственно переоценивать и свои силы, и меру своей самостоятельности. Это тоже одна из особенностей переходного периода. В период полового созревания большую роль играет и нормальное физическое развитие юношеского организма. Необходимо разнообразное, достаточное питание с большим количеством витаминов, а также длительные прогулки, занятия спортом. Менструация. В переходный период у девочек появляются менструации. Это свидетельствует о том, что яНормальным считается начало менструации не раньше 11—12 лет и не позднее 17—18 лет. Продолжаются менструации до 45—54 лет, т. е. до климактерического возраста. Нервное потрясение, сильная физическая боль, переезд с севера на юг, с низменности в горы могут нарушить менструальный цикл. Длительная, изнурительная работа, сильное переутомление могут вызвать прекращение менструаций. Все это свидетельствует о том, что менструации — не местный процесс, а одно из проявлений полового цикла, координируемого центральной нервной системой. Появление первой менструации говорит только о начале половой зрелости. И хотя девочка может уже забеременеть, половые органы ее, весь организм еще не созрели для нормальной половой жизни. Развитие женского организма, как мы уже говорили, заканчивается к 20 годам, а в некоторых случаях и позднее. Только в этом возрасте допустима половая жизнь. Менструация в среднем продолжается от 2 до 5 дней. За это время выделяется около 50—150 см3 крови. Если менструации установились, то они повторяются примерно через каждые 24—28 дней. Цикл считается нормальным, когда менструации наступают через одинаковые промежутки времени, длятся одинаковое число дней и с одинаковой интенсивностью. Вначале менструации могут продолжаться 7—8 дней, исчезать на несколько месяцев, на год и больше. Чаще всего более или менее правильная периодичность менструального цикла устанавливается после некоторых колебаний в течение года. Первая менструация порой сопровождается плохим общим состоянием, слабостью, болями или значительной потерей крови. Иногда могут быть и слабое повышение температуры, рвота, понос или запор, головокружение. Неверно, что во время менструации надо обязательно лежать. При хорошем самочувствии нужно вести обычный образ жизни, продолжать заниматься утренней гимнастикой — несложными физическими упражнениями. Запрещаются на это время упражнения, связанные с прыжками, езда на велосипеде, поднятие тяжестей. Не рекомендуется кататься на коньках, лыжах, совершать длительные пешие переходы, принимать ванны, купаться, загорать. Если менструации очень болезненны, обильны, следует обратиться к врачу. При менструациях, сопровождающихся ухудшением общего состояния организма, девушки освобождаются от занятий или работы. ичники уже продуцируют готовые к оплодотворению, созревшие яйцеклетки.

Во время менструаций девушка должна оберегать себя, особенно ноги и нижнюю часть живота, от охлаждения. Зимой для этого надо носить длинные теплые рейтузы, летом — плотные закрытые трико. Нельзя садиться на холодные камни и другие охлажденные предметы. Из пищевого рациона во время менструации следует исключить такие сильно возбуждающие вещества, как уксус, горчица, перец, хрен. Нельзя пить пиво, вино и другие алкогольные напитки, так как вследствие усиления кровотока это может привести к менструальным кровотечениям. Особенно следует следить за своевременным опорожнением мочевого пузыря и кишечника, ибо их переполнение приводит к смещению матки, что может послужить причиной болей, задержки выделений. Девушка должна особенно тщательно следить за чистотой своего тела во время менструации, так как внутренняя поверхность матки при этом кровоточит, превращается в своеобразную раневую поверхность, где микробы находят благоприятную питательную среду. Поллюция (лат. pollutio — марание, пачканье) — непроизвольное извержение семени, возникающее с наступлением периода полового созревания. Чаще всего эти извержения семени происходят во сне. Появление первой поллюции свидетельствует о том, что у мальчика начали вырабатываться сперматозоиды. Смешиваясь с выделениями семенных пузырьков и предстательной железы, они в виде семени накапливаются в половых путях и естественным путем после напряжения полового члена удаляются в виде ночных непроизвольных извержений. Первая поллюция происходит приблизительно в 15—16 лет. С этого времени поллюции могут быть даже у взрослого мужчины при длительном половом воздержании. Ночное выделение семени — явление совершенно нормальное, физиологическое. Оно наблюдается у каждого юноши или мужчины, который не живет половой жизнью. Поэтому не надо ни опасаться, ни стыдиться поллюций. После них не бывает никаких расстройств. Поллюции обычно возникают 1—3 раза в месяц. Они могут быть и реже, раз в 1,5—2 месяца. В среднем поллюции появляются с перерывами от 10 до 60 дней. Если поллюции наблюдаются каждую ночь или даже несколько раз в ночь, то в таком случае следует обратиться к врачу.

Появление поллюций отнюдь не свидетельство того, что юноша созрел, превратился в настоящего мужчину. И хотя в семенной жидкости подростка могут быть уже зрелые сперматозоиды, способные оплодотворить женскую яйцеклетку, однако это вовсе не показатель того, что организм подростка готов к половой жизни. Посредством поллюций организм освобождается от избытка семенной жидкости и полового напряжения. Это весьма целесообразная и естественная реакция организма, создающая физиологические условия для полового воздержания. Чтобы поллюции не повторялись слишком часто, юношам не рекомендуется на ночь есть острые блюда, пить много жидкости, укрываться теплым одеялом, спать в плавках или тесных трусиках. Постель должна быть не слишком мягкой. Кроме того, необходимо содержать в чистоте крайнюю плоть.

КРОВЬ КАК КОМПОНЕНТ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА

Внутренняя среда организма. Любой организм нуждается в определенных условиях существований. Эти условия обеспечивает организмам та среда, к которой они приспособились в ходе эволюционного развития. Внутренней средой для клеток и органов человека является кровь, лимфа и тканевая жидкость. Отдельные клетки и группы клеток человеческого организма чрезвычайно чувствительны к изменению окружающей их среды. Границы изменений среды, которые может переносить целый организм, значительно шире, чем у отдельных клеток. У организмов имеются специальные приспособления для обеспечения постоянства среды обитания их клеток. Поддержание постоянства условий жизни во внутренней среде называют гомеостазом. В организме па относительно постоянном уровне поддерживаются кровяное давление, температура тела, осмотическое давление крови и тканевой жидкости, содержание в них белков и сахара, ионов натрия, калия, кальция, хлора и др. Важнейшая роль в поддержании гомеостаза принадлежит нервной системе. Доказано участие в реакциях поддержания гомеостаза вегетативной нервной системы, системы гипофиз — надпочечники, гипоталамуса и других образований нервной и эндокринной систем. Постоянство внутренней среды поддерживается непрерывной работой органов дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения. Поясним это на примере. У высших животных и человека величина активной реакции крови (рН) не выходит за пределы 7,32—7,35, хотя в организме образуются молочная, фосфорная, пировиноградная и другие кислоты, могущие изменить величину рН. Как же регулируется величина активной реакции крови? При избыточном поступлении в кровь кислых продуктов обмена прежде всего включаются буферные системы крови (карбонатная система, белки крови, гемоглобин). Смеси веществ, поддерживающие постоянство величины рН, называют буферными системами. Важнейшая из них — карбонатная система, состоящая из угольной кислоты и гидрокарбоната. Молочная кислота, образующаяся в значительных количествах при мышечной работе, поступает из клеток в кровь, вытесняет номы натрия и калия из гидрокарбонатов; в результате образуются соли молочной кислоты и свободная угольная кислота, избыток которой выводится через легкие наружу.

Под влиянием импульсов с хеморецепторов изменяется деятельность дыхательной системы, органов выделения, меняется скорость кровотока и т. д. В результате избыток кислых продуктов обмена выводится из организма и величина рН практически остается постоянной. При усиленной физической работе происходит расширение кровеносных сосудов работающих органов, из депо поступает в кровоток дополнительное количество крови, увеличивается выход из печени необходимой» для работающих органов глюкозы. Гомеостатические реакции, однако, имеют определенные границы. При значительных отклонениях от них могут развиваться тяжелые заболевания, а иногда наступает гибель организма. Значение крови. Истинной внутренней средой для клеток является тканевая жидкость; она омывает клетки. Кровь находится в кровеносных сосудах и не соприкасается непосредственно с большинством клеток организма. Однако, находясь в непрерывном движении, она обеспечивает постоянство состава тканевой жидкости. Кровь доставляет клеткам кислород и выносит из них углекислый газ. Обогащение крови кислородом происходит в легких через тончайшие стенки эпителиальных клеток капилляров; там же кровь отдает углекислый газ, который затем удаляется в окружающую среду с выдыхаемым воздухом. Протекая через капилляры различных тканей и органов, кровь отдает им кислород и поглощает углекислый газ. В процессе пищеварения происходит расщепление пищевых продуктов и образование из них веществ, которые могут быть усвоены организмом. Эти вещества поступают в кровь и разносятся ею по организму. Кровь выносит из организма продукты распада. В процессе обмена веществ в клетках постоянно образуются вещества, которые уже не могут быть использованы для нужд организма, а часто оказываются и вредными для него. Из клеток эти вещества поступают в тканевую жидкость, а затем в кровь. Кровью эти продукты доставляются к почкам, потовым железам, легким и выводятся из организма. Кровь выполняет защитную функцию. В организм могут поступать ядовитые вещества или микробы. Они подвергаются разрушению и уничтожению некоторыми клетками крови или склеиваются и обезвреживаются особыми защитными веществами. Кровь участвует в регуляции деятельности организма. Химически активные вещества, вырабатываемые в организме, поступают в кровь. Эти вещества, переносясь кровью, могут воздействовать на деятельность других органов. Вместе с нервной системой кровь устанавливает связь между отдельными органами, благодаря чему организм функционирует как целое.

Количество крови. У взрослого человека количество крови составляет примерно 7—8% массы его тела. У детей крови относительно массы тела больше, чем у взрослых (табл. 6). У новорожденных кровь составляет 14,7% массы, у детей одного года—10,9%, у детей 14 лет — 7%. Это связано с более интенсивным протеканием обмена веществ в детском организме. У взрослых людей массой 60—70 кг общее количество крови 5—5,5 л. Обычно не вся кровь циркулирует в кровеносных сосудах. Некоторая ее часть находится в кровяных депо. Роль депо крови выполняют сосуды селезенки, кожи, печени и легких. При усиленной мышечной работе, при потере больших количеств крови при ранениях и хирургических операциях, некоторых заболеваниях запасы крови из депо поступают в общий кровоток. Депо крови участвуют в поддержании постоянного количества циркулирующей крови. Состав крови. Свежевысушенная кровь представляет собой красную непрозрачную жидкость. Если принять меры, предупреждающие свертывание крови, то при отстаивании, а еще лучше при центрифугировании она отчетливо разделяется на два слоя. Верхний слой — слегка желтоватая жидкость — плазма — и нижний — осадок темно-красного цвета.

На границе между осадком и плазмой имеется тонкая светлая пленка. Осадок вместе с пленкой образован форменными элементами крови — эритроцитами, лейкоцитами и кровяными пластинками — тромбоцитами. Все клетки крови живут определенное время, после чего разрушаются. В кроветворных органах (костном мозге, лимфатических узлах, селезенке) происходит непрерывное образование новых клеток крови. У здоровых людей соотношение между плазмой и форменными элементами колеблется незначительно (55% плазмы и 45% форменных элементов). У детей раннего возраста процентное содержание форменных элементов несколько выше.

ПЛАЗМА КРОВИ

Состав плазмы крови. В 100 мл плазмы крови здорового человека содержится около 93 г воды. Остальную часть плазмы составляют минеральные вещества, белки (в том числе ферменты), углеводы, жиры, гормоны, витамины, аминокислоты. Осмотическое давление плазмы. Суммарная концентрация солей, белков, глюкозы, мочевины и других веществ, растворенных в плазме, создает осмотическое давление. Осмотическое давление плазмы в основном создается неорганическими солями, поскольку концентрация сахара, белков, мочевины и других органических веществ в плазме невелика. Оно обеспечивает в организме обмен воды между кровью и тканями. Постоянство осмотического давления крови имеет важное значение для жизнедеятельности клеток организма. Мембраны многих клеток, в том числе и клеток крови, обладают избирательной проницаемостью. Поэтому при помещении клеток крови в растворы с различной концентрацией солей, а следовательно, и с разным осмотическим давлением в клетках крови могут произойти серьезные изменения. Поскольку растворитель всегда движется в сторону более высокого осмотического давления, то при погружении эритроцитов в раствор, осмотическое давление которого ниже, чем плазмы крови (гипотонический раствор), по законам осмоса вода интенсивно начинает проникать внутрь эритроцитов. Эритроциты набухают, их оболочки разрываются, и содержимое эритроцитов поступает в раствор. Происходит гемолиз. Кровь, в которой эритроциты подверглись гемолизу, становится прозрачной, или, как иногда говорят, лаковой. У человека гемолиз начинается при помещении его эритроцитов в 0,44—0,48-процентный растСпособность эритроцитов не подвергаться разрушению в гипотонических растворах называют осмотической стойкостью эритроцитов или резистентностью. Она значительно выше у новорожденных и детей грудного возраста, чем у взрослых. Осмотическое давление плазмы крови соответствует 0,9-процентному раствору NaCl. Максимальная стойкость эритроцитов у грудных детей находится в пределах от 0,3 до 0,4% NaCl, минимальная — в пределах от 0,48% до 0,52% NaCl. Растворы, которые по своему качественному составу и концентрации солей соответствуют составу плазмы, называют физиологическими растворами. Они изотоничны. Такие жидкости используют как заменители крови при кровопотерях. Несмотря на то что в кровь может поступать разное количество воды и минеральных солей, осмотическое давление крови поддерживается на постоянном уровне деятельностью почек, потовых желез, через которые из организма удаляются вода, соли и другие продукты обмена веществ. Реакция крови. Плазма крови имеет не только постоянное осмотическое давление и определенный качественный состав солей, в ней поддерживается постоянство реакции. Практически реакция среды определяется концентрацией водородных ионов. Для характеристики реакции среды пользуются водородным показателем, обозначаемым рН. (Водородный показатель — логарифм концентрации водородных ионов с обратным знаком.) Для дистиллированной воды величина рН составляет 7,07, кислая среда характеризуется рН меньше 7,07, а щелочная — больше 7,07. Кровь человека при температуре тела 37°С имеет рН 7,36. Активная реакция крови слабощелочная. Постоянство реакции крови поддерживается находящимися в ней буферными веществами (гемоглобин, кислые соли угольной кислоты, соли фосфорной кислоты и белки крови), а также деятельностью легких, через которые из организма удаляется углекислый газ; через почки и потовые железы выводится избыток веществ, имеющих кислую или щелочную реакцию. Белки плазмы крови. Из органических веществ плазмы крови наибольшее значение имеют белки. Большая часть их синтезируется в печени. Белки плазмы влияют на водный обмен между кровью и тканевой жидкостью, поддерживают водно-солевое равновесие в организме. Эту роль выполняют белки альбумины. Белки участвуют в образовании защитных иммунных тел, связывают и обезвреживают проникающие в организм ядовитые вещества. Все антитела-белки относятся к группе глобулинов. Это главным образом гамма-глобулины. Поэтому гамма-глобулины нашли сейчас широкое применение как лечебные препараты, укрепляющие защитные силы организма.вор NaCl.

Белок плазмы фибриноген — основной фактор свертывания крови. Его легко выделить из плазмы в осадок. Плазму, лишенную фибриногена, называют сывороткой крови. Сыворотка, в отличие от плазмы, не свертывается. Белки придают крови необходимую вязкость, что важно для поддержания давления крови на постоянном уровне. Свертывание крови. Пока кровь течет по неповрежденным кровеносным сосудам, она остается жидкой. Но стоит поранить сосуд, как довольно быстро образуется сгусток. Кровяной сгусток (тромб), словно пробка, закупоривает ранку, кровотечение останавливается, и ранка постепенно заживает. Если бы кровь не свертывалась, человек мог бы погибнуть от самой маленькой царапины. Кровь человека, выпущенная из кровеносного сосуда, свертывается в течение 3—4 мин. Свертывание крови является важной защитной реакцией организма, препятствующей кровопотере и таким образом сохраняющей постоянство объема циркулирующей крови. В основе свертывания крови лежит изменение физико-химического состояния растворенного в плазме крови белка фибриногена. Фибриноген в процессе свертывания крови превращается в нерастворимый фибрин. Фибрин выпадает в виде тонких нитей. Нити фибрина образуют густую мелкоячеистую сеть, в которой задерживаются форменные элементы. Образуется сгусток, или тромб. Постепенно происходит уплотнение кровяного сгустка. Уплотняясь, он стягивает края раны и этим способствует ее заживлению. При уплотнении сгустка из него выдавливается прозрачная желтоватая жидкость — сыворотка. В уплотнении сгустка важная роль принадлежит тромбоцитам, в которых содержится вещество, способствующее сжатию сгустка. Этот процесс напоминает створаживание молока, где свертывающимся белком является казеин; при образовании творога, как известно, тоже отделяется сыворотка. По мере заживления рапы сгусток фибрина растворяется и рассасывается. В 1861 г. профессор Юрьевского (ныне Тартуского) университета А. А. Шмидт установил, что процесс свертывания крови является ферментативным. Превращение растворенного в плазме крови белка фибриногена в нерастворимый белок фибрин совершается под влиянием фермента тромбина. В крови постоянно содержится неактивная форма тромбина — протромбин, который образуется в печени. Протромбин превращается в активный тромбин под влиянием тромбопластина в присутствии солей кальция.

Соли кальция есть в плазме крови, а тромбопластина в циркулирующей крови нет. Он образуется при разрушении тромбоцитов или при повреждении других клеток тела. Образование тромбопластина также сложный процесс. Кроме тромбоцитов, в образовании тромбопластина принимают участие еще некоторые белки плазмы крови. Отсутствие в крови некоторых белков резко сказывается па процессе свертывания крови. Если в плазме крови отсутствует один из глобулинов (крупномолекулярных белков), то наступает заболевание гемофилия, или кровоточивость. У людей, страдающих гемофилией, резко понижена свертываемость крови. Даже небольшое ранение может вызвать у них опасное кровотечение. За последние 30 лет наука о свертывании крови обогатилась многими новыми данными. Был открыт ряд факторов, участвующих в свертывании крови. Процесс свертывания крови регулируется нервной системой и гормонами желез внутренней секреции. Он может, как и всякий ферментативный процесс, ускоряться и замедляться. Если при кровотечениях большое значение имеет способность крови свертываться, то не менее важно, чтобы она, циркулируя в кровяном русле, оставалась жидкой. Патологические состояния, ведущие к внутрисосудистому свертыванию крови и образованию там тромбов, не менее опасны для больного, чем кровоточивость. Общеизвестны такие заболевания, как тромбоз венечных сосудов сердца (инфаркт миокарда), тромбозы мозговых сосудов, легочной артерии и т. д. В организме образуются вещества, препятствующие свертыванию крови. Такими свойствами обладает гепарин, находящийся в клетках легких и печени. В сыворотке крови обнаружен белок фибринолизин — фермент, растворяющий образовавшийся фибрин. В крови, таким образом, одновременно имеются две системы: свертывающая и противосвертывающая. При определенном равновесии этих систем кровь внутри сосудов не свертывается. При ранениях и некоторых заболеваниях равновесие нарушается, что и приводит к свертыванию крови. Тормозят свертывание крови соли лимонной и щавелевой кислот, осаждая необходимые для свертывания соли кальция. В шейных железах медицинских пиявок образуется гирудин, обладающий мощным противосвертывающим действием. Противосвертывающие вещества широко приСвертывание крови у детей в первые дни после рождения замедлено, особенно это заметно на 2-й день жизни ребенка. С 3-го по 7-й день жизни свертывание крови ускоряется и приближается к норме взрослых. У детей дошкольного и школьного возраста время свертывания крови имеет широкие индивидуальные колебания. В среднем начало свертывания наступает через 1—2 мин, конец свертывания — через 3—4 мин.

ЭРИТРОЦИТЫ

Форма и количество эритроцитов. У человека и многих млекопитающих животных эритроциты, или красные кровяные тельца, представляют собой безъядерные клетки двояковогнутой формы. Они эластичны, что помогает проходить им по узким капиллярам. Диаметр эритроцита человека 7—8 мкм, а толщина — 2—2,5 мкм. Отсутствие ядра и форма двояковогнутой линзы (поверхность двояковогнутой линзы в 1,6 раза больше поверхности шара) увеличивают поверхность эритроцитов, а также обеспечивают быструю и равномерную диффузию кислорода внутрь эритроцита. В крови человека и высших животных молодые эритроциты содержат ядра. В процессе созревания эритроцитов ядра исчезают. Общая поверхность всех эритроцитов человека более 3000 м2, что в 1500 раз превышает поверхность его тела. Общее количество эритроцитов, находящихся в крови человека, огромно. Оно примерно в 10 тыс. раз больше населения нашей планеты. Если расположить все эритроциты человека в один ряд, то получилась бы цепочка длиной около 150 000 км; если положить эритроциты один на другой, то образовалась бы колонна высотой, превосходящей длину экватора земного шара (50 000— 60 000 км). В 1 мм3 крови содержится от 4 до 5 млн. эритроцитов (у женщин — 4,0—4,5 млн., у мужчин — 4,5—5,0 млн.). Количество эритроцитов не строго постоянно. Оно может значительно увеличиваться при недостатке кислорода на больших высотах, при мышечной работе. У людей, живущих в высокогорных районах, эритроцитов примерно на 30% больше, чем у жителей морского побережья. При переезде из низменных районов в высокогорные количество эритроцитов в крови увеличивается. Когда же потребность в кислороде уменьшается, количество эритроцитов в крови снижается.

меняют в медицине.

Содержание эритроцитов в 1 мм3 крови меняется с возрастом (табл. 7).

