3. Структурно-функціональна організація організму людини

Організм – це будь-яке живе тіло (істота або рослина) з певною організацією його структур. Схема структурної організації організму: клітина, тканина, орган, система органів, організм. Діяльність структур організму – клітин, тканин, органів і їх систем узгоджена, – підсистеми нижчих рівнів підпорядковані підсистемам і системам вищих рівнів.

Орган – це частина тіла, яка займає в ньому постійне положення, має певну будову, форму і виконує одну чи кілька функцій. Органи – це мозок, серце, печінка, нирки, шлунок, кишечник, легені, селезінка, різні залози зовнішньої і внутрішньої секреції, органи кровотворення, зору, слуху, рівноваги, м’язи. Орган може бути одиночним (серце, печінка, селезінка), парним (нирки, легені), множинним (скелетні м’язи, кістковий кровотворний мозок). Орган складається із кількох видів тканин, але одна з них завжди переважає і визначає його головну специфічну функцію. У м’язі, наприклад, такою тканиною є м’язова. Сотні поперечносмугастих м’язів (двоголовий м’яз плеча, триголовий м’яз плеча, чотириголовий м’яз стегна, мімічні м’язи та інші) – усе це органи. До їх складу разом з м’язовою тканиною входять сполучна і нервова тканини.

Кілька органів, які спільно виконують який-небудь складний акт діяльності, утворюють систему органів. Наприклад, органи системи травлення включають в себе ротову порожнину, глотку, стравохід, шлунок, тонкий кишечник, товстий кишечник, травні залози, а також нервові центри і залози внутрішньої секреції які забезпечують нейрогуморальну регуляцію функцій цих органів. Окрім системи травлення в організмі людини функціонують нервова система, сенсорні системи (аналізатори), система гормональної регуляції функцій, або система залоз внутрішньої секреції (ендокринна система), система крові, система кровообігу, або серцево-судинна система, лімфатична система, система дихання, система обміну речовин та енергії, системи виділення та розмноження (система сечостатевих органів), скелетна і м’язова системи (опорно-руховий апарат).

Всі перелічені вище структурно-функціональні об’єднання (системи органів), називаються фізіологічними системами. Організм людини являє собою єдине ціле, в якому узгоджена діяльність всіх його структур (клітин, тканин, органів і систем) регулюється нервовою і гуморальною системами.

Організм існує як система систем. Вона, ця суперсистема, саморегулюється, реагуючи як єдине ціле на різні зміни зовнішнього і внутрішнього середовищ. В основі саморегуляції лежить принцип зворотного зв’язку. Механізм зворотного зв’язку відіграє особливо значну роль в автоматичному підтриманні сталості внутрішнього середовища організму – гомеостазу, в діяльності генетичного апарата, нервової і ендокринної систем. При зміні внутрішнього середовища, при відхиленні від певного постійного рівня будь-якого життєво важливого чинника (кров’яного тиску, температури тіла, фізико-хімічних властивостей крові тощо) від рецепторів надходить інформація в ЦНС і відповідно формуються необхідні реакції організму для нормалізації порушених функцій і стану організму.

На кожному рівні структурно-функціональної організації організму – клітинному, тканинному, органному і системному існує тісний взаємозв’язок функції і структур. І скрізь функція відіграє формоутворюючу роль, а структура активно сприяє розвиткові відповідної функції.

Незважаючи на те, що функція і структура живого об’єкта нерозривні, поруч з поняттям структурної організації організму існує поняття функціональної організації організму. Схему функціональної організації організму фізіологи представляють у такому вигляді: функціональна одиниця, фізіологічна система, функціональна система.

Функціональна одиниця – клітина або група клітин, здатних виконувати певну

функцію. Вона може мати досить складну будову, наприклад, рухова одиниця (мотонейрон і м’язові волокна, що іннервуються ним), вертикальна колонка кори головного мозку (пірамідні і зірчасті клітини), нефрон у нирках тощо. Інтенсивність діяльності кожного органа, наприклад м’яза, регулюється кількістю працюючих функціональних одиниць. Позмінна робота функціонуючих одиниць дає можливість органу працювати довго без втоми. Від кількості функціонуючих одиниць органа залежить інтенсивність його роботи.

