Рефлекс как принцип организации регуляции и физиологических функций
В основе деятельности ЦНС лежит рефлекторный принцип. Рефлекс - закономерная реакция организма на изменение внешней и внутренней среды, осуществляемая при участии нервной системы в ответ на раздражение рецепторов. Физиологическим проявлением рефлекса является возникновение, изменение интенсивности или прекращение функциональной активности органов, тканей или целостного организма. При помощи рефлекса устанавливается адекватное соотношение активности органов в пределах системы, систем в пределах организма, организма в его взаимоотношениях с окружающей средой. Рефлекторный ответ осуществляется за минимальное время с максимальной безошибочностью. Рефлекс - стереотипная реакция организма на действие раздражителя. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга. Она включает следующие звенья:
1) сенсорные рецепторы, воспринимающие действие раздражителей из внешней или внутренней среды;
2) афферентные (чувствительные) нервные проводники;
3) нервные центры, включающие афферентные, вставочные и двигательные нейроны;
4) двигательные (эфферентные) нервные проводники;
5) эффекторы (исполнительные органы). Обязательным звеном рефлекторного процесса является обратная связь между исполнительным органом и центром.
Гуморальная регуляция эволюционно более древняя, она более инертна и не всегда локальна. К гуморальным веществам относятся гормоны, медиаторы, олигопептиды, некоторые метаболиты и биологически активные вещества, синтезируемые в тканях. Наиболее совершенной формой гуморальной регуляции является гормональная. Обычно обе регуляции действуют совместно, поэтому говорят о нейрогуморальной регуляции.
Гуморальная регуляция осуществляется через жидкие среды организма (кровь (гумор), лимфу, межклеточную, цереброспинальную жидкости) с помощью различных биологически активных веществ, которые выделяются специализированными клетками, тканями или органами. Менее точная (генерализованная) регуляция по типу «радио» за счет передачи сигналов (гормонов) током крови и наличием специфических рецепторов к ним в клетках-мишенях Низкая скорость передачи сигнала. Этот вид регуляции может осуществляться на уровне структур органа - местная саморегуляция, или обеспечивать генерализованные эффекты через систему гормональной регуляции. В кровь поступают химические вещества, образующиеся в специализированных тканях и обладающих специфическими функциями. Среди этих веществ различают: метаболиты, медиаторы, гормоны. Они могут действовать местно или дистантно. Например, продукты гидролиза АТФ, концентрация которых возрастает при повышении функциональной активности клеток, вызывают расширение кровеносных сосудов и улучшают трофику этих клеток. Особенно важную роль играют гормоны- продукты секреции специальных, эндокринных органов. К железам внутренней секреции относят: гипофиз, щитовидную и околощитовидные железы, островковый аппарат поджелудочной железы, кору и мозговое вещество надпочечников, половые железы, плаценту и эпифиз. Гормоны влияют на обмен веществ, стимулируют морфообразовательные процессы, дифференцировку, рост, метаморфоз клеток, включают определенную деятельность исполнительных органов, изменяют интенсивность деятельности исполнительных органов и тканей. Гуморальный путь регуляции действует относительно медленно, скорость ответной реакции зависит от скорости образования и секреции гормона, его проникновения в лимфу и кровь, скорости кровотока. Локальное действие гормона определяется наличием к нему специфического рецептора. Длительность действия гормона зависит от скорости его разрушения в организме. В различных клетках организма, в том числе и мозге, образуются нейропептиды, которые действуют на поведение организма, целый ряд различных функций и регулируют секрецию гормонов.
Нервно-гуморальная корреляция. В процессе эволюции произошло объединение нервного и гуморального видов корреляций в нервно-гуморальную форму, когда экстренное вовлечение в процесс действия органов путем нервной корреляции дополняется и пролонгируется гуморальными факторами.
Информация о состоянии внешней и внутренней среды, как правило, воспринимается элементами нервной системы, и после обработки в нейронах в качестве исполнительных органов могут использоваться как нервный, так и гуморальный путь регуляции.