В крови новорожденных эритроцитов до 7 200 000 в 1 мм3, что связывают с недостаточным снабжением кислородом плода в последние дни эмбрионального периода и во время родов. После рождения условия газообмена улучшаются, часть эритроцитов распадается, а содержащийся внутри их гемоглобин превращается в пигмент билирубин. Образование больших количеств билирубина может послужить причиной так называемой желтухи новорожденных, когда кожа и слизистые оболочки окрашиваются в желтый цвет. Кровь новорожденных содержит значительное количество незрелых форм эритроцитов, имеются эритроциты, содержащие ядро (до 600 в 1 мм3 крови). Наличие незрелых форм эритроцитов указывает на интенсивно протекающие процессы кроветворения после рождения. Эритроциты новорожденных неодинакового размера, их диаметр колеблется от 3,25 до 10,25 мкм. После месяца жизни в крови ребенка встречаются лишь единичные ядерные эритроциты.

Средняя продолжительность жизни эритроцитов 100—120 суток. Разрушаются старые эритроциты в селезенке и частично в печени. Значение эритроцитов. Основная функция эритроцитов заключается в переносе кислорода от легких ко всем клеткам тела. Находящийся в эритроцитах гемоглобин легко соединяется с кислородом и легко отдает его в тканях. Важна роль гемоглобина и в удалении углекислого газа из тканей. Таким образом эритроциты поддерживают относительное постоянство газового состава крови. Гемоглобин. В состав эритроцитов входит белковое вещество — гемоглобин (более 90%), придающее крови красный цвет. Гемоглобин состоит из белковой части — глобина и небелкового вещества — гема (простетическая группа), содержащего двухвалентное железо. В капиллярах легких гемоглобин соединяется с кислородом, образуя оксигемоглобин. Своей способности соединяться с кислородом гемоглобин обязан ему, а точнее, присутствию в его составе двухвалентного железа. В капиллярах тканей оксигемоглобин легко распадается с освобождением кислорода и гемоглобина. Этому способствует высокое содержание в тканях углекислого газа. Оксигемоглобин имеет ярко-красный цвет, а гемоглобин темно-красный. Этим объясняется различие в окраске венозной и артериальной крови. Оксигемоглобин обладает свойствами слабой кислоты, что имеет важное значение в поддержании постоянства реакции крови (рН). Гемоглобин способен образовывать соединение и с углекислым газом. Этот процесс происходит в капиллярах тканей. В капиллярах легких, где содержание углекислого газа значительно меньше, чем в капиллярах тканей, соединение гемоглобина с углекислым газом распадается. Таким образом гемоглобин участвует в переносе углекислого газа. Наиболее прочное соединение гемоглобин образует с угарным газом (СО). С ним гемоглобин образует соединение легче, чем с кислородом. Поэтому при содержании в воздухе 0,1% угарного газа больше половины гемоглобина крови соединяется с ним, в связи с чем клетки и ткани не обеспечиваются необходимым количеством кислорода. В результате кислородного голодания появляются мышечная слабость, потеря сознания, судороги и может наступить смерть. Первая помощь при отравлении угарным газом — обеспечить приток чистого воздуха, напоить пострадавшего крепким чаем, а дальше необходима медицинская помощь.

В 100 мл крови взрослого человека содержится 13—16 г гемоглобина. Как же это понимать? Ведь часто говорят, что содержание гемоглобина в крови составляет 65—80%. Но дело в том, что в медицинской практике за 100% принимают содержание гемоглобина, равное 16,7 г в 100 см3 крови. Обычно в крови взрослого человека содержится не 100% гемоглобина, а несколько меньше — 60—80%. Следовательно, если в анализе крови записано «80 единиц гемоглобина», то это означает, что в 100 мл крови содержится 80% от 16,7 г, т. е. около 13,4 г гемоглобина. Высокое содержание гемоглобина (свыше 100%) и большое количество эритроцитов наблюдаются у новорожденных, к 5—6-му дню его жизни эти показатели снижаются, что связано с кроветворной функцией костного мозга. Затем к 3—4 годам количество гемоглобина и эритроцитов несколько увеличивается, в 6—7 лет отмечается замедление в нарастании числа эритроцитов и содержания гемоглобина, с 8-летнего возраста вновь нарастает число эритроцитов и количество гемоглобина. Снижение числа эритроцитов ниже 3 млн. и количества гемоглобина ниже 60% свидетельствует о наличии анемического состояния (малокровия). Следует заметить, что содержание гемоглобина в крови подвержено изменениям и зависит от количества эритроцитов, питания, длительности пребывания на воздухе и т. д. Реакция оседания эритроцитов (РОЭ). Если кровь предохранить от свертывания и оставить на несколько часов в капиллярных трубочках, то эритроциты, находящиеся в крови, в силу тяжести начинают оседать. Они оседают с определенной скоростью. У женщин она составляет 7—12 мм/ч, а у мужчин — 3—9 мм/ч. У новорожденных скорость оседания эритроцитов низкая (от 1 до 2 мм/ч). У детей до 3 лет величина РОЭ колеблется в пределах от 2 до 17 мм/ч. В возрасте от 7 до 12 лет величина РОЭ не превышает 12 мм/ч. Определение скорости оседания эритроцитов имеет важное диагностическое значение в медицине. При туберкулезе, различных воспалительных процессах в организме скорость оседания эритроцитов повышается. Это связано с тем, что при воспалительных процессах в крови увеличивается количество белков глобулинов; глобулины адсорбируются эритроцитами, что изменяет свойства их поверхности и приводит к ускорению РОЭ.

ЛЕЙКОЦИТЫ

Форма и количество лейкоцитов. Лейкоциты, или белые кровяные тельца,— это бесцветные клетки, содержащие ядра разнообразной формы. В 1 мм3 крови здорового человека содержится около 6000—8000 лейкоцитов. При рассматривании в микроскоп мазка окрашенной крови можно заметить, что лейкоциты, имеют разнообразную форму. Различают две группы лейкоцитов: зернистые и незернистые. У первых в цитоплазме содержатся мелкие зерна (гранулы), окрашивающиеся разными красителями в синий, красный или фиолетовый цвет. У незернистых форм лейкоцитов таких зерен нет. Среди незернистых лейкоцитов различают лимфоциты (круглые клетки с очень темными, округлыми ядрами) и моноциты (клетки большей величины, с ядрами неправильной формы). Зернистые лейкоциты по-разному относятся к различным красителям. Если зерна цитоплазмы лучше окрашиваются основными (щелочными) красками, то такие формы называют базофилами, если кислыми — эозинофилами (эозин — кислый краситель), а если цитоплазма окрашивается нейтральными красками — нейтрофилами. Между отдельными формами лейкоцитов существует определенное соотношение. Соотношение различных форм лейкоцитов, выраженное в процентах, называют лейкоцитарной формулой (табл. 8).

 При некоторых заболеваниях наблюдаются характерные изменения соотношения отдельных форм лейкоцитов. В случае глистной инвазии увеличивается число эозинофилов, при воспалениях возрастает число нейтрофилов, при туберкулезе часто отмечают увеличение количества лимфоцитов. Часто лейкоцитарная формула меняется в течение заболевания. В острый период инфекционного заболевания, при тяжелом течении болезни, эозинофилы могут не обнаружиться в крови, а с началом выздоровления, еще до видимых признаков улучшения состояния больного, они отчетливо видны под микроскопом. Количество лейкоцитов в крови может меняться, После приема пищи, тяжелой мышечной работы содержание этих клеток в крови увеличивается. Особенно много лейкоцитов появляется в крови при воспалительных процессах. У новорожденного лейкоцитов значительно больше, чем у взрослого человека (до 20 000 в 1 мм3 крови). В первые сутки жизни число лейкоцитов растет (происходит рассасывание продуктов распада тканей ребенка, тканевых кровоизлияний, возможных во время родов) до 30 000 в 1 мм3 крови. Начиная со вторых суток жизни число лейкоцитов снижается и к 7—12-му дню достигает 10 000—12 000. Такое количество лейкоцитов сохраняется у детей первого года жизни, после чего оно снижается и к 13—15 годам достигает величин взрослого человека. Чем меньше возраст ребенка, тем его кровь содержит больше незрелых форм лейкоцитов. Лейкоцитарная формула также имеет свои возрастные особенности: высокое содержание лимфоцитов и малое количество нейтрофилов в первые годы жизни постепенно выравнивается, достигая к 5—6 годам почти одинаковых величин. После этого процент нейтрофилов неуклонно растет, а процент лимфоцитов понижается (табл. 9). 

Малым содержанием нейтрофилов, а также недостаточной их зрелостью отчасти объясняется большая восприимчивость детей младших возрастов к инфекционным болезням. У детей первых лет жизни, к тому же, фагоцитарная активность нейтрофилов наиболее низкая. Продолжительность жизни большинства форм лейкоцитов 2—4 дня. Образуются лейкоциты в красном костном мозге, селезенке и лимфатических узлах. Значение лейкоцитов. Основная функция лейкоцитов — защита организма от микроорганизмов, чужеродных белков, инородных тел, проникающих в кровь и ткани. Лейкоциты обладают способностью самостоятельно двигаться, выпуская ложноножки (псевдоподии). Они могут покидать кровеносные сосуды, проникая через сосудистую стенку, и передвигаться между клетками различных тканей организма. При замедлении движения крови лейкоциты прилипают к внутренней поверхности капилляров и в огромном количестве покидают сосуды, протискиваясь между клетками эндотелия капилляров. По пути своего следования они захватывают и подвергают внутриклеточному перевариванию микробов и другие инородные тела. Лейкоциты активно проникают через неповрежденные сосудистые стенки, легко проходят через мембраны, перемещаются в соединительной ткани под действием различных химических веществ, образующихся в тканях. В кровеносных сосудах лейкоциты передвигаются вдоль стенок, иногда даже против тока крови. Скорость движения не всех клеток одинакова. Наиболее быстро движутся нейтрофилы — около 30 мкм в 1 мин, лимфоциты и базофилы передвигаются медленнее. При заболеваниях скорость движения лейкоцитов, как правило, возрастает. Это связано с тем, что проникшие в организм болезнетворные микробы в результате жизнедеятельности выделяют ядовитые для человека вещества — токсины. Они-то и вызывают ускоренное движение лейкоцитов.

Приблизившись к микроорганизму, лейкоциты ложноножками обволакивают его и втягивают внутрь цитоплазмы (рис. 45). О дин нейтрофил может поглотить 20—30 микробов. Через час все они оказываются переваренными внутри нейтрофила. Это происходит при участии специальных ферментов, разрушающих микроорганизмы. Если инородное тело по своим размерам превышает лейкоцит, то вокруг него накапливаются группы нейтрофилов, образуя барьер. Переваривая или расплавляя это инородное тело вместе с окружающими его тканями, лейкоциты гибнут. В результате вокруг чужеродного тела образуется гнойник, который через некоторое время разрывается и его содержимое выбрасывается из организма. С разрушенными тканями и погибшими лейкоцитами выбрасываются и проникающие в организм инородные тела. Поглощение и переваривание лейкоцитами различных микробов, простейших организмов и всяких чужеродных веществ, попадающих в организм, называют фагоцитозом, а сами лейкоциты — фагоцитами. Явление фагоцитоза было изучено И. И. Мечниковым. Свое первое наблюдение И.И. Мечников сделал на сравнительно простых организмах — личинках морских звезд. Он отметил, что заноза в теле личинки морской звезды быстро окружается подвижными клетками. То же самое происходит и у человека, занозившего себе палец. Вокруг занозы скапливается большое количество белых кровяных телец, а внешне это проявляется образованием белого пузырька, состоящего из скопления погибших лейкоцитов — гноя. Еще более важное наблюдение сделано И.И. Мечниковым на пресноводных рачках-дафниях. Он установил, что если споры микроскопического грибка проникают через стенку кишечника и попадают в полость тела, то к ним устремляются подвижные клетки, которые их захватывают и переваривают.

В результате заболевание не развивается. Если спор поступает в тело дафнии очень много, то фагоциты со своей задачей не справляются, споры прорастают, что ведет к заболеванию и гибели животного. Эти наблюдения послужили Мечникову основанием высказать гипотезу, что и у высших организмов, в том числе и у человека, фагоцитарные клетки осуществляют защиту от болезнетворных агентов. Мечниковым было показано, что фагоцитарную функцию несут клетки двух категорий: подвижные белые кровяные тельца (лимфоциты, моноциты) и неподвижные клетки, находящиеся в лимфатических узлах, внутренней стенке сосудов, селезенке, печени, костном мозге и других органах. Важную роль выполняют лейкоциты и в освобождении организма от отмерших клеток. У человека постоянно происходит процесс старения и отмирания клеток и нарождения новых. Если бы отмершие клетки не уничтожались, то организм был бы отравлен продуктами распада и жизнь стала невозможной. Фагоцитоз — защитная реакция организма, способствующая сохранению постоянства его внутренней среды. Лимфоциты, образующиеся в лимфатических узлах и селезенке, циркулируют в крови 100—200 дней. Считают, что лимфоциты принимают участие в реакциях иммунитета в организме, обезвреживают проникшие в организм микробы и их яды (токсины).

ТРОМБОЦИТЫ

Тромбоциты человека представляют собой плазматические образования овальной или округлой формы диаметром 2—5 мкм. У человека они не имеют ядер и представляют собой цитоплазматические осколки гигантских клеток костного мозга. В электронном микроскопе тромбоциты выглядят звездчатыми образованиями с нитевидными отростками. В 1 мм3 крови человека содержится от 200 000 до 400 000 тромбоцитов. Количество тромбоцитов в крови меняется. Днем их больше, а ночью меньше. После тяжелой мышечной работы количество кровяных пластинок увеличивается в 3—5 раз.

Образуются тромбоциты в красном костном мозге и селезенке. Продолжительность жизни тромбоцитов 5—7 дней. Разрушение их происходит в селезенке. Основная функция тромбоцитов связана с их участием в свертывании крови. При ранении кровеносных сосудов тромбоциты разрушаются. При этом из них выходят в плазму вещества, необходимые для формирования кровяного сгустка — тромба. Характерным свойством тромбоцитов является их способность прилипать и распластываться на чужеродной и шероховатой поверхности (стекло, поврежденный кровеносный сосуд). Пластинки при этом резко увеличиваются в размерах (в 5—10 раз), как бы растягиваются. Из округлой они приобретают звездчатую форму с многочисленными вытянутыми отростками. Стоит лишь повредить мелкий кровеносный сосуд, как пластинки немедленно налипают, собираются в кучку, склеиваются и очень быстро образуют белый тромб, своеобразную биологическую пробку, что способствует остановке кровотечения. Затем вокруг этого тромба оседают нити фибрина, а также эритроциты. Тромб меняет свой цвет, становится красным. Как правило, образование тромба сопровождается сужением кровеносных сосудов. Этому способствует выделяющееся при разрушении кровяных пластинок особое сосудосуживающее вещество — серотонин. Путем двуступенчатого центрифугирования крови тромбоциты удается отделить от плазмы, эритроцитов и лейкоцитов. Для предотвращения разрушения тромбоцитов центрифугирование производят на холоде, а полученную в виде белой пленки тромбоцитарную массу сохраняют в специальном консервирующем растворе. Тромбоцитарную массу применяют в медицинской практике для остановки кровотечений. У новорожденных тромбоцитов от 150 000 до 350 000 в 1 мм3 крови, у грудных детей — от 150 000 до 424 000. В возрасте от 1 года до 16 лет тромбоцитов от 200 000 до 300 000.

ИММУНИТЕТ

Защитные факторы организма. Человек живет в окружении самых разнообразных микробов, в том числе болезнетворных бактерий и вирусов. Многие из них находятся в организме больных животных и людей, от которых они могут тем или иным путем передаваться здоровым. Например, от больных животных человек при употреблении сырого молока может заразиться бруцеллезом или ящуром. Возбудители столбняка, находящиеся в почве, через поврежденные ткани могут проникнуть в организм п вызвать тяжелые заболевания.

Хорошо известны инфекции, передающиеся воздушно-капельным путем (при кашле, чихании, громком разговоре и т. д.). Так люди заражаются гриппом, туберкулезом и другими инфекциями. Однако жизненный опыт показывает, что человек значительно чаще заражается, чем болеет, т. е. другими словами, заражение не всегда вызывает заболевание. Очевидно, в организме имеются факторы и механизмы, препятствующие развитию инфекции. В борьбе с инфекцией организм использует два вида факторов защиты: неспецифические (общезащитные) и специфические. К неспецифическим факторам можно отнести кожу и слизистые оболочки, которые представляют собой барьер, задерживающий инородные предметы и не допускающий их во внутреннюю среду организма. К неспецифическим факторам относятся и клетки-пожиратели — фагоциты. Фагоциты находятся в крови, а также в разных органах (в лимфатических узлах, костном мозге, селезенке и т. д.). Общезащитные факторы не обладают выраженным избирательным (специфическим) действием на возбудителей инфекции, они препятствуют их проникновению в организм и нахождению там, при этом особенность каждого возбудителя не имеет существенного значения. Решающими факторами в борьбе с инфекциями являются специфические факторы, которые вырабатываются в организме. Они обусловливают специфическую невосприимчивость организма к той инфекции, против которой они выработаны. Эту форму защиты называют иммунитетом. Специфичность иммунитета выражается в том, что он обусловливает защиту лишь против одной инфекции и совершенно не влияет на степень восприимчивости данного индивидуума к другим инфекциям. Так, вещества, выработанные против возбудителя коклюша, бессильны против возбудителя скарлатины и т. д. Антитела и антигены. Иммунный процесс — это ответ организма на определенного рода раздражение, на вторжение чужеродного агента — антигена. Под антигеном обычно понимают не свойственные данному организму соединения (чаще всего белки), проникшие в его внутреннюю среду, минуя желудочно-кишечный тракт. Чужеродными могут стать и собственные белки. Это имеет место, когда при инфекционных заболеваниях, отравлениях или других воздействиях на организм в пораженном органе происходят изменения в структуре и свойствах тех или иных белковых соединений, которые становятся как бы чужеродными для организма, т. е. приобретают по отношению к нему антигенные свойства.

Поскольку такие антигены не привносятся извне, они были названы аутоантигенами, а образующиеся антитела — аутоантитенами. Образование аутоантител было обнаружено при некоторых заболеваниях крови, ожогах, ревматизме. Антигенными свойствами обладают все белки, а также некоторые полисахариды и вещества смешанной природы. Антигенами могут быть живые тела (например, болезнетворные бактерии) и определенные химические вещества, находящиеся в растворенном состоянии. Антигенов насчитывают сотни тысяч. Защищая организм от нашествия антигенов, кровь вырабатывает особые белковые тела — антитела (противотела), которые обезвреживают антигены, вступая с ними в реакции самого различного характера. В настоящее время хорошо известна химическая природа антител. Все они являются специфическими белками — гамма-глобулинами. Антитела образуются клетками лимфатических узлов, селезенки, костного мозга и др. Отсюда они проникают в кровь и циркулируют по организму. Наиболее активно вырабатывают антитела лимфоциты и моноциты. Защитные вещества (антитела) по-разному действуют на проникшие в организм болезнетворные микробы или чужеродные вещества. Одни антитела склеивают микроорганизмы, другие осаждают склеенные частицы, а третьи разрушают, растворяют их. Такие антитела называют преципитинами. Антитела, растворяющие бактерии, получили название бактериолизинов. Антитела, нейтрализующие яды (токсины) бактерий, змей, яды некоторых растений, получили название антитоксинов, т. е. специфических противоядий. Выступам (или положительным зарядам) на поверхности антитела соответствуют углубления (или отрицательные заряды) на поверхности антигена, и наоборот. Поэтому при встрече этих веществ образуется биологически нейтральный комплекс антиген—антитело. В результате этого яд обезвреживается, нейтрализуется. Антитела как бы прикрывают собой наиболее активную ядовитую часть молекулы антигена. Образовавшийся нейтральный комплекс антиген — антитело под действием клеток-фагоцитов подвергается разрушению и распаду на более простые соединения, уже неопасные для организма.

Защитные вещества (антитела) обладают специфичностью. Они действуют губительно только па тот микроб или его яды, или на чужеродный белок, который послужил причиной их образования. Все это, разумеется, происходит в том случае, если организм был предварительно иммунизирован и успел активно выработать специфические гамма-глобулины или же ему были своевременно введены уже готовые антитела, полученные от иммунизированных животных или людей. В противном случае яд может подействовать быстрее и отравить организм прежде, чем он начнет вырабатывать противоядия. С точки зрения современной иммунологии процесс «иммунного ответа» на введенный чужеродный белок (антиген) многоступенчат и в основном формируется в лимфоидной ткани. Попавший в организм антиген (например, микроб, вирус) задерживается ближайшими к месту его проникновения лимфатическими узлами — барьером на пути инфекции. Это является сигналом к образованию здесь макрофагов — крупных фагоцитов, которые принимают активное участие в пожирании и переработке попавшего антигена. Обращали ли вы внимание на воспалительную реакцию в лимфатическом узле в подмышке, если есть инфицированная рана на пальце? Это ведь одна из форм защиты организма — барьерная функция лимфатической системы. Второй способ обезвреживания антигена, более совершенный,— образование специфических антигенных «противоядий» — антител. Врожденный и приобретенный иммунитет. Гриппом болеют люди, но не болеют многие животные; в то же время у животных известны заболевания, к которым люди невосприимчивы. Эта невосприимчивость к тому или другому возбудителю болезни носит название видового или врожденного иммунитета. Он приобретается от рождения, наследуется от родителей. Наследственным иммунитетом объясняется невосприимчивость человека к возбудителю чумы рогатого скота. Иммунные вещества могут через плаценту проникать от матери к плоду. Некоторые иммунные вещества новорожденные получают с материнским молоком. Известно, что в течение первых месяцев жизни дети не болеют корью, полиомиелитом (детский паралич) и другими инфекционными заболеваниями. Иммунитет может выработаться у человека после перенесения инфекционного заболевания. Это приобретенный иммунитет. После выздоровления в крови человека остаются защитные вещества против возбудителя болезни, которую он перенес. Если теперь возбудитель этой болезни проникает в кровь человека, то он и выделяемые им яды будут обезврежены соответствующими иммунными телами и болезнь не разовьется. Вот почему люди, переболев в детстве коклюшем, корью, обычно не заболевают ими повторно.

