4.2. Теоретические вопросы

1. Биологическая регуляция, ее значение и виды. Контур биологической регуляции. Роль обратной связи в регуляции. Регуляция “по отклонению” и “по возмущению”.

2. Понятие о рефлексе. Строение рефлекторной дуги и функции ее звеньев. Представление о локальном и интегральном рефлекторных центрах.

3. Сравнительная характеристика условных и безусловных рефлексов.

4.3.Практические работы

1. Анализ строения рефлекторной дуги.

2. Выработка условного мигательного рефлекса.

5. Содержание темы

Биологическая регуляция - это совокупность процессов, которые обеспечивают взаимодействие структур организма и взаимодействие организма с внешней средой при достижении его приспособительной реакции

Контур регуляции - это путь передачи и обработки информации, которая обеспечивает достижение приспособительной реакции организма.

Контур биологической регуляции имеет такие элементы:

а) Регулируемые параметры (РП) - это параметры, которые характеризуют приспособительную реакцию организма (например, концентрация глюкозы в крови, величина артериального давления в сосудах, рО₂ и др.).

б) Следящее устройство (СУ) - это элемент контура, который воспринимает информацию об изменении РП, в организме эту функцию выполняют рецепторы.

в) Канал обратной связи - это путь передачи информации от СУ к управляющему устройству.

г) Управляющее устройство (УУ) - это элемент контура, который воспринимает информацию, сравнивает ее с заданными параметрами («уставкой»), формирует соответствующий сигнал (принимает решение) для достижения приспособительной реакции системы; в организме эти функции выполняет центральная нервная система (ЦНС).

Исполнительные органы (ИО) - это элементы контура, которые выполняют определенные функции, благодаря которым достигается приспособительная реакция организма с определенными РП; в организме эти функции выполняют разные органы.

є) Канал обратной связи – это путь передачи информации от следящего устройства к управляющему устройству об отклонении регулируемого параметра от заданного уровня.

ж) Канал прямой связи – это путь передачи информации от управляющего устройства, направленный на обеспечение заданного уровня регулируемого параметра благодаря изменению функций исполнительных структур.

з) Канал внешней связи – это путь передачи информации к управляющему устройству о внешних (“возмущающих”) влияниях, которые нуждаются в достижении приспособительной реакции организма с соответствующими характеристиками РП.

Контур биологической регуляции “по возмущению” обеспечивает РП, которые имеет приспособительная реакция организма при разных его взаимодействиях с внешней средой, о чем информация от СП₁ (“рецепторов по возмущению”) поступает к УУ каналом внешней связи. Например, во время физического труда артериальное давление у человека повышается по сравнению с параметрами гомеостаза, чтобы обеспечить приспособительную реакцию организма - увеличение кровообращения (снабжение кислородом и субстратами, приносимых с кровью к работающим мышцам).

Искусственно выделяют контур биологической регуляции “по отклонению”: если представить, что канал внешней связи не действует, например, в условиях гомеостаза организма, тогда РП поддерживается в пределах заданной величины:

В действительности организм есть много параметрической системой, и описанные контуры регуляции упрощают представление о настоящих механизмах регуляции, но способствуют анализу характера изменений регулируемых параметров, вокруг которых и строятся контуры биологической регуляции.

По способам передачи информации различают два вида регуляции: а) нервная регуляция, б) гуморальная регуляция:

• Нервная регуляция – осуществляется при участии нервной системы, где способом передачи информации по контуру биологической регуляции является генерация потенциалов действия (ПД). Скорость передачи информации обусловлена скоростью распространения ПД по нервным волокнам и составляет от 1 м/с до 120 м/с.

• Гуморальная регуляция имеет способ передачи информации по контуру биологической регуляции с помощью биологически-активных веществ, которые поступают в кровь и переносятся к клеткам, которые способны воспринимать эту информацию. Скорость передачи информации значительно меньше и ограниченна скоростью движения крови в кровеносных сосудах (от 0,5 м/с в аорте до 0,005 м/с - в капиллярах).

Нервная регуляция.

Элементарным механизмом нервной регуляции является рефлекс.

Рефлекс - это ответ организма на раздражение при участии ЦНС, что обеспечивает приспособительную реакцию организма на изменения внешней или внутренней среды.