Деятельность желез внутренней секреции управляется нервной системой. В свою очередь, метаболизм, развитие и дифференцировка нейронов осуществляется под влиянием гормонов.
Потенциалы действия в местах контакта нейрона и рабочей клетки вызывают секрецию медиатора, который через гуморальное звено изменяет функцию клетки. Таким образом, в организме существует единая нейрогуморальная регуляция с приоритетным значением нервной системы. Организм на действие каждого раздражителя отвечает сложной биологической реакцией как единое целое. Это достигается взаимодействием всех систем, тканей и клеток организма. Взаимодействие обеспечивается местными, гуморальными и нервными механизмами регуляции
Нейроэндокринная система обеспечивает соответствие метаболических, физических функций и поведенческих реакций организма условиям внешней среды, поддерживает процессы дифференциации, роста, развития, регенерации клеток; в целом способствуют сохранению и развитию как индивидуума, так и биологического вида в целом. Двойная (нервная и эндокринная) регуляция обеспечивает через механизм дублирования надёжность регуляции, высокую скорость ответа через нервную систему и длительность ответа во времени через выделение гормонов. Филогенетически наиболее древние гормоны вырабатываются нервными клетками, химический сигнал и нервный импульс часто взаимопревращаемы. Гормоны, будучи нейромодуляторами, оказывают влияние на эффекты в ЦНС многих медиаторов (гастрин, холецистокинин, ВИП, ГИП, нейротензин, бомбезин, субстанция Р, опиомеланокортины - АКТГ, бета-, гамма-липотропины, альфа-, бета-, гамма-эндорфины, пролактин, соматотропин). Описаны гормон продуцирующие нейроны. В основе нервной и гуморальной регуляции лежит принцип обратной связи, который в биологических системах был приоритетно показан советским физиологом П.К.Анохиным. Положительные и отрицательные обратные связи обеспечивают оптимальный уровень функционирования - усиление слабых ответов и ограничение сверхсильных.
Системный подход к изучению процессов Жизнедеятельности организма. ПОНЯТИЕ ФУС.
Живой организм представляет собой целостную биологическую систему, поэтому, объективные возможности для изучения физиологических функций организма и их регуляции следует искать в общей теории систем. Согласно Л. Берталанфи, являющимся основоположником теории систем, система (от греч. sistema) - целое, составленное из частей, их соединение.
Изучение организма как системы связано с именем П.К. Анохина и с его учением о функциональных системах организма.
В рамках самого понятия систем следует выделить основополагающие системные принципы:
а) целостность - несводимость свойств системы к сумме свойств ее составных частей. Действительно, живой организм представляет собой единое целое, в котором частные физиологические процессы подчинены закономерностям работы всей сложной целостной системы, а свойства этой целостной системы, описанные выше, не являются результатом работы ни одной из составных частей организма в отдельности.
б) структурность - возможность описания системы через ее структуру. Процесс познания физиологических закономерностей немыслим без глубокого изучения структуры органа или системы органов. Поэтому изучение макро- и микроструктуры органа - необходимый этап познания сущности физиологических процессов. Разумеется, речь идет не о механических аналогиях, а о глубоком понимании связи между структурой и функцией живого органа или целостной живой системы.
в) иерархичность - соподчиненность составляющих элементов системы. Каждый орган или система органов выполняет специфическую функцию. Однако самостоятельность системы или органа в поведенческом акте является относительной. Так, в реализации пищевой поведенческой реакции подчинены сложным системным зависимостям. Низшие уровни управления обеспечиваются автоматическими системами регуляции, поддерживающими заданный режим жизнедеятельности.
Высший уровень регуляции физиологических функций целостного организма и взаимоотношение организма и среды обеспечиваются центральной нервной системой. Второй уровень регуляции обеспечивается вегетативной нервной системой, регулирующей активность внутренних органов. Третий уровень регуляции осуществляется эндокринной системой, которая с помощью гормонов активизирует или тормозит работу ферментных систем, а через них - физиологические функции целостного организма. Неспецифическая регуляция физиологических функций осуществляется жидкими средами организма (кровью, лимфой). Это четвертый уровень регуляции.