Невосприимчивость к тому или иному заболеванию, полученную организмом по наследству или приобретенную в результате перенесенного заболевания, называют естественным иммунитетом. Естественный иммунитет прочный, держится многие годы. Иммунитет можно вызвать искусственно. Для этого в организм вводят ослабленных или убитых возбудителей той или иной болезни. Ослабленные таким путем яды возбудителей болезни вызывают выработку против них соответствующих защитных веществ (антитоксинов). В этом случае организм активно участвует в создании невосприимчивости к той или другой болезни. Примером искусственного иммунитета являются предохранительные прививки. В медицинской практике широко пользуются пассивной иммунизацией. При этом заболевшему человеку вводят сыворотку крови переболевших людей или животных. В такой сыворотке есть уже готовые иммунные тела против возбудителей болезни. Когда ребенок заболевает корью, ему впрыскивают сыворотку крови человека, переболевшего корью. В ней содержатся антитела против возбудителей кори. Такую же роль выполняет противодифтерийная сыворотка, которая содержит готовые иммунные вещества против возбудителя дифтерии. Готовят ее из сыворотки крови лошадей, которым предварительно впрыскивали под кожу яд дифтерийных микробов. В крови лошади вырабатываются иммунные тела против возбудителей дифтерии. Их-то и вводят вместе с сывороткой лошадиной крови заболевшему дифтерией человеку или в целях профилактики от этого заболевания. Иммунитет, который приобретается путем предохранительных прививок или введения лечебных сывороток, называют искусственным. Эта форма иммунитета менее прочная, чем естественный иммунитет. Известно, что предупреждать болезнь легче, чем лечить. Именно поэтому велика роль предохранительных прививок в снижении заболеваемости оспой, дифтерией, коклюшем и другими инфекционными болезнями. Иммунитет может быть нестойким. При этом организм утрачивает иммунологические свойства, и тогда при попадании в него возбудителей той или иной болезни он может снова заболеть. Поэтому прививки по отношению к некоторым инфекциям (оспа, полиомиелит) повторяют через определенные сроки. Формирование иммунных реакций в процессе развития ребенка. В эмбриональном периоде антитела в В первые 3 месяца после рождения дети почти полностью невосприимчивы к инфекционным заболеваниям. Невосприимчивость объясняется наличием иммунных тел, полученных плодом от матери. Гамма-глобулин — носитель антител — передается через плаценту плоду от матери. Способствуют невосприимчивости также антитела, получаемые в грудном периоде с молоком матери. Кроме того, невосприимчивость новорожденных детей к некоторым заболеваниям связана с недостаточной зрелостью организма, особенно его нервной системы. В этом возрасте в костном мозге детей и лимфатических узлах нет зрелых клеток, которые продуцируют антитела, не синтезируется гамма-глобулин. Неспецифические факторы защиты в раннем возрасте более выражены, чем у детей старшего возраста. По мере созревания организма, его нервной системы ребенок постепенно приобретает все более стойкие иммунологические свойства. Ко второму году жизни вырабатывается уже значительное количество иммунных тел. Замечено, что у детей, воспитывающихся в коллективах, быстрее формируются иммунные реакции. Это объясняется тем, что в коллективе ребенок подвергается скрытой иммунизации: попадание в организм ребенка от заболевших детей малой дозы возбудителя не вызывает у него заболевания, возбудитель скоро погибает, но организм на него успевает выработать антитела. Если это повторяется несколько раз, то приобретается иммунитет к данному заболеванию. К Ю годам иммунные свойства организма выражены хорошо, в дальнейшем они держатся на относительно постоянном уровне и начинают снижаться после 40 лет. Немаловажную роль в формировании иммунных реакций организма играют профилактические прививки. Вот календарь основных прививок и сроки их повторения (ревакцинация):

1. Против туберкулеза — впервые на 5—7-й день жизни. Ревакцинация в 7, 12 и 17 лет. 2. Против полиомиелита — впервые в 2 месяца. Ревакцинация в 1, 2 и 3 года, затем в 7 и 15—16 лет.

организме плода не вырабатываются.

3. Против дифтерии, коклюша - впервые в 5—6 месяцев. Ревакцинация в 2—3 года и в 6 лет (перед школой). 4. Против оспы — впервые от 1 до 1,5 года. Ревакцинация в 8 и 15 лет. 5. Против кори — в 10 месяцев однократно и всем детям до 8 лет, невакцинированным и не болевшим корью.

КРОВООБРАЩЕНИЕ

Значение кровообращения. Кровь может выполнять жизненно необходимые функции, находясь в непрерывном движении. Движение крови в организме, ее циркуляция составляют сущность кровообращения. Система органов кровообращения поддерживает постоянство внутренней среды организма. Благодаря кровообращению ко всем органам и тканям поступают кислород, питательные вещества, соли, гормоны, вода и выводятся из организма продукты обмена. Из-за малой теплопроводности тканей передача тепла от органов человеческого тела (печень, мышцы и др.) к коже и в окружающую среду осуществляется главным образом за счет кровообращения. Деятельность всех органов и организма в целом тесно связана с функцией органов кровообращения. Большой и малый круги кровообращения. Кровообращение обеспечивается деятельностью сердца и кровеносных сосудов. Сосудистая система состоит из двух кругов кровообращения: большого и малого (рис. 46). Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка сердца, откуда кровь поступает в аорту. Из аорты путь артериальной крови продолжается по артериям, которые по мере удаления от сердца ветвятся, и самые мелкие из них распадаются на капилляры, которые густой сетью пронизывают весь организм. Через тонкие стенки капилляров кровь отдает питательные вещества и кислород в тканевую жидкость. Продукты жизнедеятельности клеток при этом из тканевой жидкости поступают в кровь. Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые, сливаясь, образуют более крупные вены и впадают в верхнюю и нижнюю полые вены. Верхняя и нижняя полые вены приносят венозную кровь в правое предсердие, где заканчивается большой круг кровообращения. Малый круг кровообращения начинается от правого желудочка сердца легочной артерией. Венозная кровь по легочной артерии приносится к капиллярам легких. В легких происходит обмен газов между венозной кровью капилляров и воздухом в альвеолах легких. От легких по четырем легочным венам уже артериальная кровь возвращается в левое предсердие. В левом предсердии заканчивается малый круг кровообращения. Из левого предсердия кровь попадает в левый желудочек, откуда начинается большой круг кровообращения.Строение сердца. Сердце представляет собой полый мышечный орган, разделенный на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Левая и правая части сердца разделены сплошной перегородкой. Кровь из предсердия в желудочки поступает через отверстия в перегородке между предсердиями и желудочками. Отверстия снабжены клапанами, которые открываются только в сторону желудочков. Клапаны образованы смыкающимися створками и потому называются створчатыми клапанами. В левой части сердца клапан двустворчатый, в правой — трехстворчатый. У места выхода аорты из левого желудочка и легочной артерии из правого желудочка располагаются полулунные клапаны. Полулунные клапаны пропускают кровь из желудочков в аорту и легочную артерию и препятствуют обратному движению крови из сосудов в желудочки. Клапаны сердца обеспечивают движение крови только в одн ом направлении: из предсердий — в желудочки, а из желудочков — в артерии. Расширенную верхнюю часть сердца называют основанием, а суженную нижнюю — верхушкой. Масса сердца человека от 250 до 360 г. Сердце лежит косо позади грудины. Его основание направлено назад, вверх и вправо, а верхушка — вниз, вперед и влево. Верхушка сердца прилежит к передней грудной стенке в области V левого межреберья; здесь в момент сокращения желудочков ощущается сердечный толчок. Основную массу стенки сердца составляет мощная мышца — миокард, состоящий из особого рода поперечнополосатой мышечной ткани. Толщина миокарда разная в различных отделах сердца. Наиболее тонок он в предсердиях (2—3 мм), левый желудочек имеет самую мощную мышечную стенку, она в 2,5 раза толще, чем в правом желудочке. Основная масса сердечной мышцы представлена типичными для сердца волокнами, которые обеспечивают сокращение отделов сердца. Их основная функция — сократимость. Это типическая, рабочая мускулатура сердца. Кроме того, в сердечной мышце имеются атипические волокна. С деятельностью атипических волокон связано возникновение возбуждения в сердце и проведение его от предсердий к желудочкам.

Волокна атипической мускулатуры отличаются от сократительных волокон как по строению, так и по физиологическим свойствам. В них слабее выражена поперечная исчерченность, зато они обладают способностью легко возбуждаться и большей устойчивостью к вредящим влияниям. За способность волокон атипической мускулатуры проводить возникшее возбуждение по сердцу ее называют проводящей системой сердца. Атипическая мускулатура занимает по объему очень небольшую часть сердца. Скопление клеток атипической мускулатуры называют узлами (рис. 47). Один из таких узлов расположен в правом предсердии, вблизи места впадения (синуса) верхней полой вены. Это синусно-предсердный узел. Здесь в сердце здорового человека возникают импульсы возбуждения, определяющие ритм сокращений сердца. Второй узел расположен на границе между правым предсердием и желудочками в перегородке сердца — предсердно-желудочковый (атриовентрикулярный узел). В этой области сердца возбуждение распространяется с предсердий на желудочки. Из предсердно-желудочкового узла возбуждение направляется по предсердно-желудочковому пучку (Гисса) волокон проводящей системы, который расположен в перегородке между желудочками. Ствол предсердно-желудочкового пучка разделяется на две ножки, одна из них направляется в правый желудочек, а другая — в левый. Возбуждение с атипической мускулатуры передается' волокнам сократительной мускулатуры сердца с помощью волокон, относящихся к атипической мускулатуре. Особенности кровообращения плода. Со второго месяца внутриутробного развития у плода устанавливается плацентарное кровообращение, которое сохраняется до момента рождения ребенка.

От плаценты к плоду идет пупочная вена, а от плода к плаценте — две пупочные артерии. Эти сосуды объединяются в пупочном канатике (рис. 48), который тянется от пупочного отверстия плода к плаценте. Длина пупочного канатика к концу беременности достигает 50—60 см. У плода обогащение крови кислородом и освобождение ее от углекислого газа происходит в плаценте. Ткани плода снабжаются смешанной кровью. Артериальная кровь из плаценты по пупочной вене поступает в организм плода. Пупочная вена подходит к печени плода и делится на две ветви. Одна из них впадает в нижнюю полую вену в виде венозного протока, а другая впадает в воротную вену. Отсюда кровь, смешиваясь с венозной кровью, через печеночные вены изливается в нижнюю полую вену. Таким образом, в нижней полой вене происходит первое смешение артериальной крови с венозной. Смешанная кровь по нижней полой вене поступает в правое предсердие. Сюда же по верхней полой вене поступает венозная кровь. В правом предсердии происходит второе неполное смешение крови. Из правого предсердия более артериальная кровь через имеющееся у плода овальное отверстие между левым и правым предсердиями попадает в левое предсердие, оттуда в левый желудочек и далее в аорту. Более венозная кровь из правого предсердия сокращениями сердца проталкивается в правый желудочек, а из него в легочную артерию. У плода лишь незначительное количество крови по легочной артерии поступает к легким и возвращается по четырем легочным венам к левому предсердию. Легкие у плода не функционируют. У плода легочная артерия соединяется с аортой широким артериальным протоком (боталлов проток). По этому более легкому пути и устремляется основная масса крови, выбрасываемой правым желудочком. Происходит третье смешение крови. Смешанная кровь по сосудам большого круга поступает к органам и тканям, отдает им кислород и питательные вещества, насыщается углекислым газом и продуктами обмена и по пупочным артериям возвращается к плаценте. Таким образом, оба желудочка у плода нагнетают кровь в большой круг кровообращения. Артериальная кровь течет у плода лишь в пупочной вене и венозном протоке. Во всех артериях плода циркулирует смешанная кровь.

Изменения кровообращения, связанные с актом рождения. С рождением ребенка плацентарное кровообращение прекращается. Перерезка пуповины нарушает связь плода с материнским организмом. С первым вдохом новорожденного происходит расширение легких. Кровь по легочной артерии направляется в легкие, минуя артериальный (боталлов) проток. Проток этот запустевает и вскоре превращается в соединительнотканный тяж. Зарастание протока происходит к 6—8-й, иногда к 9—11-й неделе жизни. Овальное отверстие между предсердиями зарастает к концу первого полугодия жизни. Пупочные артерии и вена после перерезки пуповины также постепенно зарастают. Возрастные изменения сердца. Сердце ребенка после рождения не только растет, увеличиваясь во всех направлениях, в нем происходят процессы формообразования (изменение формы, пропорций). Сердце новорожденного имеет поперечное положение и почти шаровидную форму. Относительно большая печень делает высоким свод диафрагмы, отчего и положение сердца у новорожденного более высокое (па уровне четвертого левого межреберья). К концу первого года жизни под влиянием сидения и стояния и в связи с опусканием диафрагмы сердце занимает косое положение. К 2—3 годам верхушка сердца доходит до V ребра, а у 10-летних детей границы сердца почти такие же, как и у взрослых. Рост предсердий в течение первого года жизни опережает рост желудочков, затем они растут почти одинаково и только после 10 лет рост желудочков начинает обгонять рост предсердий. Сердце у детей относительно больше, чем у взрослых. Его масса составляет примерно 0,63—0,80% массы тела, а у взрослого человека — 0,48—0,52%. Наиболее интенсивно растет сердце на первом году жизни: к восьми месяцам масса сердца увеличивается вдвое, к трем годам утраивается, к пяти годам увеличивается в 4 раза, а в 16 лет — в 11 раз (табл. 10).

М асса сердца у мальчиков в первые годы жизни больше, чем у девочек. В 12—13 лет наступает период усиленного роста сердца у девочек и его масса становится больше, чем у мальчиков. К 16 годам сердце девочек вновь начинает отставать в массе от сердца мальчиков. Сердечный цикл. Сердце сокращается ритмично: сокращения отделов сердца чередуются с их расслаблением. Сокращение отделов сердца называют систолой, а расслабление — диастолой. Период, охватывающий одно сокращение и расслабление сердца, называют сердечным циклом, В состоянии относительного покоя сердце взрослого человека сокращается примерно 75 раз в минуту. Это значит, что весь цикл продолжается около 0,8 с (60:75). Каждый сердечный цикл состоит из трех фаз: первая — сокращение предсердий — систола предсердий (длится 0,1 с); вторая — систола желудочков (длится 0,3 с); третья — общая пауза (0,4 с).

При большой физической нагрузке сердце сокращается чаще, чем 75 раз в минуту, продолжительность общей паузы при этом уменьшается. Систолический и минутный объем крови. При сокращении сердца у взрослого человека, находящегося в состоянии покоя, каждый желудочек выталкивает в артерии 60—80 см3 крови. Количество крови, выбрасываемое желудочком за одно сокращение, называют ударным, или систолическим, объемом. Левый и правый желудочки выталкивают одинаковое количество крови. Количество крови, выбрасываемое в аорту сердцем новорожденного при одном сокращении, всего 2,5 см3. К первому году оно увеличивается в 4 раза, к семи годам — в 9 раз, а к 12 годам — в 16,4 раза. Частота сердечных сокращений, достигающая у новорожденных 140 ударов в минуту, к 13 годам снижается до 80 (табл. 11).

Количество крови, выбрасываемое сердцем в 1 мин, называют минутным объемом. Зная количество крови, поступившее из желудочка во время систолы, и частоту сокращений сердца в минуту, можно рассчитать величину минутного объема. Если систолический объем равен 70 см3, а частота сердцебиения — 75 раз в минуту, то минутный объем равен 70-75 = 5250 (см3). Увеличение минутного объема у тренированных людей происходит главным образом за счет величины систолического объема. Сердечные сокращения при этом учащаются незначительно. У людей нетренированных минутный объем крови увеличивается в основном за счет учащения сердечных сокращений. Известно, что при увеличении частоты сердечных сокращений укорачивается продолжительность общей паузы сердца. Из этого следует, что сердце нетренированных людей работает менее экономично и быстрее изнашивается. Не случайно сердечно-сосудистые заболевания встречаются у спортсменов значительно реже, чем у людей, не занимающихся физкультурой. У хорошо тренированных спортсменов при больших физических нагрузках ударный объем крови может возрастать до 200—250 см3. Электрические явления в сердце. Деятельность сердца, как и деятельность любой возбудимой ткани, сопровождается электрическими" явлениями. Метод регистрации электрических явлений в работающем сердце получил название электрокардиографии. Чувствительный прибор, с помощью которого регистрируют электрические явления в возбужденном сердце, называют электрокардиографом. Известно, что силовые линии электрического поля распространяются во все стороны от места возникновения разности потенциалов. Так как сердце расположено в грудной полости несимметрично, то несимметрично расположена и его электрическая ось. Поэтому, чтобы зарегистрировать разность потенциалов, возникающую в возбужденном сердце, надо приложить электроды электрокардиографа к двум несимметричным относительно электрической оси точкам на теле человека.

Чаще всего электрокардиограф соединяют с правой и левой рукой (первое отведение), с правой рукой и левой ногой (второе отведение) или с левой рукой и левой ногой (третье отведение, рис. 49). Разница потенциалов, возникающая в возбужденном сердце, очень невелика (тысячные доли вольта), поэтому в электрокардиографе есть усиливающее устройство. При регистрации электрической активности сердца на движущейся бумажной ленте электрокардиографа пишется кривая — электрокардиограмма (ЭКГ). В сердце здорового человека на электрокардиограмме отчетливо видны пять зубцов, из которых три обращены вверх (PRT), а два — вниз (QS). Зубец Р отражает электрические явления в предсердиях, а зубцы QRST характеризуют движение волны возбуждения в желудочках сердца. Электрокардиография — один из наиболее важных методов объективной регистрации деятельности сердца. Она позволяет судить о последовательности распространения возбуждения по сердцу и оказывает практической медицине неоценимую услугу в вопросах диагностики болезней сердца. Так, при наличии в мышце сердца рубца, вызванного нарушением кровообращения в сердечной мышце (инфаркт миокарда), это четко выявляется на электрокардиограмме по изменениям формы зубцов.

ДВИЖЕНИЕ КРОВИ ПО СОСУДАМ

Непрерывность движения крови. Сердце сокращается ритмично, поэтому кровь поступает в кровеносные сосуды порциями. Однако течет кровь по кровеносным сосудам непрерывным потоком. Непрерывный ток крови в сосудах объясняется эластичностью стенок артерий и сопротивлением току крови, возникающим в мелких кровеносных сосудах.

Благодаря этому сопротивлению кровь задерживается в крупных сосудах и вызывает растяжение их стенок. Растягиваются стенки артерий и при поступлении крови под давлением при сокращении желудочков сердца. Во время расслабления сердца кровь из сердца в артерии не поступает; стенки сосудов, отличающиеся эластичностью, спадаются и продвигают кровь, обеспечивая непрерывное движение ее по кровеносным сосудам. Причины движения крови по сосудам. Кровь движется по сосудам благодаря сокращениям сердца и разнице давления крови, устанавливающейся в разных частях сосудистой системы. В крупных сосудах сопротивление току крови невелико, с уменьшением диаметра сосудов оно возрастает. Преодолевая трение, обусловленное вязкостью крови, последняя утрачивает часть энергии, сообщенной ей сокращающимся сердцем. Давление крови постепенно снижается. Разность давления крови в различных участках кровеносной системы служит практически основной причиной движения крови в кровеносной системе. Кровь течет от места, где ее давление выше, туда, где давление ниже. Кровяное давление. Переменное давление, под которым кровь находится в кровеносном сосуде, называют кровяным давлением. Величина давления определяется работой сердца, количеством крови, поступающим в сосудистую систему, интенсивностью ее оттока на периферию, сопротивлением стенок сосудов, вязкостью крови, эластичностью сосудов. Наиболее высокое давление — в аорте. По мере продвижения крови по сосудам давление ее снижается. В крупных артериях и венах сопротивление току крови небольшое, и давление крови в них уменьшается постепенно, плавно. Наиболее заметно снижается давление в артериолах и капиллярах, где сопротивление току крови самое большое. Кровяное давление в кровеносной системе меняется. Во время систолы желудочков кровь с силой выбрасывается в аорту, давление крови при этом наибольшее. Это наивысшее давление называют систолическим или максимальным. Оно возникает в связи с тем, что из сердца в крупные сосуды при систоле притекает больше крови, чем ее оттекает на периферию. В фазе расслабления (диастолы) сердца артериальное давление понижается и становится диастолическим, или минимальным. Разность между систолическим и диастолическим давлением называют пульсовым давлением. Чем меньше величина пульсового давления, тем меньше поступает крови из желудочка в аорту во время систолы.

В плечевой артерии человека систолическое давление составляет 110—125 мм рт.ст., а диастолическое — 60—85 мм рт. ст. У детей кровяное давление значительно ниже, чем у взрослых. Чем меньше ребенок, тем у него больше капиллярная сеть и шире просвет кровеносных сосудов, а следовательно, и ниже давление крови (табл. 12).

 У новорожденного максимальное давление крови около 76 мм рт. ст., минимальное — 40—50 мм рт. ст., с возрастом уровень кровяного давления повышается вследствие относительного уменьшения просвета артерий. До 6—7 лет у детей рост сердца отстает от роста кровеносных сосудов, а в последующие периоды, особенно в период полового созревания, рост сердца опережает рост кровеносных сосудов. Это отражается на величине кровяного давления, иногда наблюдается так называемая юношеская гипертония, поскольку нагнетательная сила сердца встречает сопротивление со стороны относительно узких кровеносных сосудов, а масса тела в этот период значительно увеличивается. Такое повышение давления, как правило, носит временный характер. Однако «юношеская гипертония» требует осторожности при дозировании физической нагрузки. После 50 лет максимальное давление обычно повышается до 130—145 мм рт. ст. У здорового человека величина кровяного давления поддерживается на постоянном уровне. Кровяное давление повышается при мышечной деятельности. Наиболее сильное воздействие на артериальное давление оказывают различные эмоции, как правило, ведущие к повышению давления. В поддержании постоянства кровяного давления важная роль принадлежит нервной системе. Определение величины кровяного давления имеет диагностическое значение и широко используется в медицинской практике. Скорость движения крови. Подобно тому как река течет быстрее в своих суженных участках и медленнее там, где она широко разливается, кровь течет быстрее там, где суммарный просвет сосудов самый узкий (в артериях), и медленнее всего там, где суммарный просвет сосудов самый широкий (в капиллярах). В кровеносной системе самой узкой частью является аорта, в ней самая большая скорость течения крови (500 мм/с). Каждая артерия уже аорты, но суммарный просвет всех артерий человеческого тела больше, чем просвет аорты. Суммарный просвет всех капилляров в 800—1000 раз больше просвета аорты, соответственно и скорость движения крови в капиллярах в 1000 раз меньше, чем в аорте (0,5 мм/с). Медленный ток крови в капиллярах способствует обмену газов, а также переходу питательных веществ из крови и продуктов распада тканей в кровь. Скорость кругооборота крови с возрастом замедляется, что связано с увеличением длины сосудов, а в более поздние периоды — значительным снижением эластичности кровеносных сосудов.