Рефлекторная дуга - это путь передачи информации при осуществлении рефлекса (анатомические структуры контуру биологической регуляции )

Рефлекторная дуга имеет такие звенья:

1).Рецептор - это структура, которая воспринимает раздражение, кодирует информацию и передает ее на афферентное нервное волокно путем генерации серии ПД на его мембране.

2).Афферентное нервное волокно – передает информацию точно без изменений от рецептора к нервному центру.

3).Нервный центр - это структуры ЦНС, где происходит анализ информации, формирования эфферентного сигнала и передача его на эфферентные нейроны.

4).Эфферентное нервное волокно - передает информацию точно без изменений от нервного центра к органам-эфекторам.

5).Органы–эффекторы - это исполнительные структуры, которые осуществляют свою функцию, следствием которой является приспособительная реакция организма на действие раздражителя –конечный приспособительный результат (КПР).

6.) Канал обратной связи - это афферентные нервные волокна, которые передают информацию о параметрах приспособительной реакции организма к нервному центру, превращая рефлекторную дугу, как анатомическую структуру, в контур биологической регуляции.

Физиология рецепторов

По строению и физиологическим свойствам рецепторы разделяются на: а) первичные (первично-чувствительные), б) вторичные (вторично-чувствительные)

• А). Первичные рецепторы - это нервные окончания афферентных нейронов, которые воспринимают действие раздражителя, кодируют информацию и передают ее на нервные волокна афферентного нейрона.

• Б). Вторичные рецепторы - это специализированы клетки, которые воспринимают действие раздражителя, кодируют информацию и передают ее через синапсы на нервные волокна афферентного нейрона.

По расположению рецепторы разделяют на :

• а) экстерорецепторы - расположены в коже и слизистых оболочках;

• б) интерорецепторы - расположены во внутренних органах (висцерорецепторы) и структурах опорно-двигательной системы - мышцах, сухожилиях, суставах (проприорецепторы).

По виду адекватного раздражителя, что воспринимают рецепторы, их разделяют на:

• а) механорецепторы: тельца Фатер-Пачини, мышечные веретена, рецепторы сухожилий, рецепторы суставов и др..;

• б) хеморецепторы: вкусовые, обонятельные и др.;

• в) фоторецепторы: палочки, колбочки;

• г) терморецепторы: тепловые, холодовые.

Анатомические схемы некоторых рецепторов кожи:

А— свободные нервные окончания в соединительной ткани; Б— комплекс клеток Меркеля с нервной терминалью; В— тельце Майсснера; Г— инкапсулированное тельце Фатер-Пачини. 1— нервная терминаль, 2— вспомогательная структура, 3— миелиновое нервное волокно, 4— капсула.

Физиологические механизмы кодирования информации в рецепторах.

При действии раздражителя на рецепторы в них возникает рецепторный потенциал (РП). РП - это местный потенциал. РП может быть:

• а. Деполяризационный РП возникает в следствие увеличения проницаемости мембраны рецептора для ионов Na⁺, что приводит к уменьшению мембранного потенциала рецептора - деполяризации и возникновению местных электрических токов между мембраной рецептора и первым перехватом Ранвье мембраны нервного волокна, которое приводит к генерации серии ПД. Амплитуда РП увеличивается при увеличении силы раздражителя (но никогда не достигает к 0-уровня), что приводит к большей частоте генерации ПД на мембране афферентного нервного волокна.

• б) Гиперполяризационный РП возникает в результате уменьшения проницаемости мембраны рецептора для ионов Na⁺, что приводит к увеличению мембранного потенциала рецептора и уменьшению фоновой активности генерации ПД на мембране афферентного нервного волокна. Такие РП генерируются в палочках и колбочках при действии на них света.

Нервный центр - это звено рефлекторной дуги, где осуществляются: а) аналіз информации, которая поступает от рецепторов по афферентным нейронам, б) формирование эфферентного сигналу, в) передача информации с афферентных на эфферентные нейроны. Совокупность отмеченных процессов обеспечивают интегративную функцию нервных центров. Нервные центры расположены на разных уровнях центральной нервной системы (ЦНС).

Локальный нервный центр – это центр, где осуществляется передача информации с афферентных на эфферентные нейроны и при разрушении которого рефлекторная реакция не происходит.

Интегральный нервный центр – совокупность всех уровней ЦНС, которые принимают участие в достижении рефлекторной приспособительной реакции.