В целостном организме все эти уровни регуляции находятся во взаимной связи, обеспечивая получение полезного результата функционирования, как отдельного органа, системы, так и организма в целом. В этом проявляется системность регуляции физиологических функций целостного организма.
г) взаимосвязь организма и среды. Потребности живого организма могут быть удовлетворены только в результате активного взаимодействия его с внешней средой. Благодаря этому взаимодействию живой организм растет, развивается, накапливает энергию которая расходуется на выполнение различных видов работы, свойственных живому организму: механической, химической, электрической, осмотической и др.
д) нервизма. Единство организма и связь его с внешней средой осуществляется, главным образом, за счет деятельности нервной системы, особенно ее высших отделов - коры и подкорковых структур. Принцип нервизма сформировался именно в физиологии в результате накопления морфологических данных о строении нервной системы и представлений о физиологической роли нервных механизмов в регуляции физиологических функций. Основным нервным механизмом, лежащим в основе регуляции как физиологических, так и психических процессов, по современным представлениям, является рефлекс
Физиологическая система – это наследственно закрепленная совокупность органов и тканей, выполняющих общую функцию, иногда несколько функций. Число физиологических систем ограничено: мышечная; костная; суставная; нервная; эндокринная; иммунная; ССС; системы крови, дыхания, пищеварения, выделения, воспроизведения, покровная система.
Регуляция функций – это направленное изменение интенсивности работы органов, тканей, клеток для достижения полезного результата согласно потребностям организма в различных условиях жизнедеятельности. Основой физиологической регуляции является передача и обработка информации. Под термином "информация" понимается любое сообщение о фактах и событиях, происходящих в окружающей среде и организме человека.
Система регуляции в организме представляет трехуровневую структуру.
Первый уровень регуляции состоит из относительно автономных локальных систем, поддерживающих константы.
Второй уровень системы регуляции обеспечивает приспособительные реакции в связи с изменениями внутренней среды, на этом уровне обеспечивается оптимальный режим работы физиологических систем для адаптации организма к внешней среде. Т
Третий уровень регуляции реализуется поведенческими реакциями организма и обеспечивает оптимизацию его жизнедеятельности.
Функциональная система – временная совокупность органов, которые принадлежат разным анатомическим и физиологическим структурам, но обеспечивают выполнение особых форм физиологической деятельности и определенных функций.
Она обладает рядом свойств, таких как:
1) саморегуляция;
2) динамичность (распадается только после достижения желаемого результата);
3) наличие обратной связи.
Под саморегуляцией понимают такой вид регуляции, когда отклонение регулируемого параметра является стимулом для его восстановления. Это форма взаимодействия элементов в организме, при которой отклонение той или иной функции от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность, и прежде всего — оптимальный клеточный метаболизм, является причиной возвращения этой функции к исходному уровню.
Для осуществления принципа саморегуляции необходимо взаимодействие следующих компонентов функциональных систем.
•Регулируемый параметр (объект регуляции, константа).
•Аппараты контроля, следящие за отклонением данного параметра под воздействием внешних и внутренних факторов.
•Аппараты регуляции, обеспечивающие направленное действие на деятельность органов, от которых зависит восстановление отклонившегося параметра.
•Аппараты исполнения - органы и системы органов, изменение деятельности которых в соответствии с регуляторными влияниями приводит к восстановлению исходной величины параметра.
Функциональная система (по П.К. Анохину) – динамическая совокупность различных органов и физиологических систем, формирующаяся для достижения полезных для системы и организма в целом приспособительных результатов.
Примеры: ф.с. поддержания артериального давления крови – сердечнососудистая система+нервная система+система выделения, + эндокринная, + система крови+пищеварения