Более частые сердечные сокращения у детей также способствуют большей скорости движения крови. У новорожденного кровь совершает полный кругооборот, т. е. проходит большой и малый круги кровообращения, за 12 с, у 3-летних — за 15 с, в 14 лет — за 18,5 с. Время кругооборота крови у взрослых составляет 22 с.

РЕГУЛЯЦИЯ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Иннервация сердца и сосудов. Деятельность сердца регулируется двумя парами нервов: блуждающими и симпатическими. Блуждающие нервы берут начало в продолговатом мозге, а симпатические нервы отходят от шейного симпатического узла. Блуждающие нервы тормозят сердечную деятельность. Под влиянием импульсов, поступающих к сердцу по симпатическим нервам, учащается ритм сердечной деятельности и усиливается каждое сердечное сокращение. Изменение просвета кровеносных сосудов происходит под влиянием импульсов, передающихся на стенки сосудов по симпатическим сосудосуживающим нервам. К моменту рождения ребенка в сердечной мышце достаточно хорошо выражены нервные окончания как симпатических, так и блуждающих нервов. В раннем детском возрасте (до 2—3 лет) преобладают тонические влияния симпатических нервов на сердце, о чем можно судить по частоте сердечных сокращений (у новорожденных до 140 ударов в минуту). Тонус центра блуждающего нерва в этом возрасте низок. С ростом ребенка влияние блуждающих нервов на сердце усиливается. И.А. Аршавский считает, что в этом процессе важную роль играет развитие скелетной мускулатуры. В 3—4 месяца ребенок начинает удерживать головку, в это время появляются первые признаки влияния блуждающих нервов на сердечную деятельность (надавливание на глазное яблоко рефлекторно вызывает замедление сердечного ритма). В 3—4-летнем возрасте значительно увеличивается двигательная активность ребенка, к этому времени закрепляются тонические влияния блуждающего нерва на сердце. Задержка в развитии моторики у детей сопровождается задержкой влияний блуждающих нервов на сердечную деятельность. В возрасте от 7 до 12 лет регулирующая роль блуждающего нерва усиливается, что сопровождается урежением - ритма сердечных сокращений.

Рефлекторные влияния на деятельность сердца и сосудов. Ритм и сила сердечных сокращений меняются в зависимости от эмоционального состояния человека, выполняемой им работы. Состояние человека влияет и на кровеносные сосуды, меняет их просвет. При страхе, гневе, физическом напряжении из-за изменения просвета кровеносных сосудов человек бледнеет или краснеет. Работа сердца и просвет кровеносных сосудов связаны с потребностями организма, его органов и тканей в обеспечении их кислородом и питательными веществами. Приспособление деятельности сердечно-сосудистой системы к условиям, в которых находится организм, осуществляется нервным и гуморальным регуляторными механизмами, которые обычно функционируют взаимосвязано. Нервные влияния, регулирующие деятельность сердца и кровеносных сосудов, передаются к ним из центральной нервной системы по центробежным нервам. Раздражением любых чувствительных окончаний можно рефлекторно вызвать урежение или учащение сокращений сердца. Тепло, холод, укол и другие раздражения вызывают в окончаниях центростремительных нервов возбуждение, которое передается в центральную нервную систему и оттуда по блуждающему или симпатическому нерву достигает сердца. Центробежные нервы сердца получают импульсы не только из продолговатого и спинного мозга, но и от вышележащих отделов центральной нервной системы, в том числе и от коры больших полушарий головного мозга. Известно, что боль вызывает учащение сердечных сокращений. Если ребенку при лечении делали уколы, то у него только вид белого халата условнорефлекторно будет вызывать частые сердцебиения. Об этом же свидетельствует изменение сердечной деятельности у спортсменов перед стартом, у учащихся и студентов перед экзаменами. Импульсы из центральной нервной системы передаются одновременно по нервам к сердцу и из сосудодвигательного центра по другим нервам к кровеносным сосудам. Поэтому обычно на раздражение, поступившее из внешней или внутренней среды организма, рефлекторно отвечают и сердце, и сосуды. Важное значение в регуляции постоянства величины кровяного давления имеют собственно сосудистые рефлексы, вызываемые импульсами от рецепторов самих сосудов. Особое физиологическое значение имеют рецепторы, расположенные в дуге аорты и в области разветвления сонной артерии па внутреннюю и наружную. Здесь располагаются сосудистые рефлексогенные зоны, участвующие в саморегуляции сердечно-сосудистой системы.

Рецепторы сосудистых рефлексогенных зон возбуждаются при повышении давления крови в сосуде, поэтому их называют барорецепторами или прессорецепторами. Повышение кровяного давления в аорте вызывает растяжение ее стенок и, как следствие, раздражение прессорецепторов аортальной рефлексогенной зоны. Возникшее в рецепторах возбуждение по волокнам аортального нерва достигает продолговатого мозга. Рефлекторно повышается тонус ядер блуждающих нервов, что приводит к торможению сердечной деятельности, вследствие чего частота и сила сердечных сокращений уменьшаются. Тонус сосудосуживающего центра при этом снижается, что вызывает расширение сосудов внутренних органов. Торможение работы сердца и расширение просвета кровеносных сосудов восстанавливают повысившееся кровяное давление до нормальных величин. В области разветвления сонной артерии на наружную и внутреннюю располагается синокаротидная рефлексогенная зона. Здесь расположены прессорецепторы, раздражающиеся при повышении давления крови в каротидном синусе. Возбуждение по синокаротидному нерву (в составе языкоглоточного нерва) достигает продолговатого мозга. Дальнейший механизм, приводящий к выравниванию величины кровяного давления, таков же, как и при реакции с аортальной рефлексогенной зоны. Гуморальная регуляция кровообращения. На деятельность сердца и сосудов оказывают влияние химические вещества, находящиеся в крови. Так, в надпочечниках вырабатывается гормон адреналин. Он учащает и усиливает деятельность сердца и суживает просвет кровеносных сосудов. В нервных окончаниях парасимпатических нервов образуется ацетилхолин, который расширяет просвет кровеносных сосудов и замедляет и ослабляет сердечную деятельность. На работу сердца оказывают влияние и некоторые соли. Увеличение концентрации ионов калия тормозит работу сердца, а увеличение концентрации ионов кальция вызывает учащение и усиление сердечной деятельности. Гуморальные влияния тесно связаны с нервной регуляцией деятельности системы кровообращения. Выделение самих химических веществ в кровь и поддержание их определенной концентрации в крови регулируеДеятельность всей системы кровообращения направлена на обеспечение организма в разных условиях необходимым количеством кислорода и питательных веществ, на выведение из клеток и органов продуктов обмена, сохранение на постоянном уровне кровяного давления. Это создает условия для сохранения постоянства внутренней среды организма.тся нервной системой.

ЗНАЧЕНИЕ ДЫХАНИЯ

Дыхание — жизненно необходимый процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей его внешней средой. Почти все сложные реакции превращения веществ в организме идут с обязательным участием кислорода. Без кислорода невозможен обмен веществ, и для сохранения жизни необходимо постоянное поступление кислорода. При окислительных процессах образуются продукты распада, в том числе и углекислый газ, которые удаляются из организма. При дыхании происходит обмен газов между организмом и окружающей средой, что обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода и удаление из него углекислого газа. Этот процесс протекает в легких. Переносчиком кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей к легким является кровь.

СТРОЕНИЕ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

Полость носа. В органах дыхания различают воздухоносные пути, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкие, где совершается газообмен между воздухом и кровью. Дыхательный путь начинается носовой полостью, отделенной от полости рта перегородкой: спереди — твердое нёбо, а сзади — мягкое нёбо. Воздух в носовую полость проникает через носовые отверстия — ноздри. У наружного края их располагаются волоски, предохраняющие от попадания в нос пыли. Носовая полость делится перегородкой на правую и левую половину, каждая из которых делится носовыми раковинами на нижний, средний и верхний носовые ходы (рис.50).

В первые дни жизни дыхание у детей через нос затруднено. Носовые ходы у детей уже, чем у взрослых, и окончательно формируются к 14—15 годам. Слизистая оболочка носовой полости обильно снабжена кровеносными сосудами и покрыта многорядным мерцательным эпителием. В эпителии много железок, выделяющих слизь, которая вместе с пылевыми частицами, проникшими с вдыхаемым воздухом, удаляется мерцательными движениями ресничек. В носовой полости вдыхаемый воздух согревается, частично очищается от пыли и увлажняется. Носовая полость сзади через отверстия — хоаны — сообщается с носоглоткой. Носоглотка. Носоглотка — верхняя часть глотки. Глотка представляет собой мышечную трубку, в которую открываются полость носа, полость рта и гортани. В носоглотку, кроме хоан, открываются слуховые трубы, соединяющие полость глотки с полостью среднего уха. Из носоглотки воздух проходит в ротовую часть глотки и дальше в гортань. Глотка у детей широкая и короткая, слуховая труба располагается низко. Заболевания верхних дыхательных путей нередко осложняются воспалением среднего уха, так как инфекция легко проникает в среднее ухо через широкую и короткую слуховую трубу. Гортань. Скелет гортани образован несколькими хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами. Самый крупный из них — щитовидный хрящ. Над входом в гортань располагается хрящевая пластинка — надгортанник. Он выполняет роль клапана, закрывающего вход в гортань при глотании. Полость гортани покрыта слизистой оболочкой, которая образует две пары складок, замыкающих вход в гортань во время глотания. Нижняя пара складок покрывает голосовые связки. Пространство между голосовыми связками называют голосовой щелью. Таким образом, гортань не только связывает глотку с трахеей, но и участвует в речевой функции. При обычном дыхании голосовые связки расслаблены и щель между ними сужается. Выдыхаемый воздух, проходя через узкую щель, заставляет колебаться голосовые связки — возникает звук. От степени натяжения голосовых связок зависит высота тона: при натянутых связках звук выше, при расслабленных — ниже. Дрожанию голосовых связок и образованию звуков способствуют движения языка,"губ и щек, сокращение мышц самой гортани.

У мужчин голосовые связки длиннее, чем у женщин. Это объясняет более низкий голос мужчин. Гортань у детей короче, уже и располагается выше, чем у взрослых. Наиболее интенсивно гортань растет на 1—3-м годах жизни и в период полового созревания. В 12—14 лет у мальчиков на месте соединения пластинок щитовидного хряща начинает расти кадык, удлиняются голосовые связки, вся гортань становится шире и длиннее, чем у девочек. У мальчиков в этот период происходит ломка голоса. Трахея и бронхи. Трахея отходит от нижнего края гортани. Это полая неспадающаяся трубка длиной (у взрослого человека) около 10—13 см. Внутри трахея выстлана слизистой оболочкой. Эпителий здесь многорядный, мерцательный. Позади трахеи расположен пищевод. На уровне IV—V грудных позвонков трахея делится на правый и левый первичные бронхи. Бронхи по своему строению напоминают трахею. Правый бронх короче левого. Первичный бронх, вступив в ворота легких, делится на бронхи второго, третьего и других порядков, которые образуют бронхиальное дерево. Самые тонкие веточки называют бронхиолами. У новорожденных трахея узкая и короткая, длина ее 4 см, к 14—15 годам длина трахеи составляет 7 см. Легкие. Тонкие бронхиолы входят в легочные дольки и внутри них делятся на конечные бронхиолы. Бронхиолы разветвляются на альвеолярные ходы с мешочками, стенки которых образованы множеством легочных пузырьков — альвеол. Альвеолы являются конечной частью дыхательного пути. Стенки легочных пузырьков состоят из одного слоя плоских эпителиальных клеток. Каждая альвеола окружена снаружи густой сетью капилляров. Через стенки альвеол и капилляров происходит обмен газами—? из воздуха в кровь переходит кислород, а из крови в альвеолы поступают углекислый газ и пары воды. В легких насчитывают до 350 млн. альвеол, а их поверхность достигает 150 м2. Большая поверхность альвеол способствует лучшему газообмену. По одну сторону этой поверхности находится альвеолярный воздух, постоянно обновляющийся в своем составе, по другую — непрерывно текущая по сосудам кровь. Через обширную поверхность альвеол происходит диффузия кислорода и углекислого газа. Во время физической работы, когда при глубоких вдохах альвеолы значительно растягиваются, размеры дыхательной поверхности увеличиваются. Чем больше общая поверхность альвеол, тем интенсивнее происходит диффузия газов.

Каждое легкое покрыто серозной оболочкой, называемой плеврой. У плевры два листка. Один плотно сращен с легким, другой приращен к грудной клетке. Между обоими листками — небольшая плевральная полость, заполненная серозной жидкостью (около 1—2 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях. Легкие у детей растут главным образом за счет увеличения объема альвеол (у новорожденного диаметр альвеолы 0,07 мм, у взрослого он достигает уже 0,2 мм). До трех лет происходят усиленный рост легких и дифференцировка их отдельных элементов. Число альвеол к восьми годам достигает числа их у взрослого человека. В возрасте от 3 до 7 лет темпы роста легких снижаются. Особенно энергично растут альвеолы после 12 лет. Объем легких к 12 годам увеличивается в 10 раз по сравнению с объемом легких новорожденного, а к концу периода полового созревания — в 20 раз (в основном за счет увеличения объема альвеол).

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ

Акты вдоха и выдоха. Благодаря ритмически совершающимся актам вдоха и выдоха происходит обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, находящимся в легочных пузырьках. В легких нет мышечной ткани, и поэтому активно они сокращаться не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При параличе дыхательных мышц дыхание становится невозможным, хотя органы дыхания при этом не поражены. При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы и диафрагма. Межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону. Объем грудной клетки при этом увеличивается. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается, что также ведет к увеличению объема грудной клетки. При глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Легкие, находясь в герметически закрытой грудной клетке, пассивно следуют во время вдоха и выдоха за ее движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует и отрицательное давление в грудной полости. Отрицательное давление — это давление ниже атмосферного. Во время вдоха оно ниже атмосферного на 9—12 мм рт.ст., а во время выдоха — на 2—6 мм рт.ст. (рис. 51). В ходе развития грудная клетка растет быстрее, чем легкие, отчего легкие постоянно (даже при выдохе) растянуты. Растянутая эластичная ткань легких стремится сжаться. Сила, с которой ткань легкого стремится сжаться за счет эластичности, противодействует атмосферному давлению. Вокруг легких, в плевральной полости, создается давление, равное атмосферному минус эластическая тяга легких. Так вокруг легких создается отрицательное давление. За счет отрицательного давления в плевральной полости легкие следуют за расширившейся грудной клеткой. Легкие при этом растягиваются. Атмосферное давление действует на легкие изнутри через воздухоносные пути, растягивает их, прижимает к грудной стенке. В растянутом легком давление становится ниже атмосферного, и за счет разницы давления атмосферный воздух через дыхательные пути устремляется в легкие. Чем больше увеличивается при вдохе объем грудной клетки, тем больше растягиваются легкие, тем глубже вдох. При расслаблении дыхательных мышц ребра опускаются до исходного положения, купол диафрагмы приподнимается, объем грудной клетки, а следовательно, и легких уменьшается и воздух выдыхается наружу. В глубоком, выдохе принимают участие мышцы живота, внутренние межреберные и другие мышцы.

Типы дыхания. У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и весь плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. В связи с такими особенностями у новорожденных преобладает диафрагмальное дыхание с незначительным участием межреберных мышц. Диафрагмальный тип дыхания сохраняется до второй половины первого года жизни. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка трудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. Дыхание грудных детей теперь становится грудобрюшным, с преобладанием диафрагмального, причем в верхнем отделе грудной клетки подвижность остается все еще небольшой. В возрасте от 3 до 7 лет в связи с развитием плечевого пояса все более начинает преобладать грудной тип дыхания и к семи годам он становится выраженным. В 7—8 лет начинаются половые отличия в типе дыхания: у мальчиков становится преобладающим брюшной тип дыхания, у девочек — грудной. Заканчивается половая дифференцировка дыхания к 14—17 годам. Следует заметить, что тип дыхания у юношей и девушек может меняться в зависимости от занятий спортом, трудовой деятельностью. В силу своеобразия строения грудной клетки и малой выносливости дыхательных мышц дыхательные движения у детей менее глубокие и частые. Глубина и частота дыхания. Взрослый человек делает в среднем 15—17 дыхательных движений в минуту; за один вдох при спокойном дыхании вдыхает 500 мл воздуха. При мышечной работе дыхание учащается в 2—3 раза. При некоторых видах спортивных упражнений частота дыхания доходит до 40—45 раз в минуту. У тренированных людей при одной и той же работе объем легочной вентиляции постепенно увеличивается, так как дыхание становится более редким, но глубоким. При глубоком дыхании альвеолярный воздух вентилируется на 80—90%, что обеспечивает большую диффузию газов через альвеолы. При неглубоком и частом дыхании вентиляция альвеолярного воздуха значительно меньше и относительно большая часть вдыхаемого воздуха остается в так называемом мертвом пространстве — в носоглотке, ротовой полости, трахее, бронхах. Таким образом, у тренированных людей кровь в большей степени насыщается кислородом, чем у нетренированных.

Глубина дыхания характеризуется объемом воздуха, поступающим в легкие за один вдох,— дыхательным воздухом. Дыхание новорожденного ребенка частое и поверхностное. Частота подвержена значительным колебаниям — 48—63 дыхательных цикла в минуту во время сна. У детей первого года жизни частота дыхательных движений в минуту во время бодрствования 50—60, а во время сна — 35—40. У детей 1—2 лет во время бодрствования частота дыхания 35—40, у 2—4-летних — 25—35 и у 4—6-летних 23—26 циклов в минуту. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания (18—20 раз в минуту). Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию. Объем дыхательного воздуха у ребенка в 1 месяц составляет 30 мл, в 1 год — 70 мл, в 6 лет — 156 мл, в 10 лет — 230 мл, в 14 лет — 300 мл. За счет большой частоты дыхания у детей значительно выше, чем у взрослых, минутный объем дыхания (в пересчете на 1 кг массы). Минутный объем дыхания — это количество воздуха, которое человек вдыхает за 1 мин; он определяется произведением величины дыхательного воздуха на число дыхательных движений в 1 мин. У новорожденного минутный объем дыхания составляет 650—700 мл воздуха, к концу первого года жизни — 2600— 2700 мл, к шести годам — 3500 мл, у 10-летнего ребенка — 4300 мл, у 14-летнего — 4900 мл, у взрослого человека — 5000—6000 мл. Жизненная емкость легких. В покое взрослый человек может вдохнуть и выдохнуть относительно постоянный объем воздуха (около 500 мл). Но при усиленном дыхании можно вдохнуть еще около 1500 мл воздуха. Точно так же после обычного выдоха человек может еще выдохнуть 1500 мл воздуха. Наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после глубокого вдоха, называют жизненной емкостью легких, Жизненная емкость легких меняется с возрастом, зависит она также от пола, степени развития грудной клетки, дыхательных мышц. Обычно она больше у мужчин, чем у женщин; у спортсменов она больше, чем у нетренированных людей. У штангистов, например, она составляет около 4000 мл, у футболистов — 4200 мл, у гимнастов — 4300, у пловцов — 4900, у гребцов — 5500 мл и более.

Так как измерение жизненной емкости легких требует активного и сознательного участия самого ребенка, то она может быть определена лишь после 4—5 лет (табл. 13). К 16—17 годам жизненная емкость легких достигает величин, характерных для взрослого человека.

ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ

Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Производя попеременно вдох и выдох, человек вентилирует легкие, поддерживая в альвеолах относительно постоянный газовый состав. Человек дышит атмосферным воздухом с большим содержанием кислорода (20,9%) и низким содержанием углекислого газа (0,03%), а выдыхает воздух, в котором кислорода — 16,3%, а углекислого газа — 4%.

Так как измерение жизненной емкости легких требует активного и сознательного участия самого ребенка, то она может быть определена лишь после 4—5 лет (табл. 13). К 16—17 годам жизненная емкость легких достигает величин, характерных для взрослого человека.

В альвеолярном воздухе кислорода — 14,2%, а углекислого газа — 5,2% (табл. 14). Почему в выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном? Объясняется это тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания, в воздухоносных путях. Более низкая эффективность легочной вентиляции у детей выражается в ином газовом составе как выдыхаемого, так и альвеолярного воздуха. Чем моложе дети, тем меньше процент углекислого газа и тем больше процент кислорода в выдыхаемом и альвеолярном воздухе. Соответственно у них меньший процент использования кислорода. Поэтому детям для потребления одного и того же объема кислорода и выделения одного и того же объема углекислого газа нужно больше вентилировать легкие, чем взрослым людям. Газообмен в легких. В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие. Движение газов происходит по законам диффузии, согласно которым газ распространяется из среды с высоким парциальным давлением в среду с меньшим давлением. Парциальным давлением называют часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем соответственно выше его парциальное давление.

 Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение», соответствующий термину «парциальное давление», применяемому для свободных газов. Газообмен в легких совершается между альвеолярным воздухом и кровью. Альвеолы легких оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и стенки капилляров очень тонкие, что способствует проникновению газов из легких в кровь и наоборот. Газообмен зависит от поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. Такие условия есть в легких. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются и их поверхность достигает 100—150 м². Также велика и поверхность капилляров в легких. Есть и достаточная разница парциального давления газов альвеолярного воздуха и напряжения этих газов в венозной крови (табл. 15). Из таблицы 15 следует, что разность между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе составляет для кислорода 110—40=70 мм рт.ст., а для углекислого газа 47—40=7 мм рт.ст. Такой разницы давлений достаточно для обеспечения организма кислородом и удаления из него углекислого газа. Связывание кислорода кровью. В крови кислород соединяется с гемоглобином, образуя непрочное соединение — оксигемоглобин. 1 г гемоглобина способен связать 1,34 см³ кислорода. Чем выше парциальное давление кислорода, тем. больше образуется оксигемоглобина. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода 100—ПО мм рт. ст. При этих условиях 97% гемоглобина крови связывается с кислородом. В виде оксигемоглобина кислород от легких кровью переносится к тканям. Здесь парциальное давление кислорода низкое и оксигемоглобин диссоциирует, высвобождая кислород. Так обеспечивается снабжение тканей кислородом. Наличие в воздухе или тканях углекислого газа уменьшает способность гемоглобина связывать кислород. Связывание углекислого газа кровью. Углекислый газ переносится кровью в химически связанном виде — в виде гидрокарбоната натрия и гидрокарбоната калия. Часть его транспортируется гемоглобином. Связывание углекислого газа и отдача его кровью зависят от его напряжения в тканях и крови. Важная роль при этом принадлежит содержащемуся в эритроцитах ферменту карбоангидразе. Карбоангидраза в зависимости от содержания углекислого газа ускоряет во много раз реакцию, уравнение которой: СО₂+Н₂О=Н₂С0₃. В капиллярах тканей, где напряжение углекислого газа высокое, происходит образование угольной кислоты. В легких карбоангидраза способствует дегидратации, что приводит к вытеснению углекислого газа из крови. Газообмен в легких у детей тесно связан с особенностями регуляции у них кислотно-щелочного равновесия. У детей дыхательный центр очень чутко реагирует на малейшие изменения реакции крови. Даже при незначительном сдвиге равновесия в сторону подкисления, у детей легко возникает одышка.

Диффузионная способность легких у детей с возрастом увеличивается. Это связано с увеличением суммарной поверхности альвеол легких. Потребность организма в кислороде и выделение углекислого газа определяются уровнем окислительных процессов, протекающих в организме. С возрастом этот уровень снижается, соответственно и величина газообмена на 1 кг массы по мере роста ребенка уменьшается.

РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

Дыхательный центр. Дыхание человека меняется в зависимости от состояния его организма. Оно спокойное, редкое во время сна, частое и глубокое при физических нагрузках, прерывистое, неровное во время эмоций. При погружении в холодную воду у человека на время останавливается дыхание, «дух захватывает». Русский физиолог Н. А. Миславский в 1919 г. установил, что в продолговатом мозге имеется группа клеток, разрушение которых ведет к остановке дыхания. Так было положено начало изучению дыхательного центра. Дыхательный центр — сложное образование и состоит из центра вдоха и центра выдоха. Позже удалось показать, что дыхательный центр имеет более сложную структуру и в процессах регуляции дыхания принимают участие также вышележащие отделы центральной нервной системы, которые обеспечивают приспособительные изменения в системе органов дыхания к различной деятельности организма. Важная роль в регуляции дыхания принадлежит коре больших полушарий. Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности: в нем ритмически возникают импульсы возбуждения. Эти импульсы возникают автоматически. Даже после полного выключения центростремительных путей, идущих к дыхательному центру, в нем можно зарегистрировать ритмическую активность. Автоматизм дыхательного центра связывают с процессом обмена веществ в нем. Ритмические импульсы передаются из дыхательного центра по центробежным нейронам к дыхательным мышцам и диафрагме, обеспечивая чередование вдоха и выдоха. Рефлекторная регуляция. При болевом раздражении, при раздражении органов брюшной полости, рецепторов кровеносных сосудов, кожи, рецепторов дыхательных путей изменение дыхания происходит рефлекторно.

При вдыхании паров аммиака, например, раздражаются рецепторы слизистой оболочки носоглотки, что приводит к рефлекторной задержке дыхания. Это важное защитное приспособление, препятствующее попаданию в легкие ядовитых и раздражающих веществ. Особое значение в регуляции дыхания имеют импульсы, идущие от рецепторов дыхательных мышц и от рецепторов самих легких. От них в большей степени зависит глубина вдоха и выдоха. Это происходит так. При вдохе, когда легкие растягиваются, раздражаются рецепторы в их стенках. Импульсы от рецепторов легких по центростремительным волокнам блуждающего нерва достигают дыхательного центра, тормозят центр вдоха и возбуждают центр выдоха. В результате дыхательные мышцы расслабляются, грудная клетка опускается, диафрагма принимает вид купола, объем грудной клетки уменьшается и происходит выдох. Выдох, в свою очередь, рефлекторно стимулирует вдох. В регуляции дыхания принимает участие кора головного мозга, обеспечивающая тончайшее приспособление дыхания к потребностям организма в связи с изменениями условий внешней среды и жизнедеятельности организма. Вот примеры влияния коры больших полушарий на дыхание. Человек может на время задержать дыхание, по своему желанию изменить ритм и глубину дыхательных движений. Влияниями коры головного мозга объясняются предстартовые изменения дыхания у спортсменов — значительное углубление и учащение дыхания перед началом соревнования. Возможна выработка условных дыхательных рефлексов. Если к вдыхаемому воздуху добавить 5—7% углекислого газа, который в такой концентрации учащает дыхание, и сопровождать вдох стуком метронома или звонком, то через несколько сочетаний один только звонок или стук метронома вызовет учащение дыхания. Гуморальные влияния на дыхательный центр. Большое влияние на состояние дыхательного центра оказывает химический состав крови, в частности ее газовый состав. Накопление углекислого газа в крови вызывает раздражение рецепторов в кровеносных сосудах, несущих кровь к голове, и рефлекторно возбуждает дыхательный центр. Подобным образом действуют и другие кислые продукты, поступающие в кровь, например молочная кислота, содержание которой в крови увеличивается во время мышечной работы. Первый вдох новорожденного. При внутриутробном развитии плод получает кислород и отдает углекислый газ через плаценту организму матери. Однако плод совершает дыхательные движения в виде незначительного расширения грудной клетки. Легкие при этом не расправляются, а только возникает небольшое отрицательное давление в плевральной щели.

Согласно данным И. А. Аршавского, такого рода дыхательные движения плода способствуют лучшему движению крови и улучшению кровоснабжения плода, а также являются своеобразной тренировкой функции легких. Во время родов, после перевязки пупочного канатика, организм ребенка отделяется от организма матери. При этом в крови новорожденного накапливается углекислый газ и снижается содержание кислорода. Изменение газового состава крови приводит к повышению возбудимости дыхательного центра как гуморально, так и рефлекторно через раздражение рецепторов в стенках кровеносных сосудов. Клетки дыхательного центра раздражаются, и в ответ возникает первый вдох. А далее вдох рефлекторно вызывает выдох. В возникновении первого вдоха немаловажная роль принадлежит изменению условий существования новорожденного по сравнению с внутриутробным его существованием. Механические раздражения кожи при прикосновении рук акушера к телу ребенка, более низкая температура окружающей среды по сравнению с внутриутробной, подсыхание тела новорожденного в воздухе — все это также способствует рефлекторному возбуждению дыхательного центра и возникновению первого вдоха. И. А. Аршавский в появлении первого вдоха основную роль отводит возбуждению спинномозговых дыхательных мотонейронов, клеток ретикулярной формации продолговатого мозга; возбуждающим фактором при этом служит снижение парциального давления кислорода в крови. Во время пepвoго вдоха расправляются легкие, которые у плода были в спавшемся состоянии, легочная ткань плода очень упруга, малорастяжима. Нужна определенная сила, чтобы растянуть и расправить легкие. Поэтому первый вдох труден и происходит с большими затратами энергии. Особенности возбудимости дыхательного центра у детей. К моменту рождения ребенка его дыхательный центр способен обеспечивать ритмичную смену фаз дыхательного цикла (вдох и выдох), но не так совершенно, как у детей старшего возраста. Это связано с тем, что к моменту рождения функциональное формирование дыхательного центра еще не закончилось. Об этом свидетельствует большая изменчивость частоты, глубины, ритма дыхания у детей раннего возраста. Возбудимость дыхательного центра у новорожденных и грудных детей низкая.

Дети первых лет жизни отличаются более высокой устойчивостью к недостатку кислорода (гипоксии), чем дети более старшего возраста. Формирование функциональной деятельности дыхательного центра происходит с возрастом. К 11 годам уже хорошо выражена возможность приспособления дыхания к различным условиям жизнедеятельности. Чувствительность дыхательного центра к содержанию углекислого газа повышается с возрастом и в школьном возрасте достигает примерно уровня взрослых. Следует отметить, что в период полового созревания происходят временные нарушения регуляции дыхания и организм подростков отличается меньшей устойчивостью к недостатку кислорода, чем организм взрослого человека. О функциональном состоянии дыхательного аппарата свидетельствует и возможность произвольно изменять дыхание (подавлять дыхательные движения или производить максимальную вентиляцию). В произвольной регуляции дыхания участвует кора больших полушарий головного мозга, центры, связанные с восприятием речевых раздражителей и с ответами на эти раздражители. Произвольная регуляция дыхания связана со второй сигнальной системой и появляется лишь с развитием речи. Произвольные изменения дыхания играют важную роль при выполнении ряда дыхательных упражнений и помогают правильно сочетать определенные движения с фазой дыхания (вдохом и выдохом). Дыхание при физической работе. У взрослого человека при мышечной работе увеличивается легочная вентиляция в связи с учащением и углублением дыхания. Такие виды деятельности, как бег, плавание, бег на коньках и лыжах, езда на велосипеде, резко повышают объем легочной вентиляции. У тренированных людей усиление легочного газообмена идет главным образом за счет увеличения глубины дыхания. Дети же в силу особенностей их аппарата дыхания не могут при физических нагрузках значительно изменить глубину дыхания, а учащают дыхание. И без того частое и поверхностное дыхание у детей при физических нагрузках становится еще более частым и поверхностным. Это приводит к более низкой эффективности вентиляции легких, особенно у маленьких детей. Подростки, в отличие от взрослых, быстрее достигают максимального уровня потребления кислорода, но и быстрее прекращают работу из-за неспособности поддерживать долго потребление кислорода на высоком уровне.

Правильное дыхание. Замечали ли вы, что человек на короткое время задерживает вдох, когда к чему-нибудь прислушивается? А почему у гребцов, молотобойцев момент наибольшего усиления совпадает с резким выдохом («ух»)? При нормальном дыхании вдох короче выдоха. Такой ритм дыхания облегчает физическую и умственную деятельность. Это можно объяснить так. Во время вдоха дыхательный центр возбуждается, при этом по закону индукции возбудимость других отделов мозга снижается, а при выдохе имеет место обратное явление. Поэтому сила мышечного сокращения понижается во время вдоха и возрастает во время выдоха. Поэтому работоспособность понижается и скорее наступает утомление, если вдох удлинен, а выдох укорочен. Научить детей правильно дышать при ходьбе, беге и других видах деятельности — одна из задач учителя. Одно из условий правильного дыхания — это забота о развитии грудной клетки. Для этого важно правильное положение тела, особенно во время сидения за партой, дыхательная гимнастика и другие физические упражнения, развивающие мускулатуру, приводящую в движение грудную клетку. Особенно полезны в этом отношении такие виды спорта, как плавание, гребля, катание на коньках, ходьба на лыжах. Обычно человек с хорошо развитой грудной клеткой дышит равномерно и правильно. Надо приучать детей ходить и стоять, соблюдая прямую осанку, так как это содействует расширению грудной клетки, облегчает деятельность легких и обеспечивает 1 более глубокое дыхание. При согнутом положении туловища в организм поступает меньшее количество воздуха.

 ЗНАЧЕНИЕ ПИЩЕВАРЕНИЯ

С пищей организм получает такие сложные органические вещества, как белки, жиры и углеводы. Эти вещества используются организмом в качестве строительного материала при процессах роста и построении новых клеток взамен отмирающих. Питательные вещества являются и источниками энергии в организме. Не меньшее значение имеют поступающие с пищей витамины, минеральные соли и вода. Они необходимы для создания условий, в которых протекают разнообразные химические реакции, во многих реакциях они сами принимают непосредственное участие. Вода, минеральные соли и витамины усваиваются организмом в неизменном виде. Что же касается белков, жиров и углеводов, находящихся в пище, то они прямо не могут быть усвоены организмом. Прежде всего эти вещества образованы крупными молекулами, которые не могут пройти через стенку пищеварительного тракта. Главное заключается в том, что они для организма чужеродны и, как на всякое чужеродное вещество, в организме против них вырабатываются защитные вещества (антитела). Теперь становится понятным, почему основные питательные вещества, прежде чем попасть во внутреннюю среду организма, подвергаются перевариванию. Пищеварением называют процесс физической и химической обработки пищи и превращения ее в более простые и растворимые соединения, которые могут всасываться, переноситься кровью, усваиваться организмом. В организме человека под влиянием пищеварительных соков в пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, а сложные углеводы — до простых Сахаров (глюкоза и др.). Основная роль в такой химической обработке пищи принадлежит содержащимся в пищеварительных соках ферментам. Ферменты — это биологические катализаторы белковой природы, вырабатываемые самим организмом. Характерное свойство ферментов — их специфичность: каждый фермент действует на вещество или группу веществ только определенного физического состава и строения, па определенный тип химической связи в молекуле. Под влиянием ферментов нерастворимые и неспособные к всасыванию сложные вещества превращаются в растворимые и легкоусвояемые, более простые вещества.

Методы исследования деятельности пищеварительных желез. С тех пор как было установлено, что пищеварительные железы вырабатывают пищеварительные соки, ученые пытались получить их для анализа. Так, еще в XVII в. голландскому ученому Граафу удалось собрать небольшое количество пищеварительных соков при помощи трубок, введенных в просвет выводных протоков слюнных и поджелудочной желез. Ученые пробовали получить желудочный сок при помощи резиновой губки, которая заглатывалась, впитывала содержимое желудка, а затем извлекалась из желудка за привязанную к ней нитку. Шотландский «врач Стивене обнаружил переваривающее действие желудочного сока человека, воспользовавшись услугами фокусника, который обладал редкой способностью изрыгать попавшие в желудок различные предметы. Фокусник глотал, а через несколько часов рвотными движениями изгонял из желудка специально приготовленные, наполненные пищей, свинцовые «пирожки» с отверстиями, через которые в пищу проникал желудочный сок. Естественно, с помощью таких методов было трудно установить состав и свойства пищеварительных соков. Позже у животных под наркозом вскрывали брюшную полость и из протоков пищеварительных желез получали пищеварительные соки. Но делать какие-либо выводы о закономерностях работы пищеварительных желез было почти невозможно: животное было на операционном столе; под наркозом. Условия явно отличались от нормальных. Гораздо больше сведений о работе пищеварительных желез можно получить с помощью фистульного метода исследования. Фистула — это искусственное соединение протока пищеварительной железы или полости пищеварительного, тракта с внешней средой организма. Повод для такого метода исследования дали интересные, хотя и случайные, наблюдения за людьми, у которых в результате ранения или заболевания образовался свищ желудка или кишечника. В 1842 г. московский хирург Басов предложил изучать желудочную секрецию у собак с помощью фистулы желудка. Но в этом случае нельзя было получить для исследования чистый желудочный сок, он был смешан с остатками пищи, слюной, слизью, которые всегда имеются в желудке. Настоящего расцвета и признания фистульный метод достиг благодаря работам И.П. Павлова. Проводя хирургические операции, И.П. Павлов образовывал животным постоянные фистулы, с тем чтобы можно было длительно вести наблюдения за деятельностью той или другой пищеварительной железы.

В отличие от своих предшественников И. П. Павлов особое внимание обращал на изыскание таких способов операции, которые позволили бы после выздоровления животного сохранить нормальные условия деятельности как для изучаемого органа, так и для всего организма. Благодаря такой фистульной методике стало возможным наблюдать в любое время за функцией оперированного органа. С помощью фистул удается собирать чистые пищеварительные соки, без примеси пищи, точно измерять их количество и определять химический состав в разные фазы пищеварения. Главное достоинство фистульной методики, предложенной И.П. Павловым, состоит в том, что изучается процесс пищеварения в естественных условиях существования организма, на здоровом животном и деятельность органов пищеварения возбуждается естественными пищевыми раздражителями. Роль И.П. Павлова в изучении деятельности пищеварительных желез столь велика, что эту главу физиологии часто называют русской главой физиологии, а И.П. Павлов был удостоен Нобелевской премии. Однако при всех достоинствах фистульного метода им практически невозможно изучать пищеварительные функции у человека. По понятным причинам образование фистул у человека в исследовательских целях не производится. Слюну у человека можно собрать с помощью специальной металлической капсулы—присоски. Капсула присасывается к слизистой оболочке рта так, что в центре ее оказывается проток слюнной железы, по которому слюна теперь поступает не в рот, а в капсулу и через резиновую трубочку выводится наружу — в пробирку или стаканчик. Для извлечения желудочного сока и содержимого двенадцатиперстной кишки используют зонд, который испытуемый заглатывает. Через наружное отверстие такого зонда можно получить сек для исследования. Некоторые сведения о состоянии желудка и кишечника можно получить, просвечивая области их расположения лучами Рентгена. Перед рентгеновским исследованием человеку дают выпить раствор или взвесь вещества, плохо пропускающих лучи Рентгена и поэтому дающих хорошую тень на экране (рис. 52).

В момент сокращения мускулатуры желудка, а также при секреции в пищеварительном тракте возникают хотя и незначительные, но достаточные для регистрации электрические явления. Запись электрических явлений в желудке — электрогастрографию — применяют для изучения сократительной деятельности желудка. Большое будущее у радиометрического метода. Человеку дают проглотить миниатюрный радиопередатчик — радиопилюлю (рис. 53) диаметром 8 мм и длиной 15—20 мм. В радиопилюле расположен датчик, который воспринимает концентрацию водородных ионов, в содержимом желудка и кишечника, давление внутри них и температуру. Датчик преобразует воспринимаемые показатели в колебания определенной частоты, которые можно поймать с помощью радиоприемника и зарегистрировать. Радиопилюля свободно проходит по пищеварительному тракту и передает информацию о температуре, давлении и реакции среды в разных отделах пищеварительного тракта.СИСТЕМА ОРГАНОВ ПИЩЕВАРЕНИЯ

Понятие о системе органов пищеварения. Система органов пищеварения состоит из ротовой полости с тремя парами крупных слюнных желез, глотки, пищевода, желудка, тонкой кишки (в состав которой входит двенадцатиперстная кишка — в нее открываются протоки печени и поджелудочной железы, тощая и подвздошная кишки) и толстой кишки, состоящей из слепой, ободочной и прямой кишок. В ободочной кишке различают восходящую, нисходящую и сигмовую кишки.

Пищеварительные железы начинают функционировать еще во внутриутробном периоде за счет поступления питательных веществ из материнского организма и веществ из околоплодных вод. Однако до рождения ребенка пищеварительная функция у него выражена слабо. После рождения питание сначала молозивом, а затем зрелым молоком и смешанное вскармливание в значительной степени усиливают функцию пищеварительного аппарата у детей. Особенности пищеварения в ротовой полости. Переваривание пищи начинается в ротовой полости. Механическое раздробление и измельчение пищи при ее пережевывании составляют специфическую функцию органов ротовой полости; только она одна из всех органов пищеварения имеет костную основу. В ротовой полости помещаются язык и зубы. Язык — подвижный мышечный орган, покрытый слизистой оболочкой, богато снабженный сосудами и нервами. Язык передвигает пищу в процессе жевания, служит органом вкуса и речи. Зубы измельчают пищу. Кроме того, они принимают участие в формировании звуков речи. По функции и форме различают резцы, клыки, малые и большие коренные зубы. Общее число зубов у взрослых 32. В каждой половине верхней и нижней челюстей развиваются 2 резца, 1 клык, 2 малых коренных и 3 больших коренных зуба. Это может быть выражено зубной формулой, в которой принято обозначать зубы одной стороны обеих челюстей.

Каждый зуб (рис. 54) имеет выступающую из десны коронку, которая переходит в шейку (под десной) и корено, погруженный в зубную лунку челюсти и плотно срастающийся с ней посредством надкостницы.

Большие коренные зубы на нижней челюсти имеют по два, а на верхней — по 3 корня. Остальные зубы однокоренные. Внутри корня проходит канал, расширяющийся в полость зуба; он заполнен зубной мякотью — рыхлой соединительной тканью, сосудами и нервами. Коронка, шейка и корень состоят из твердых тканей. В полости зуба помещаются мягкие ткани зуба, или пульпа. Основ пульпы построена из соединительной ткани, богатой клеточными элементами. В пульпу через корневой канал входят сосуды и нервы. Здесь совершается интенсивный обмен веществ зуба, и с пульпой связаны восстановительные процессы в случае каких-либо повреждений дентина. Главную массу всех частей зуба составляет дентин, покрытый на коронке эмалью, а на шейке и корне — цементом. Эмаль, покрывающая коронку,— самая твердая ткань в организме: по твердости она приближается к кварцу. Но и она все же может отираться и давать трещины. Органическое вещество в эмали составляет только 2—4%. все остальное — минеральные вещества. Дентин и цемент представляют собой видоизмененную костную ткань, по сравнению с которой содержат значительно больше фосфорнокислого кальция. Зубы закладываются и развиваются в толще челюсти. Еще в утробном периоде развития закладываются зачатки постоянных зубов, которые потом сменяют молочные. У ребенка на 6—8-м месяце жизни сначала начинают прорезываться временные, или молочные, зубы. Зубы могут появляться раньше или позднее, в зависимости от индивидуальных особенностей развития, качества питания. Чаще всего первыми прорезываются средние резцы нижней челюсти, потом появляются верхние средние и верхние боковые; в конце первого года прорезываются обычно 8 молочных зубов. В течение второго года жизни, а иногда и начала третьего года заканчивается прорезывание всех 20 молочных зубов. Зубная формула в этом случае имеет следующий вид: 

2 10 2 верхняя челюсть (одна сторона) 2 10 2 нижняя челюсть (одна сторона)

М олочные зубы нежные и хрупкие, это следует учитывать при организации питания детей. В 6—7 лет у детей начинают выпадать молочные зубы, и па смену им постепенно растут постоянные зубы. Перед сменой корни молочных зубов рассасываются, после чего они выпадают. Малые коренные и третьи большие коренные, или зубы мудрости, вырастают без молочных предшественников. Прорезываие

постоянной смены зубов заканчивается к 14—15 годам (табл. 16). Исключение составляют зубы мудрости, появление которых порой задерживается до 25-30 лет; в 15% случаев они отсутствуют на верхней челюсти вообще. Эти зубы были хорошо развиты у древних ископаемых людей (синантропов, неандертальцев). В настоящее время они, несомненно, несколько редуцированы.

В связи с тем, что постоянные зубы в течение нескольких лет находятся под молочными зубами, следует особо обратить внимание на состояние полости рта и зубов у детей школьного, да и дошкольного, возраста. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), 7—9 человек из 10 обследованных нуждаются в лечении зубов. И в первую очередь это связано с кариесом. Суть его заключается в следующем. При химическом воздействии на эмаль происходит деминерализация, растворение минеральных солей эмали кислотами, которые образуются в основном в результате распада остатков пищи. Деминерализация идет и в ткани зуба, расположенной под эмалью,— в дентине. Наибольшее губительное действие на эмаль оказывает молочная кислота — основной продукт брожения углеводов. В дальнейшем происходит уже непосредственное воздействие микробов на деминерализованные эмаль и дентин. В результате происходит распад органических веществ зуба. На кариозный процесс влияют и внешние (экзогенные) факторы. В их числе недостаток витаминов (особенно группы В и Б), солей кальция, фосфора, фтора в пище и питьевой воде, отсутствие или недостаток ультрафиолетовых лучей. Все это приводит к нарушению минерального и белкового обмена в организме, влияющего на питание эмали и дентина. Первостепенное значение в механизме кариеса зубов играют микроорганизмы полости рта, главным образом стрептококки. Под действием кислоты в эмали происходит растворение минеральных веществ. В пораженном участке эмали создаются все более благоприятные условия для жизнедеятельности микроорганизмов. Возникает бляшка зубного налета из кислотообразующих микроорганизмов. Здесь чаще всего и начинается процесс развития кариеса, появляется видимое глазом белое пятно. Минеральных веществ в участке поражения становится все меньше. В итоге образуется кариозная полость. Чтобы предотвратить образование полости, надо сбалансировать рацион питания; обеспечив достаточное поступление с пищей кальция, фосфора и фтора. В настоящее время широко применяют фторопрофилактику кариеса. Это и фторирование питьевой воды, и местное орошение раствором фтористого натрия, специальные зубные порошки, пасты, эликсиры, содержащие фтор, и, наконец, таблетки с фтором.

С целью охраны зубов у детей в школах проводят санацию полости рта: поврежденные зубы удаляют или пломбируют, и таким образом предупреждается порча остальных зубов, особенно постоянных. Уход за зубами прежде всего должен выражаться в обязательном прополаскивании рта кипяченой, слегка тепловатой водой после каждого приема пищи, чтобы по возможности удалить все застрявшие между зубами частицы пищи. Нужно ежедневно вечером перед сном чистить зубы щеткой с зубным порошком, чтобы более основательно удалить все остатки пищи. Нельзя давать детям слишком горячую или очень холодную пищу, а также позволять им раскусывать зубами орехи или другие твердые вещества, так как это может вызвать повреждение эмали. Смыкание верхних резцов с нижними называют прикусом. При правильном прикусе верхние резцы занимают положение впереди от нижних, что усиливает их режущее действие. Измельченная механически пища в полости рта смешивается со слюной. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушные, подпижнечелюстные и подъязычные. Кроме крупных, есть мелкие слизистые слюнные железки. Они разбросаны почти по всей слизистой оболочке ротовой полости и языка. Слюнные железы функционируют с момента рождения ребенка, но в первые месяцы слюны отделяется мало. С появлением молочных зубов слюноотделение усиливается настолько, что дети часто не успевают ее проглатывать и она вытекает изо рта. В слюне содержится фермент птиалин, расщепляющий сложные углеводы до мальтазы, и мальтаза, расщепляющая дисахариды до глюкозы. Белок слюны муцин делает слюну клейкой. Благодаря муцину пропитанная слюной пища легче проглатывается. В составе слюны есть еще вещество белковой природы — лизоцим, обладающий обеззараживающим действием. Этим, видимо, можно объяснить, что раны и царапины слизистой оболочки ротовой полости заживают быстрее, чем на поверхности тела. С возрастом количество отделяющейся слюны увеличивается; наиболее заметные сдвиги в слюноотделении отмечаются у детей от 9 до 12 месяцев и от 9 до 11 лет. Всего в сутки у детей отделяется до 800 см³ слюны.

Регуляция слюноотделения. При попадании пищи в рот через несколько секунд начинается слюноотделение. Такой быстрый ответ слюнных желез на раздражение ротовой полости говорит о том, что слюноотделение осуществляется рефлекторно, при участии нервной системы. Пища, поступившая в полость рта, раздражает окончания вкусовых нервов, в них возникает возбуждение, которое по центростремительным нервам передается в продолговатый мозг, в центр слюноотделения. Здесь происходит передача возбуждения с центростремительных нервов на центробежные (симпатические и парасимпатические), идущие к слюнным железам. Возбуждение охватывает секреторные клетки слюнных желез, и происходит отделение слюны определенного качества и количества. Так осуществляется безусловный слюноотделительный рефлекс. Слюна может отделяться не только при попадании пищи в рот, но и при виде, запахе пищи, разговоре о пище. Это тоже рефлекс, но рефлекс особый, который И.П. Павловым назван условным рефлексом. Условнорефлекторное отделение слюны происходит лишь в том случае, если вид, запах пищи или разговоры о вкусной еде совпадали прежде с приемом пищи. Пищевод. Пища, измельченная в ротовой полости и пропитанная слюной, сформированная в пищевые комки, через зев поступает в глотку, а из нее в пищевод. Пищевод — мышечная трубка длиной у взрослого человека около 25 см. Внутренняя оболочка пищевода — слизистая — покрытая многослойным плоским эпителием с признаками ороговения в верхних слоях. Эпителий защищает пищевод при движении по нему грубого пищевого комка. Слизистая оболочка образует глубокие продольные складки, что допускает значительное расширение пищевода при прохождении по нему пищевого комка. У детей слизистая оболочка пищевода нежная, легкоранимая грубой пищей, богата кровеносными сосудами. Длина пищевода у новорожденных около 10 см, в возрасте 5 лет — 16 см, в 15 лет — 19 см. Особенности пищеварения в желудке. Желудок — наиболее расширенная часть пищеварительной трубки. Он имеет вид изогнутого мешка, вмещающего до 2 л пищи. Расположен желудок в брюшной полости асимметрично; большая часть его находится влево, а меньшая — вправо от срединной плоскости тела.

Выпуклый нижний край желудка — большая кривизна, короткий вогнутый край — малая кривизна. В желудке различают вход (кардиальная часть), дно (или фундальная часть) и выход (пилорическая, или привратниковая, часть). Привратник открывается в двенадцатиперстную кишку. Изнутри желудок выстлан слизистой оболочкой, образующей много складок. В толще слизистой оболочки находятся железы, трубчатые по форме. Железы вырабатывают желудочный сок. Различают три типа клеток желудочных желез: главные вырабатывают ферменты желудочного сока, обкладочные — соляную кислоту, добавочные — слизь. Желудочный сок человека — бесцветная жидкость кислой реакции, с большим содержанием соляной кислоты (0,5%) и слизи. Слизь, вырабатываемая клетками слизистой оболочки желудка, предохраняет ее от механических и химических повреждений. Соляная кислота обладает способностью губительно действовать на бактерии, попадающие в желудок, выполняя тем самым защитную функцию, размягчает волокнистую пищу, вызывает набухание белков, способствует активированию пищеварительного фермента пепсина. За сутки у взрослого человека отделяется 1,2—2 л сока. В желудочном соке имеются два белковых фермента — пепсин и химозин. Пепсин вырабатывается желудочными железами в неактивной форме и активизируется соляной кислотой. Пепсин расщепляет белки до альбумоз и пептонов. Химозин, или сычужный фермент, вызывает створаживание молока в желудке. Обнаруживается химозин в желудочном соке детей, особенно в период молочного вскармливания. У старших детей створаживание происходит под влиянием пепсина и соляной кислоты желудочного сока. Содержащийся в желудочном соке фермент липаза расщепляет жиры до глицерина и жирных кислот. Желудочная липаза действует на жиры, находящиеся в состоянии эмульсии (жиры молока). В желудке пища задерживается от 4 до 11 ч и подвергается в основном химической обработке с помощью желудочного сока. Кроме того, в желудке пища подвергается и механической обработке. В толще стенок желудка находится мощный мышечный слой, состоящий из гладких мышц, которые идут в продольном, косом и круговом направлениях. Сокращения мышц желудка способствуют лучшему перемешиванию пищи с пищеварительным соком, а также передвижению пищи из желудка в кишечник. Желудок грудных детей имеет скорее горизонтальное положение, расположен почти весь в левом подреберье и, только когда ребенок начинает стоять и ходить, желудок занимает более вертикальное положение.

С возрастом меняется и форма желудка. У детей до 1,5 года она округлая, до 2—3 лет грушевидная, к семи годам желудок имеет форму взрослых. Вместимость желудка увеличивается с возрастом. Если у новорожденного она составляет 30—35 мл, то к концу первого года жизни она увеличивается в 10 раз. В 10—12 лет вместимость желудка достигает 1,5 л. Мышечный слой желудка у детей раннего возраста развит слабо, особенно в основной области желудка — в области дна. Недоразвитие мышечного слоя дна желудка, относительно широкий вход в него часто у детей грудного возраста являются причиной срыгивания и рвоты. У новорожденных детей железистый эпителий желудка слабо-дифференцирован, главные клетки еще недостаточно созрели. Процесс клеточной дифференцировки желез желудка у детей завершается в основном к семи годам, но полного развития они достигают лишь к периоду половой зрелости. У детей после рождения общая кислотность желудочного сока связана с наличием молочной кислоты. Функция синтеза соляной кислоты развивается в период от 2,5 до 4 лет. В возрасте от 4 до 7 лет общая кислотность желудочного сока в среднем составляет 35,4 единицы, у детей от 7 до 12 лет она равна 63. Относительно низкое содержание соляной, кислоты в желудочном соке детей дошкольного возраста ведет к снижению его бактерицидных свойств и в значительной мере проявляется в склонности детей к желудочно-кишечным заболеваниям. В составе желудочного сока новорожденного ребенка есть ферменты пепсин, химозин, липаза, молочная кислота и связанная соляная кислота. В связи с низкой кислотностью желудочного сока пепсин у новорожденных детей способен расщеплять лишь белки, входящие в состав молока. Активность фермента химозина, створаживающего молоко, резко повышается к концу первого года жизни до 256—512 единиц (по сравнению с 16—32 единицами в первый месяц жизни ребенка). Находящийся в составе желудочного сока грудных детей фермент липаза расщепляет до 25% жира молока. Однако следует заметить, что жир материнского молока расщепляется не только желудочной липазой, но и липазой самого материнского молока. Поэтому расщепление жира в желудке детей, вскармливаемых искусственно, всегда более медленно, чем при грудном вскармливании. В коровьем молоке липазы мало. С возрастом ребенка активность липазы нарастает от 10—12 до 35—40 единиц.

Количество желудочного сока, его кислотность и переваривающая сила зависят от рода пищи (так же как и у взрослого человека). При питании женским молоком выделяется желудочный сок с низкой кислотностью и переваривающей силой. С возрастом, по мере становления желудочной секреции наиболее кислый сок отделяется на мясо, затем на хлеб и наименьшей кислотностью отличается сок на молоко. Для отделения желудочного сока совсем не обязательно, чтобы пища попала в желудок; достаточно того, что она поступит в ротовую полость. Убедиться в этом можно в опыте с мнимым кормлением собаки. Для этого животному оперативным путем вводят внутрь желудка фистульную трубку; второй конец трубки укрепляют на поверхности живота и вне опыта закрывают пробкой. На шее таким образом подготовленного животного перерезают пищевод, края перерезанного пищевода вшивают в кожную рану на шее. Спустя несколько дней после операции животное ест пищу, однако в желудок она не попадает. Вместе с тем из фистулы желудка вытекает чистый желудочный сок. Это мнимое кормление. Желудочный сок при мнимом кормлении отделяется рефлекторно в ответ на раздражение вкусовых рецепторов ротовой полости. Секреторным нервом для желудочных желез является блуждающий нерв. Отделение желудочного сока начинается не только при раздражении нищей рецепторов ротовой полости. Приготовление к еде, разговор о пище, вид и запах ее, время приема пищи вызывают секрецию кислого, богатого ферментами желудочного сока. Это происходит условнорефлекторно. Благодаря условным рефлексам сок начинает отделяться за некоторое время до принятия еды. И.П. Павлов назвал этот сок аппетитным или запальным. Аппетитный сок подготавливает желудок заранее к перевариванию пищи и является важным условием его нормальной работы. Обычно акт еды всегда начинается с действия вида и запаха пищи — условных раздражителей для желудочных желез. Пища, поступившая вслед за этим в ротовую полость, действует как безусловный раздражитель, возбуждая вкусовые рецепторы слизистой оболочки рта. Это сложнорефлекторная фаза желудочной секреции: во время этой фазы желудочный сок отделяется за счет комплекса безусловных и условных рефлексов.

Когда пища поступает в желудок, на нее продолжает отделяться желудочный сок рефлекторно, за счет механического раздражения слизистой оболочки желудка. Важная роль здесь также принадлежит химическим веществам, "циркулирующим в крови при пищеварении и гуморальным путем возбуждающим желудочную секрецию. Особенно активны в этом отношении вещества, содержащиеся в мясном бульоне, капустном отваре, отварах рыбы, грибов, овощей. Кроме того, под влиянием соляной кислоты или продуктов переваривания в слизистой оболочке желудка образуется особый гормон — гастрин, который всасывается в кровь и усиливает секрецию желудочных желез. Отделение желудочного сока под влиянием различных воздействий может тормозиться. Вид несвежей пищи, неприятный запах ее, неряшливая обстановка, чтение во время еды приводят к торможению желудочной секреции, при этом снижается пищеварительное действие соков и пища усваивается хуже. У грудного ребенка при правильном грудном вскармливании желудок освобождается от пищи через 2,5—3 ч, при питании коровьим молоком — через 3—4 ч. Пища, содержащая значительные количества белков и жиров, задерживается в желудке 4,5—6,5 ч. Пищеварение в кишечнике. Содержимое желудка в виде пищевой кашицы, пропитанной кислым желудочным соком, частично переварившееся, движениями мускулатуры желудка перемещается к выходной части его — пилорическому отделу — и порциями проходит из желудка в начальный отдел тонкого кишечника—двенадцатиперстную кишку. Внутрь двенадцатиперстной кишки открывается общий желчный проток печени и проток поджелудочной железы. В двенадцатиперстной кишке происходит наиболее интенсивное переваривание пищевой кашицы под действием сока поджелудочной железы, желчи и кишечного сока. Под влиянием этих соков белки, жиры и углеводы перевариваются так, что могут всасываться и усваиваться организмом. Чистый поджелудочный сок — бесцветная, прозрачная жидкость щелочной реакции. В соке есть фермент трипсин, расщепляющий белковые вещества до аминокислот; трипсин вырабатывается клетками железы в неактивной форме и активируется ферментом кишечного сока; содержащийся в соке фермент липаза активируется желчью и, действуя на жиры, превращает их в глицерин и жирные кислоты; ферменты амилаза и мальтаза превращают сложные углеводы в моносахариды типа глюкозы.

Отделение поджелудочного сока продолжается 6—14 ч и зависит от состава и свойств принятой пищи. В двенадцатиперстную кишку поступает и желчь, вырабатываемая клетками печени. И хотя в составе желчи нет ферментов, которые расщепляли бы пищевые вещества, роль желчи в пищеварении огромна. Во-первых, она переводит в активное состояние липазу, вырабатывающуюся клетками поджелудочной железы; во-вторых, желчь эмульгирует жиры, превращая их во взвесь мелких капелек (эмульгированные жиры легче перевариваются); в-третьих, желчь активно влияет на процессы всасывания в тонкой кишке; в-четвертых, желчь способствует усилению отделения сока поджелудочной железы. Двенадцатиперстная кишка продолжается в тощий отдел тонкого кишечника, а последний — в подвздошную кишку. Длина тонкой кишки у взрослого человека 5—6 м. Внутренняя оболочка тонкой кишки — слизистая — имеет множество выростов, или ворсинок (около 4 млн. у взрослого человека). Ворсинки резко увеличивают поверхность тонкого кишечника, что имеет важное значение для процесса всасывания питательных веществ. В составе кишечного сока обнаружено свыше 20 ферментов, способных катализировать расщепление пищевых веществ. В стенках тонкого кишечника имеются продольные и кольцевые мышцы, сокращения которых вызывают маятникообразные и перистальтические движения, что улучшает контакт пищевой кашицы с пищеварительными соками и способствует перемещению содержимого тонкой кишки в толстую кишку. Длина толстой кишки 1,5—2 м. Это самый широкий отдел кишечника. В толстой кишке различают слепую кишку с червеобразным отростком (аппендикс), ободочную и прямую. Ферментативная обработка пищи в толстой кишке весьма незначительна. Здесь интенсивно всасывается вода, в результате чего в конечных ее отделах формируется кал, который выводится из организма. В толстой кишке живут многочисленные бактерии. Одни из них расщепляют растительную клетчатку, так как в пищеварительных соках человека нет ферментов для ее переваривания. В толстой кишке синтезируется бактериями витамин К и некоторые витамины группы В. У детей кишечник относительно длиннее, чем у взрослых. У взрослого человека длина кишечника превышает длину его тела в 4—5 раз, а у грудного ребенка — в 6 раз. Особенно интенсивно кишечник растет в длину от 1 до 3 лет в связи с переходом от молочной пищи к смешанной и от 10 до 15 лет.

Мышечный слой кишечника и его эластические волокна развиты у детей менее, чем у взрослых. В связи с этим перистальтика у детей слабее. Этим отчасти объясняется склонность к запорам у детей. Пищеварительные соки кишечника уже в первые дни жизни ребенка содержат все основные ферменты, обеспечивающие процесс пищеварения. Рост и развитие поджелудочной железы продолжается до 11 лет, наиболее интенсивно она растет в возрасте от 6 месяцев до двух лет. Печень у детей относительно больше, чем у взрослого; ее масса удваивается к 8—10 месяцам; особенно интенсивно растет печень в 14—15 лет, достигая массы 1300—1400 г. Желчеотделение отмечается уже у 3-месячного плода. С возрастом желчеотделение усиливается. Всасывание в пищеварительном тракте. Всасывание происходит почти во всех отделах пищеварительного тракта. Так, если под языком долго держать кусочек сахара, то он растворится и всосется. Значит, всасывание возможно и в ротовой полости. Однако пища почти никогда не находится там в течение времени, необходимого для всасывания. В желудке хорошо всасывается алкоголь, частично глюкоза; в толстой кишке — вода, некоторые соли. Основные процессы всасывания пищевых веществ проходят в тонкой кишке. Ее строение очень хорошо приспособлено к всасывающей функции. Внутренняя поверхность кишки человека достигает 0,65—0,70 м². Она увеличивается за счет ворсинок — на площади 1 см² располагается 2000—3000 ворсинок. Благодаря наличию ворсинок площадь внутренней поверхности кишечника увеличивается до 4—5 м², т.е. в два-три раза превышает поверхность тела человека. Рассматривание клеток эпителия, покрывающего ворсинку, в электронный микроскоп показало, что поверхность клеток, обращенных внутрь полости кишки, негладкая, она, в свою очередь, покрыта пальцеобразными выростами — микроворсинками. Величина их такова, что их не видно даже при самом большом увеличении светового микроскопа. Однако значение их очень велико. Во-первых, микроворсинки еще более увеличивают всасывающую поверхность тонкой кишки. Во-вторых, между микроворсинками находится большое количество ферментов, которые удерживаются здесь и лишь в незначительных количествах попадают в просвет кишки.

А поскольку концентрация ферментов между микроворсинками велика, основной процесс пищеварения происходит не в полости кишки, а в пространстве между микроворсинками, у стенки клеток кишечного эпителия. Вот почему такой вид пищеварения был назван пристеночным. Пристеночное расщепление пищевых веществ очень эффективно для организма, особенно для течения процессов всасывания. Дело в том, что в кишечнике постоянно находится значительное количество микробов. Если бы основные процессы расщепления происходили в просвете кишки, значительная часть продуктов расщепления использовалась бы микроорганизмами, в кровь всасывалось бы значительно меньшее количество питательных веществ. Этого не происходит потому, что микроворсинки не допускают микробов к месту действия ферментов, так как микроб слишком велик, чтобы проникнуть в пространство между микроворсинками. А пищевые вещества, находясь у стенки кишечной клетки, легко всасываются. Всасывание — сложный физиологический процесс, происходящий главным образом за счет активной работы клеток кишечного эпителия. Белки всасываются в кровь в виде водных растворов аминокислот. В связи с тем что для детей характерна повышенная проницаемость кишечной стенки, в небольшом количестве у них из кишечника всасываются натуральные белки молока, яичный белок. Однако избыточное поступление в организм ребенка не-расщепленных белков приводит к разного рода кожным высыпаниям, зуду и другим неблагоприятным явлениям. В связи с повышенной проницаемостью кишечной стенки у детей чужеродные вещества и кишечные яды, образующиеся в процессе гниения пищи, продукты неполного переваривания могут попадать из кишечника в кровь, вызывая разного рода токсикозы. Углеводы всасываются в кровь главным образом в виде глюкозы. Наиболее интенсивно этот процесс идет в верхнем отделе кишечника. В толстой кишке углеводы всасываются медленно. Однако возможность их всасывания в толстом кишечнике находит применение в лечебной практике при искусственном питании больного (так называемые питательные клизмы).Жиры всасываются преимущественно в лимфу в виде глицерина и жирных кислот.

Всасывание воды начинается в желудке. Наиболее интенсивно вода всасывается в кишечнике (1 л за 25 мин). Минеральные соли всасываются в кровь в растворенном виде. Скорость всасывания солей определяется их концентрацией в растворе.

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ КАК ОСНОВНАЯ ФУНКЦИЯ ЖИЗНИ

Обмен веществ и энергии — основа процессов жизнедеятельности организма. У всех организмов, от самых примитивных до самого сложного — человеческого организма, обмен веществ и энергии — основа жизни. В организме человека, в его органах, тканях, клетках идет непрерывный процесс созидания, образования сложных веществ из более простых. Одновременно с этим происходит распад, окисление сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма. Работа органов сопровождается непрерывным их обновлением: одни клетки погибают, другие их заменяют. У взрослого человека в течение суток гибнет и заменяется 1/20 клеток кожного эпителия, половина всех клеток эпителия пищеварительного тракта, около 25 г крови и т. д. Рост, обновление клеток организма возможны только в том случае, если в организм непрерывно поступают кислород и питательные вещества. Питательные вещества — тот строительный пластический материал, из которого строится организм. Для построения новых клеток организма, их непрерывного обновления, для работы таких органов, как сердце, желудочно-кишечный тракт, дыхательный аппарат, почки и т. д., а также для совершения человеком работы нужна энергия. Эту энергию человек получает при распаде и окислении в процессе обмена веществ. Таким образом, питательные вещества, поступающие в организм, служат не только пластическим строительным материалом, но и источником энергии, так необходимой для жизни. Под обменом веществ понимают совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт до образования конечных продуктов распада, выделяемых из организма. Анаболизм и катаболизм. Процессы обмена веществ, или метаболизм, тонко согласованы друг с другом, протекают в определенной последовательности. Совокупность реакций биологического синтеза, требующих затрат энергии, называют анаболизмом. К анаболическим процессам относятся биологический синтез белков, жиров, липоидов, нуклеиновых кислот. За счет этих реакций сравнительно простые вещества, поступая в клетки, с участием ферментов превращаются в вещества самого организма. Анаболизм создает основу для непрерывного обновления износившихся структур.

Энергия для анаболических процессов поставляется реакциями катаболизма, при которых происходит расщепление молекул сложных органических веществ с освобождением энергии. Конечные продукты катаболизма — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота и др.— недоступны для дальнейшего биологического окисления в клетке и удаляются из организма. Процессы анаболизма и катаболизма неразрывно связаны. Катаболические процессы поставляют для анаболизма энергию и исходные вещества; анаболические процессы приводят к построению структур, идущих на восстановление отмирающих клеток, формирование новых тканей в связи с процессами роста организма, для синтеза гормонов, ферментов и других соединений, необходимых для жизнедеятельности клетки, а также поставляют для реакций катаболизма подлежащие расщеплению макромолекулы. Все процессы метаболизма катализируются и регулируются ферментами — веществами белковой природы. Ферменты являются теми биологическими катализаторами, которые «запускают» реакции в клетках организма. Превращение веществ. Химические превращения пищевых веществ начинаются в пищеварительном тракте. Здесь сложные вещества пищи расщепляются до более простых, способных всосаться в кровь или лимфу. Вещества, поступившие в результате всасывания в кровь или лимфу, приносятся в клетки, где и претерпевают основные изменения. Образовавшиеся сложные органические вещества входят в состав клеток и принимают участие в осуществлении их функций. Превращения веществ, происходящие внутри клеток, составляют существо внутриклеточного, или межуточного обмена. Решающая роль во внутриклеточном обмене принадлежит многочисленным ферментам клетки. Благодаря их деятельности с веществами клетки происходят сложные превращения, разрываются внутримолекулярные химические связи в них, что приводит к высвобождению энергии. Особое значение здесь приобретают реакции окисления и восстановления. При участии специальных ферментов осуществляются и другие типы химических реакций в клетке, таковы реакции переноса остатка фосфорной кислоты (фосфорилирование), аминогруппы NH2 (переаминирование), группы метила СН3 (трансметилирование) и др. Освобождающаяся при этих реакциях энергия используется для построения новых веществ в клетке, на поддержание жизнедеятельности организма.

Конечные продукты внутриклеточного обмена частично идут на построение новых веществ клетки, а не используемые клеткой вещества удаляются из организма в результате деятельности органов выделения. АТФ. Основным аккумулятором и переносчиком энергии, используемой при синтетических процессах, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). В составе молекулы АТФ есть азотистое основание (аденин), сахар (рибоза) и фосфорная кислота (три остатка фосфорной кислоты). Под влиянием фермента АТФ-азы в молекуле АТФ разрываются связи между фосфором и кислородом и присоединяется одна (а иногда две) молекула воды. Это сопровождается отщеплением одной (а иногда и двух) молекулы фосфорной кислоты. Отщепление каждой из двух концевых фосфатных групп в молекуле АТФ протекает с выделением больших количеств энергии. Вследствие этого две концевые фосфатные связи в молекуле АТФ получили название богатых энергией связей или макроэргических. Благодаря макроэнергическим фосфатным связям живая клетка обладает удобной формой хранения энергии, а в случае необходимости эта энергия быстро высвобождается и используется для жизнедеятельности организма.

ОБМЕН БЕЛКОВ

Роль белков в обмене веществ. Белки в обмене веществ занимают особое место. Ф. Энгельс так оценил эту роль белков: «Жизнь — это способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней средой, причем с прекращением этого обмена веществ прекращается и жизнь, что и приводит к разложению белка». И на самом деле, везде, где есть жизнь, находят белки. Белки входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма. Без белков нет роста. Ферменты, обязательно участвуюБиологическая ценность белков пищи. Аминокислоты, идущие на построение белков организма, неравноценны. Некоторые аминокислоты (лейцин, метионин, фенилаланин и др.) незаменимы для организма (табл. 17). Если в пище отсутствует незаменимая аминокислота, то синтез белков в организме резко нарушается. Но есть аминокислоты, которые могут быть заменены другими или синтезированы в самом организме в процессе обмена веществ. Это заменимые аминокислоты. Белки пищи, содержащие весь необходимый набор аминокислот для нормального синтеза белка организма, называют полноценными. щие во всех этапах обмена веществ,— белки.

К ним относят преимущественно животные белки. Белки пищи, не содержащие всех необходимых для синтеза белка организма аминокислот, называют неполноценными (например, желатин, белок кукурузы, белок пшеницы). Наиболее высокая биологическая ценность — у белков яиц, мяса, молока, рыбы. При смешанном питании, когда в пище есть продукты животного и растительного происхождения, в организм обычно доставляется необходимый для синтеза белков набор аминокислот. Особенно важно поступление всех незаменимых аминокислот для растущего организма. Отсутствие в пище аминокислоты лизина приводит к задержке роста ребенка, к истощению его мышечной системы. Недостаток валина вызывает расстройство равновесия у детей. В настоящее время достаточно изучен аминокислотный состав белков различных органов и тканей человека и пищевых продуктов. Поэтому имеется возможность так комбинировать продукты питания, чтобы человек получал в пищевом рационе все жизненно необходимые аминокислоты в нужных количествах и сочетаниях. Из питательных веществ только в состав белков входит азот. Поэтому о количественной стороне белкового питания можно судить по азотистому балансу. Азотистый баланс — соотношение количества азота, поступившего в течение суток с пищей, и азота, выделенного за сутки из организма с мочой, калом и потом в результате распада белка. В среднем в белке содержится 16% азота, т. е. 1 г азота в 6,25 г белка. Умножая величину усвоенного азота на 6,25, можно определить количество введенного в организм белка. У взрослого человека обычно наблюдается азотистое равновесие — количества введенного азота с пищей и выведенного с продуктами выделения равны. Когда азота с пищей поступает в организм больше, чем его выводится из организма, тогда говорят о положительном азотистом балансе. Такой баланс наблюдается у детей в связи с увеличением массы тела при росте, во время беременности, при усиленной спортивной тренировке. Отрицательный баланс характеризуется тем, что количество введенного азота меньше выведенного. Он может быть при белковом голодании, тяжелых болезнях.

Распад белков в организме. Те аминокислоты, которые не пошли на синтез специфических белков, подвергаются превращениям, во время которых освобождаются азотистые вещества. От аминокислоты при этих превращениях отщепляется азот в виде аммиака (NH3). Азот в виде аминогруппы NH2, отщепившись от одной аминокислоты, может переноситься на другую, и тогда в организме строятся недостающие ему аминокислоты. Эти процессы идут преимущественно в печени, мышцах, почках. Безазотистый остаток аминокислоты подвергается дальнейшим превращениям с образованием углекислого газа и воды. Аммиак, образовавшийся при распаде белков в организме (вещество ядовитое) обезвреживается в печени, где превращается в мочевину; последняя в составе мочи выводится из организма. Конечные продукты распада белков в организме — не только мочевина, но и мочевая кислота и другие азотистые вещества. Они выводятся из организма с мочой и потом. Особенности белкового обмена у детей. В организме ребенка идут интенсивно процессы роста и формирования новых клеток и тканей. Это требует поступления в детский организм относительно большего количества белка, чем у взрослого человека. Чем интенсивнее идут процессы роста, тем больше потребность в белке. Показателем уровня обмена белков в организме является соотношение между количеством азота, вводимым в организм с белковой пищей, а количеством азота, выводимым из организма с мочой. Из всех питательных веществ только белки имеют в своем составе азот и только с ними он. поступает в организм. У детей имеет место положительный азотистый баланс, когда количество азота, вводимого с белковой пищей, превышает количество азота, выводимого с мочой. Только в таком случае в растущем организме будут удовлетворяться потребности в белке. Суточная потребность в белке на 1 кг массы тела у ребенка на первом году жизни составляет 4—5 г, от 1 до 3 лет — 4—4,5 г, от 6 до 10 лет — 2,5—3 г, старше 12 лет — 2—2,5 г, у взрослых — 1,5—1,8 г. Следовательно, в зависимости от возраста и массы дети от 1 до 4 лет должны получать в сутки белка 30—50 г, от 4 до 7 лет — около 70 г, с 7 лет — 75—80 г. При этих показателях азот максимально задерживается в организме.

Белки не откладываются в организме про запас, поэтому если давать их с пищей больше, чем это требуется организму, то увеличения задержки азота и, следовательно, нарастания синтеза белка не произойдет. При этом у ребенка ухудшается аппетит, нарушается кислотно-щелочное равновесие, усиливается выведение азота с мочой и калом. Ребенку нужно давать оптимальное количество белка, с набором всех необходимых аминокислот; при этом важно, чтобы соотношение количества белков, жиров и углеводов в пище ребенка было 1:1:3; при этих условиях азот максимально задерживается в организме. Мы уже говорили, что большая часть азота, поступающего в организм с белковой пищей, выделяется с мочой. С возрастом содержание азота в моче меняется. В первые дни после рождения азот составляет 6—7% суточного количества мочи. С возрастом относительное содержание его в моче уменьшается, ОБМЕН ЖИРОВ Значение жиров в организме. Поступивший с пищей жир в пищеварительном тракте расщепляется на глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в основном в лимфу и лишь частично в кровь. Через лимфатическую и кровеносную системы жиры поступают главным образом в жировую ткань, которая имеет для организма значение депо жира. Много жира в подкожной клетчатке, вокруг некоторых внутренних органов (например, почек), а также в печени и мышцах. Жиры входят в состав клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), где их количество устойчиво постоянно. Скопления жира могут выполнять и другие функции. Например, подкожный жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жир предохраняет почку от ушибов и т. д. Жир используется организмом как богатый источник энергии. При распаде 1 г жира в организме освобождается энергии в два с лишним раза больше, чем при распаде такого же количества белков или углеводов. Недостаток жиров в пище нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к различным заболеваниям. Жир синтезируется в организме не только из глицерина и жирных кислот, но и из продуктов обмена белков и углеводов.

Некоторые непредельные жирные кислоты, необходимые организму (линолевая, линоленовая и арахидоновая), должны поступать в организм в готовом виде, так как он не способен их синтезировать. Содержатся непредельные жирные кислоты в растительных маслах. Больше всего их в льняном и конопляном масле, но много линолевой кислоты и в подсолнечном масле. Этим объясняется высокая питательная ценность маргарина, в котором содержится значительное количество растительных жиров. С жирами в организм поступают растворимые в них витамины (витамины А, О, Е и др.), имеющие для человека жизненно важное значение. На 1 кг массы взрослого человека в сутки должно поступать с пищей 1,25 г жиров (80—100 г в сутки). Конечные продукты обмена жиров — углекислый газ и вода. Особенности обмена жиров у детей. В организме ребенка с первого полугодия жизни за счет жиров покрывается примерно на 50% потребность в энергии. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета. Обмен жиров у детей неустойчив, при недостатке в пище углеводов или при усиленном их расходе быстро истощаются депо жира. Всасывание жиров у детей идет интенсивно. При грудном вскармливании усваивается до 90% жиров молока, при искусственном — 85—90%; У старших детей жиры усваиваются на 95-97%. Для лучшего использования жира в пище детей должно быть достаточно и углеводов, так как при дефиците углеводов в питании происходит неполное окисление жиров и в крови накапливаются кислые продукты обмена. Потребность организма в жирах на 1 кг массы тела тем выше, чем меньше возраст ребенка (табл. 18).  С возрастом увеличивается абсолютное количество жира, необходимое для нормального развития детей. От 1 до 3 лет суточная потребность в жире 32,7 г, от 4 до 7 лет — 39,2 г от 8 до 13 лет — 38,4 г.

ОБМЕН УГЛЕВОДОВ

Роль углеводов в организме. В течение жизни человек съедает около 10 т углеводов. Они поступают в организм главным образом в виде крахмала. Расщепившись в пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы всасываются в кровь и усваиваются клетками. Особенно богата углеводами растительная пища: хлеб, крупы, овощи, фрукты. Продукты животного происхождения (за исключением молока) содержат мало углеводов. Углеводы — главный источник энергии, особенно при усиленной мышечной работе. У взрослых людей больше половины энергии организм получает за счет углеводов. Распад углеводов с освобождением энергии может идти как в бескислородных условиях, так и в присутствии кислорода. Конечные продукты обмена углеводов — углекислый газ и вода. Углеводы обладают способностью быстро распадаться и окисляться. При сильном утомлении, во время трудных спортивных состязаний прием нескольких кусочков сахара улучшает состояние организма. В крови количество глюкозы поддерживается на относительно постоянном уровне (около 110 мг%). Уменьшение содержания глюкозы вызывает понижение температуры тела, расстройство деятельности нервной системы, утомление. В поддержании постоянного уровня, сахара в крови большую роль играет печень. Повышение количества глюкозы вызывает ее отложение в печени в виде запасного животного крахмала — гликогена. Гликоген мобилизуется печенью при снижении содержания сахара в крови. Гликоген образуется не только в печени, но и в мышцах, где его может накапливаться до 1—2%. Запасы гликогена в печени достигают 150 г. При голодании и мышечной работе эти запасы сокращаются. Если содержание глюкозы в крови увеличивается до 0,17%, то она начинает выводиться из организма с мочой. Обычно это происходит при употреблении с пищей большого количества углеводов. Тем самым содержание сахара в крови выравнивается.

Однако в крови может быть и стойкое повышение содержания сахара. Это происходит при нарушении функции желез внутренней секреции (главным образом поджелудочной), что приводит к развитию сахарного диабета. При этом заболевании утрачивается способность тканей усваивать сахар, а также превращать его в гликоген и откладывать в печени. Поэтому уровень сахара в крови постоянно повышен, что вызывает усиленное выделение его с мочой. Значение глюкозы для организма не исчерпывается ее ролью как источника энергии. Она входит в состав цитоплазмы и, следовательно, необходима для образования новых клеток, особенно в период роста. Входят углеводы и в состав нуклеиновых кислот. Углеводы имеют важное значение и в обмене веществ в центральной нервной системе. При резком снижении количества сахара в крови отмечаются резкие расстройства деятельности нервной системы. Наступают судороги, бред, потеря сознания, изменение деятельности сердца. Если такому человеку ввести в кровь глюкозу или дать съесть обычный сахар, то через некоторое время эти тяжелые симптомы исчезают. Полностью сахар из крови не исчезает даже при отсутствии - его в пище, так как в организме углеводы могут образовываться из белков и жиров. Потребность в глюкозе различных органов неодинакова. Мозг выдерживает до 12% приносимой глюкозы,- кишечник — 9%, мышцы — 7%, почки — 5%. Селезенка и легкие почти совсем ее не задерживают. Обмен углеводов у детей. У детей обмен углеводов совершается с большой интенсивностью, что объясняется высоким уровнем обмена веществ вообще в детском организме. Углеводы в детском организме выполняют не только роль основных источников энергии, но и важную пластическую роль при формировании клеточных оболочек, вещества соединительной ткани. Углеводы участвуют в окислении кислых продуктов белкового и жирового обмена, чем способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме. Интенсивный рост детского организма требует значительных количеств пластического материала — белков и жиров. Поэтому у детей образование углеводов из белков и жиров ограничено.

Суточная потребность в углеводах у детей высокая и составляет в грудном возрасте 10—12 г на 1 кг массы тела. В последующие годы потребное количество углеводов колеблется от 8—9 до 12—15 г на 1 кг массы. От 1 до 3 лет в сутки ребенку надо дать с пищей в среднем 193 г углеводов, от 4 до 7 лет — 287 г, от 9 до 13 лет — 370 г, от 14 до 17 лет — 470 г, у взрослого — 500 г. Усваиваются углеводы детским организмом лучше, чем взрослым (у грудных детей на 98—99%). Однако, как говорилось выше, при чрезмерном количестве поступившего в организм сахара он выводится с мочой. Вообще дети отличаются относительно большей выносливостью к повышенному содержанию сахара в крови, нежели взрослые. У взрослых глюкоза появляется в моче, если ее поступает 2,5—3 г на 1 кг массы тела, в то время как у детей это происходит лишь при поступлении 8—12 г глюкозы на 1 кг массы. Прием незначительных количеств углеводов с пищей может вызвать у детей увеличение сахара в крови в два раза, но уже через час содержание сахара в крови начинает снижаться, а через 2 ч возвращается к норме.

ВОДНЫЙ И МИНЕРАЛЬНЫЙ ОБМЕН. ВИТАМИНЫ

Значение воды и минеральных солей. Все превращения веществ в организме совершаются в водной среде. Вода растворяет пищевые вещества, поступившие в организм. Вместе с минеральными веществами она принимает участие в построении клеток и во многих реакциях обмена. Вода участвует в регуляции температуры тела; испаряясь, она охлаждает тело, предохраняя его от перегрева; транспортирует растворенные вещества. Вода и минеральные соли создают в основном внутреннюю среду организма, являясь основной составной частью плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости. Некоторые соли, растворенные в жидкой части крови, участвуют в переносе газов кровью. Вода и минеральные соли входят в состав пищеварительных соков, что во многом определяет их значение для процессов пищеварения.

И хотя ни вода, ни минеральные соли не являются источниками энергии в организме, нормальное поступление и выведение их из организма является условием его нормальной деятельности. Достаточно сказать, что вода у взрослого человека составляет примерно 65% массы тела, а у детей — около 80%. Потеря организмом воды приводит к очень тяжелым нарушениям. Например, при расстройстве пищеварения у грудных детей самым опасным является обезвоживание организма, что влечет за собой судороги, потерю сознания. Лишение человека воды на несколько дней смертельно. Водный обмен. Пополнение тела водой происходит постоянно за счет всасывания ее из пищеварительного тракта. Человеку нужно в сутки 2—2,5 л воды при нормальном пищевом режиме и нормальной температуре окружающей среды. Это количество воды поступает из следующих источников: 1) воды, потребляемой при питье (около 1 л); 2) воды, содержащейся в пище (около 1 л); 3) воды, которая образуется в организме при обмене белков, жиров и углеводов (300—350 см 3). Основные органы, удаляющие воду из организма,— почки, потовые железы, легкие и кишечник. Почками за сутки из организма удаляется 1,2—1,5 л воды в составе мочи. Потовыми железами через кожу в виде пота удаляется 500—700 см 3 воды в сутки. При нормальной температуре и влажности воздуха на 1 см2 кожного покрова каждые 10 мин выделяется около 1 мг воды. Легкими в виде водяных паров выводится 350 см3 воды. Это количество резко возрастает при углублении и учащении дыхания, и за сутки тогда может выделиться 700—800 см3 воды. Через кишечник с калом выводится в сутки 100—150 см3 воды. При расстройстве деятельности кишечника может выводиться большее количество воды (при поносе), что приводит к обеднению организма водой. Для нормальной деятельности организма важно, чтобы поступление воды в организм полностью покрывало расход ее. Если воды выводится из организма больше, чем поступает в него, возникает чувство жажды. Отношение количества потребленной воды к количеству выделенной составляет водный баланс. Значение воды в процессе роста и развития ребенка. В организме ребенка преобладает внеклеточная вода, с этим связана большая гидролабильность детей, т. е. способность быстро терять и быстро накапливать воду.

Потребность в воде на 1 кг массы тела с возрастом уменьшается, а абсолютное количество ее возрастает. Трехмесячному ребенку требуется 150—170 г воды на 1 кг массы, в 2 года — 95 г, в 12—13 лет — 45 г. Суточная потребность в воде у годовалого ребенка 800 мл, в четыре года — 950—1000 мл, в 5—6 лет — 1200 мл, в 7—10 лет — 1350 мл, в 11 — 14 лет — 1500 мл. Значение минеральных солей в процессе роста и развития ребенка. С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости — одно из основных свойств живого (натрий, калий, хлор). Рост и развитие костей, нервных элементов, мышц зависят от содержания минеральных веществ. Они определяют реакцию крови (рН), способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы, используются для образования гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор). Минеральные соли создают столь необходимое для жизнедеятельности клеток определенное осмотическое давление. У новорожденного минеральные вещества составляют 2,55% от массы тела, у взрослого — 5%. При смешанном питании взрослый человек получает все необходимые ему минеральные вещества в достаточном количестве с пищей. Только поваренную соль добавляют к пище человека при ее кулинарной обработке. Растущий детский организм особенно нуждается в дополнительном поступлении многих минеральных веществ. Минеральные вещества оказывают важное влияние на развитие ребенка. С кальциевым и фосфорным обменом связан рост костей, сроки окостенения хрящей и состояние окислительных процессов в организме. Кальций влияет на возбудимость нервной системы, сократимость мышц, свертываемость крови, белковый и жировой обмен в организме. Фосфор нужен не только для роста костной ткани, но и для нормального функционирования нервной системы, большинства железистых и других органов. Железо входит в состав гемоглобина крови. Наибольшая потребность в кальции отмечается на 1-м году жизни ребенка; в этом возрасте она в 8 раз больше, чем на 2-м году жизни, и в 13 раз больше, чем на 3-м году, затем потребность в кальции снижается, несколько повышаясь в период полового созревания. Суточная потребность в кальции у школьников 0,68—2,36 г. Суточная потребность в фосфоре 1,5—4,0 г.

Оптимальное соотношение между концентрацией солей кальция и фосфора для детей дошкольного возраста составляет 1, в возрасте 8—10 лет — 1:1,5, у подростков и старших школьников — 1:2. При таких отношениях развитие скелета протекает нормально. В молоке имеется идеальное соотношение солей кальция и фосфора, почему включение молока в рацион питания детей обязательно. Потребность в железе у детей выше, чем у взрослых (1—1,2 мг на 1 кг массы в сутки, а у взрослых — 0,9 мг). Натрия дети должны получать 25—40 мг в сутки, калия—12—30 мг, хлора — 12—15 мг. Витамины. Витамины — органические соединения, совершенно необходимые для нормального функционирования организма. Витамины входят в состав многих ферментов. Это объясняет важную роль витаминов в обмене веществ. Витамины способствуют действию гормонов, а также повышению сопротивляемости организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды (инфекция, действие высокой и низкой температуры и т. д.). Они необходимы для стимулирования роста, восстановления тканей и клеток после травм и операций. В отличие от ферментов и гормонов большинство витаминов не образуется в организме человека. Главным их источником являются овощи, фрукты и ягоды. Содержатся витамины также в молоке, мясе, рыбе. Витамины требуются в очень небольших количествах, но их недостача или отсутствие в пище нарушает образование соответствующих ферментов, что приводит к заболеваниям — авитаминозам. Все витамины делят на две большие группы: 1) растворимые в воде; 2) растворимые в жирах. К водорастворимым витаминам относят группу витаминов В, витамины С и Р. К жирорастворимым витаминам относят витамины А) и Аз, Б, Е, К. Витамин В1 (тиамин, аневрин) содержится в лесных орехах, неочищенном рисе, хлебе грубого помола, ячневой и овсяной крупах, особенно много его в пивных дрожжах и печени. Суточная потребность в витамине у детей до 7 лет 1 мг, от 7 до 14 лет—1,5 мг, с 14 лет — 2 мг, взрослых — 2—3 мг. При отсутствии в пище витамина В1 развивается заболевание бери-бери. Больной теряет аппетит, быстро утомляется, постепенно появляется слабость в мышцах ног. Затем наступает потеря чувствительности в мышцах ног, поражение слухового и зрительного нервов, гибнут клетки продолговатого и спинного мозга, наступает паралич конечностей. Без своевременного лечения наступает смерть.

Витамин В2 (рибофлавин). У человека первыми признаками отсутствия этого витамина является поражение кожи (в области губ чаще всего). Появляются трещины, которые мокнут и покрываются темной коркой. Позднее развивается поражение глаз и кожи, сопровождающееся отпадением ороговевших чешуек. В дальнейшем могут развиться злокачественное малокровие, поражение нервной системы, внезапное падение кровяного давления, судороги, потеря сознания. Содержится витамин В2 в хлебе, гречневой крупе, молоке, яйцах, печени, мясе, томатах. Суточная потребность в нем 2—4 мг. Витамин РР (никотинамид) содержится в зеленых овощах, моркови, картофеле, горохе, дрожжах, гречневой крупе, ржаном и пшеничном хлебе, молоке, мясе, печени. Суточная потребность в нем у детей 15 мг, взрослых 15—25 мг. При авитаминозе РР отмечается чувство жжения во рту, обильное слюнотечение и поносы. Язык становится малиново-красным. На руках, шее, лице появляются красные пятна. Кожа становится грубой и шероховатой, отчего заболевание получило название пеллагра (по-итальянски pelle agra — шершавая кожа). При тяжелом течении болезни ослабевает память, развиваются психозы и галлюцинации. Витамин B12 (цианкобаламин) у человека синтезируется в кишечнике. Содержится в почках, печени млекопитающих и рыб. При его недостатке в организме развивается злокачественное малокровие, связанное с нарушением образования эритроцитов. Витамин С (аскорбиновая кислота) широко распространен в природе в овощах, фруктах, хвое, в печени. Хорошо сохраняется аскорбиновая кислота в квашеной капусте. В 100 г хвои содержится 250 мг витамина С, в 100 г шиповника — 150 мг. Потребность в витамине С 50—100 мг в день. Недостаток витамина С вызывает заболевание цингой. Обычно болезнь начинается с общего недомогания, угнетенности. Кожа приобретает грязновато-серый оттенок, десны кровоточат, выпадают зубы. На теле появляются темные пятна кровоизлияний, некоторые из них изъязвляются и причиняют резкую боль. Раньше очень часто цинга уносила много человеческих жизней. Витамин А (ретинол, аксерофтол) в организме человека образуется из распространенного природного пигмента каротина, находящегося в больших количествах в свежей моркови, помидорах, салате, абрикосах, рыбьем жире, сливочном масле, печени, почках, желтке яиц. Суточная потребность детей в витамине А — 1 мг, взрослых — 2 мг.

При недостатке витамина А замедляется рост детей, развивается «куриная слепота», т.е. резкое падение остроты зрения при неярком освещении, приводящее в тяжелых случаях к полней, но обратимой слепоте. Витамин D (эргокальциферол). Одной из наиболее распространенных болезней детского возраста, в некоторых странах поражающей более половины детей в возрасте до пяти лет, является рахит. При рахите нарушается процесс формирования костей, кости черепа становятся мягкими и податливыми, конечности искривляются. На размягченных участках черепа образуются гипертрофированные теменные и лобные бугры. Вялые, бледные, с неестественно большой головой и коротким кривоногим телом, большим животом, такие дети резко отстают в развитии. Все эти тяжелые нарушения связаны с отсутствием или недостачей в организме витамина D, который содержится в желтках, коровьем молоке, рыбьем жире. Витамин D может образовываться в коже человека из провитамина эргостерола под влиянием ультрафиолетовых лучей. Понятно в связи с этим, почему дети чаще болеют рахитом зимой, чем летом. Рыбий жир, пребывание на солнце или искусственное ультрафиолетовое облучение являются могучими средствами предупреждения и лечения рахита.

ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА

Основной обмен. Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии. В организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту. Минимальный для организма уровень обмена веществ и энергетических затрат называют основным обменом. Основной обмен определяют у человека в состоянии мышечного покоя — лежа, натощак, т.е. через 12—16 ч после еды, при температуре окружающей среды 18—20°С (температура комфорта). У человека среднего возраста основной обмен составляет 4187 Дж на 1 кг массы в 1 ч. В среднем это 7 140 000 —7 560 000 Дж в сутки. Для каждого человека величина основного обмена относительно постоянна. Основной обмен у детей интенсивнее, чем у взрослых, так как на единицу массы у них приходится относительно большая поверхность тела, чем у взрослого человека. Значительно преобладают также процессы ассимиляции над процессами диссимиляции

Энергетические затраты на рост тем больше, чем моложе ребенок. Так, расход энергии, связанный с ростом, в возрасте трех месяцев составляет 36%, в возрасте шести месяцев — 26%, девяти месяцев — 21% общей энергетической ценности пищи. Колебания основного обмена и большая его интенсивность в младшем возрасте ясно выражены при расчете как на единицу массы, так и на единицу поверхности (табл. 19). Основной обмен на 1 кг массы у взрослого человека составляет 96 600 Дж. Таким образом, у детей 8—10 лет основной обмен в 2—2,5 раза выше, чем у взрослых. Величина основного обмена у девочек несколько ниже, чем у мальчиков. Это различие начинает проявляться уже во второй половине первого года жизни. Выполняемая работа у мальчиков влечет более высокий расход энергии, чем у девочек.

Определение величины основного обмена часто имеет диагностическое значение. Повышается основной обмен при избыточной функции щитовидной железы и некоторых других заболеваниях. При недостаточности функции щитовидной железы, гипофиза, половых желез основной обмен снижается. Расход энергии при мышечной деятельности. Чем тяжелее мышечная работа, тем больше энергии тратит человек. У школьников подготовка к уроку, урок в школе требуют энергии на 20—50% выше энергии основного обмена. При ходьбе затраты энергии на 150—170% превышают основной обмен. При беге, подъеме по лестнице затраты энергии превышают основной обмен в 3—4 раза. Тренировка организма значительно сокращает расход энергии на выполняемую работу. Это связано с уменьшением числа мышц, принимающих участие в работе, а также с изменением дыхания и кровообращения. При механизации труда в сельском хозяйстве и промышленности, внедрении машинной техники снижаются затраты энергии работающими людьми. При умственном труде энергетические затраты ниже, чем при физическом. У людей разных профессий затраты энергии различны. Относительная величина общего суточного расхода энергии с возрастом уменьшается (табл. 20).  У мальчиков общий суточный расход энергии больше, чем у девочек.

ПИТАНИЕ

Энергия пищевых веществ. К настоящему времени сложилась концепция сбалансированного питания. Согласно этой концепции, количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам человека. Иными словами, в питании должен постоянно соблюдаться определенный энергетический баланс. Энергетическая ценность 1 г белков и 1 г углеводов равна 17 220 Дж, а 1 г жира — 39 060 Дж. Зная энергетическую ценность принятых с пищей белков, жиров и углеводов, можно рассчитать калорийность пищевого рациона человека, что важно при организации рационального питания. Нормы питания. При составлении пищевого рациона обычно учитывают калорийность принимаемой пищи. Однако этого недостаточно для организации полноценного питания. Для организма важно, чтобы в пище были все необходимые пищевые вещества (белки, жиры, углеводы, вода, минеральные соли и витамины). Важно и соотношение пищевых веществ в рационе. Для детей младшего школьного возраста наилучшим считается соотношение белков к жирам и углеводам как 1:1:6, для детей более раннего возраста как 1:2:3, для взрослых как 1:1:4. В таблице 21 приведены суточные нормы белков, жиров и углеводов, необходимые для организации рационального питания детей.

При составлении рационов питания детей особое внимание следует уделять обеспечению детского организма витаминами и минеральными веществами (табл. 22). При смешанном питании в организм поступает разнообразный набор аминокислот, витаминов, отчего ценность пищи повышается. Разнообразная пища вызывает лучший аппетит, обильную секрецию пищеварительных соков, что способствует ее лучшему усвоению. Пища должна быть достаточной по объему и калорийности, т. е. должна вызывать чувство сытости и полностью покрывать все энергетические затраты организма. Масса принимаемой пищи должна быть в зависимости от возраста от 2000 до 2600 г в сутки. Режим питания. Понятие «рациональное питание» включает не только количество и качество принимаемой пищи, но и правильный режим ее приема, т.е. распределение суточного рациона во времени. Пищевая и биологическая ценность продуктов снижается, когда едят практически два раза в день; дети вообще плохо переносят длительные перерывы в кормлении. При очень частом питании пища не успевает перевариваться, дети теряют аппетит.

Для детей в первые два месяца жизни наиболее рациональным является 7-разовое питание, в возрасте от 3 до 5 месяцев — 6-разовое, от 5 месяцев до 1 года — 5-разовое питание. Для учащихся наиболее рационален 4-разовый прием пищи. При таком режиме питания интервал между приемами пищи не превышает 6 ч. Пищу необходимо принимать в одно и то же время. При этом образуется условный рефлекс на время, в желудке выделяется аппетитный сок, способствующий лучшему пищеварению. Утренний завтрак детей должен быть сытным и содержать не менее 25% суточного рациона. Второй завтрак в школе может составлять 20% суточного рациона. В школьном горячем завтраке должно содержаться 15—30 г белка, 15—20 г жира, 80—100 г углеводов. Обед обычно составляет 35% суточного рациона, ужин — около 20%. Мясные и рыбные блюда рекомендуется принимать в первую половину дня, так как они богаты экстрактивными веществами и возбуждающе действуют на нервную систему, вечером рекомендуются молочно-растительные блюда. В рацион рекомендуется включать 1/3 белков и жиров в виде продуктов животного-происхождения.

 

ЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЫДЕЛЕНИЯ

В процессе обмена веществ образуются продукты распада. Часть этих продуктов используется организмом, другие удаляются из него. Через легкие выводятся из организма углекислый газ, вода и летучие вещества. Кишечник выделяет некоторые соли в составе кала, потовые железы — воду, соли, органические вещества. Основная роль в выделительных процессах принадлежит почкам, которые выводят из организма воду, соли, аммиак, мочевину, мочевую кислоту, восстанавливая постоянство осмотических свойств крови. Через почки удаляются некоторые ядовитые вещества, образующиеся в организме или принятые в виде лекарств. Почки поддерживают определенную постоянную реакцию крови. При накоплении в крови кислых или щелочных продуктов обмена через почки увеличивается выделение излишков соответствующих солей. В поддержании постоянства реакции крови очень важную роль играет способность почек синтезировать аммиак, который связывает кислые продукты, замещая в них натрий и калий. При этом образуются аммониевые соли, которые выводятся в составе мочи, а натрий и калий сохраняются для нужд организма.

СТРОЕНИЕ ПОЧЕК

Почки (их две — правая и левая) имеют форму боба; наружный край почки выпуклый, внутренний — вогнутый. Они красно-бурого цвета, массой около 120 г. Расположены почки в поясничной области по обеим сторонам позвоночника на уровне XII грудного, I и II поясничных позвонков. Правая почка лежит на 2—3 см ниже левой. К верхнему концу каждой почки прилежит надпочечник. На вогнутом, внутреннем крае почки имеется глубокая вырезка. Это ворота почки. Сюда входит почечная артерия, а выходит почечная вена и мочеточник.

Вещество почки покрыто плотной, легко снимающейся фиброзной капсулой. Снаружи почки находится слой жировой клетчатки — жировая капсула. В почках происходит процесс образования мочи из веществ, приносимых кровью. Строение почки сложное. В ней различают наружный, более темный корковый слой и внутренний, мозговой слой (рис. 55). Корковое вещество почки занимает всю периферию почки, в виде столбиков входит в мозговое вещество и делит его на 15—20 почечных пирамид, основания которых обращены к наружи, к корковому веществу, а верхушки — к почечной лоханке. Корковое вещество почки красно-бурого цвета, толщина его 5—7 мм, мозговое вещество почки более светлое. Структурная и функциональная единица почки — тельце почки (нефрон). В каждой почке насчитывают около 1 млн. микроскопических телец. Тельце почки (рис. 56) начинается в корковом веществе небольшой капсулой, имеющей форму двустенной чаши, внутри которой находится клубочек кровеносных капилляров. Между стенками капсулы имеется полость, от которой начинается почечный каналец. Он извивается и затем переходит в мозговой слой. Это извитой почечный каналец.

В мозговом слое почки каналец выпрямляется, образует петлю и возвращается в корковый слой. Здесь мочевой каналец вновь извивается и затем впадает в выводной проток — собирательную почечную трубочку. Собирательные почечные трубочки, сливаясь, образуют общие выводные протоки. Эти протоки проходят через мозговой слой почки к верхушкам пирамид. Каждые 2—3 почечные пирамиды своими вершинами сливаются вместе, образуя сосочек. На сосочках находятся многочисленные отверстия, которыми заканчиваются выводные трубочки, открывающиеся в чашечки. Чашечки являются началом мочевыводящих путей. Малые почечные чашечки, сливаясь друг с другом, образуют 2— 3 большие почечные чашки, которые, в свою очередь, переходят в почечную лоханку. Почечная лоханка — воронкообразная, сплющенная полость с тонкими стенками. Моча из почечных лоханок поступает в мочеточники, которые соединены с мочевым пузырем. Общая длина канальцев одного тельца почки достигает 35—50 мм. В почках имеется примерно 130 км трубочек, по которым проходит жидкость. Ежесуточно в почках фильтруется около 170 л жидкости, которая концентрируется примерно в 1,5 л мочи и удаляется из организма в окружающую среду.

ОБРАЗОВАНИЕ МОЧИ

Образование мочи в почках идет в две фазы. Первая фаза — фильтрационная. На этом этапе за счет разности давления в капиллярах клубочка почечного тельца и в капсуле почечного тельца происходит фильтрация веществ, находящихся в крови, в полость капсулы почечного тельца. В полость капсулы из плазмы крови фильтруются вода, неорганические соли, мочевина, мочевая кислота, глюкоза, аминокислоты. Белки не проходят в полость капсулы и остаются в крови.

Жидкость, профильтровавшаяся в просвет капсулы, носит название первичной мочи. По составу она соответствует плазме крови без белков (табл. 23). В сутки у взрослого человека образуется около 150—170 л первичной мочи. Во вторую фазу образования мочи происходит всасывание воды и некоторых составных частей первичной мочи обратно в кровь. Первичная моча отдает крови воду, многие соли, глюкозу, аминокислоты и другие вещества. Мочевина, мочевая кислота обратно не всасываются. Помимо обратного всасывания, или реабсорбции, в канальцах почки происходит и активный процесс секреции.

Благодаря секреторной функции канальцев из организма удаляются вещества, которые по каким-либо причинам не могут профильтроваться из клубочка капилляров в полость капсулы почечного тельца (краски, лекарственные вещества). В результате обратного всасывания и активной секреции в мочевых канальцах образуется у взрослого человека около 1,5 л вторичной (конечной) мочи в сутки. С возрастом меняются количество и состав мочи. Мочи у детей отделяется сравнительно больше, чем у взрослых, а мочеиспускание происходит чаще за счет интенсивного водного обмена и относительно большого количества воды и углеводов в рационе питания ребенка. Только в первые 3—4 дня количество отделяющейся мочи у детей невелико. У месячного ребенка мочи отделяется в сутки 350—380 мл, к концу первого года жизни — 750 мл, в 4—5 лет — около 1 л, в 10 лет — 1,5 л, а в период полового созревания — до 2 л. У новорожденных реакция мочи резкокислая, с возрастом становится слабокислой, и меняться реакция мочи может в зависимости от характера получаемой ребенком пищи. При питании преимущественно мясной пищей в организме образуется много кислых продуктов обмена, соответственно и моча становится более кислой. При употреблении растительной пищи реакция мочи сдвигается в щелочную сторону. У новорожденных детей повышена проницаемость почечного эпителия, отчего в- моче почти всегда обнаруживается белок. Позже у здоровых детей и взрослых белка в моче быть не должно. У детей 3—4 месяцев жизни мочевины в моче относительно меньше, чем у взрослых. Количество мочевины постепенно нарастает и увеличивается вдвое у детей двух лет. С возрастом увеличивается количество мочевины в моче детей и снижается количество мочевой кислоты. Ионы натрия и хлориды у детей легко всасываются из мочевины канальцев в кровь, отчего хлоридов в моче грудных детей примерно в 10 раз меньше, чем у взрослых. Количество хлоридов в моче детей с возрастом нарастает. Дети склонны к задержке натрия в организме. С возрастом количество натрия в моче, увеличивается. У детей от 6 до 14 лет количество натрия в суточной моче колеблется от 2 до 5 г, у взрослых в 1 л мочи содержится 3—5,2 г натрия.

Ночное недержание мочи. Испускание мочи — процесс рефлекторный. Поступающая в мочевой пузырь моча вызывает повышение давления в нем, что раздражает рецепторы, находящиеся в стенке пузыря. Возникает возбуждение, доходящее до центра мочеиспускания в нижней части спинного мозга. Отсюда импульсы поступают к мускулатуре пузыря, заставляя ее сокращаться; сфинктер при этом расслабляется, и моча поступает из пузыря в мочеиспускательный канал. Это непроизвольное испускание мочи. Оно имеет место у грудных детей. Старшие дети, как и взрослые, могут произвольно задерживать и вызывать мочеиспускание. Это связано с установлением корковой, условно-рефлекторной регуляции мочеиспускания. Обычно к двухлетнему возрасту у детей сформированы условно-рефлекторные механизмы задержки мочеиспускания не только днем, но и ночью. Однако у 5—10% детей в возрасте до 13—14 лет наблюдается ночное недержание мочи — энурез. Это своеобразное заболевание ребенка. Такого ребенка надо не стыдить, не запугивать, а лечить. Ночному недержанию мочи способствует принятие перед сном большого количества жидкости (чай, кофе, молоко). Детям, страдающим энурезом, не следует на ночь давать много жидкой пищи, надо исключить из рациона острые блюда. В некоторых случаях энурез развивается из-за кожных заболеваний, при наличии глистов. Необходимо приучать детей держать в чистоте наружные мочеполовые органы, обмывать их теплой водой с мылом утром и вечером, перед сном.