Основні фізіологічні функції. Кожна з фізіологічних систем організму виконує свої специфічні функції (дихання, кровообіг, травлення, виділення тощо). Разом з тим кожна з фізіологічних систем включає в себе загальні для усіх систем властивості (функції), зумовлені життєдіяльністю клітин – обмін речовин і енергії, подразливість, саморегуляція, саморепродукція.

Основною функцією живого організму є обмін речовин і енергії. Цей процес складається з сукупності хімічних і фізичних змін, які постійно відбуваються в організмі і обумовлюють перебіг таких специфічних функції організму як ріст, розвиток, розмноження, живлення (травлення), секреція і виділення продуктів життєдіяльності, рух і реакція на дію чинників зовнішнього середовища.

Обмін речовин (метаболізм) – це сукупність постійно взаємодіючих але не завжди однакових щодо інтенсивності процесів асиміляції (анаболізм) і дисиміляції (катаболізм). За рахунок асиміляції відбувається накопичення в організмі пластичних і енергетичних речовин. При цьому пластичні речовини йдуть на формування різних тканин організму, а енергетичні – для здійснення всіх процесів життєдіяльності, включаючи рух. В процесі дисиміляції відбувається розпад хімічних речовин з звільненням енергії, накопиченої в процесі асиміляції. Обмін речовин є необхідною умовою життя. Він відрізняє живе від неживого, світ живих істот від неорганічного світу. Зміни речовин і перетворення енергії відбуваються і в неорганічному світі. Але різниця полягає в тому, що у випадку неорганічних тіл обмін речовин руйнує їх, а у випадку органічних – він є необхідною умовою їх існування.

В забезпеченні обміну речовин і енергії важлива роль відводиться клітинній мембрані з її механічною і регуляторною функціями. Механічна функція мембрани забезпечує ізольованість одних клітин від інших і її цілісність, регуляторна – регуляцію обміну речовин між клітиною і оточуючим її середовищем. При цьому через мембрану здійснюється вибірковий (активний і пасивний) транспорт речовин.

Діяльність кожної фізіологічної системи тісно узгоджується з іншими. Разом вони утворюють більш високий ступінь функціональної організації організму, так звану функціональну систему (П. К. Анохін, 1975).

Функціональна система (ФС) – це тимчасова динамічна організація, всі компоненти якої взаємодіють і забезпечують досягнення корисного для організму результату. Функціональні системи можуть бути, як спадковими, так і набутими в процесі життєдіяльності людини.

Згідно з вченням П. К. Анохіна (1962, 1975) про ФС, вирішальним чинником поведінки є корисний результат запрограмованої дії, і для його досягнення в нервовій системі формується взаємодія нервових центрів, тобто ФС. Отже, ФС як чинник поведінки – це тимчасова динамічна організація тканин, органів, систем організму, всі компоненти якої взаємодіють і забезпечують досягнення поставленої мети (корисного для організму результату). Взаємодіючими компонентами ФС можуть бути різні фізіологічні системи: нервова, аналізаторна, ендокринна, серцево-судинна, дихальна, м’язова та інші (рис. 1.1).

Формування ФС проходить через ряд стадій.

Аферентний синтез – процес зіставлення, відбору і об’єднання (синтезу) різноманітних аферентних потоків збудження. З безлічі внутрішніх і зовнішніх подразнень організм відбирає основне і створює мету майбутньої поведінки. Аферентний синтез включає чотири компоненти: 1) мотивація (внутрішнє спонукання); 2) обстановочна аферентація (оцінка загальної ситуації акту поведінки); 3) пам’ять (сліди минулих подразнень, попередній життєвий досвід); 4) пусковий стимул (сигнальний подразник до дії). На цій першій фазі формування функціональної системи дається відповідь на запитання: що робити?, як робити?, коли робити?

Стадія прийняття рішення – формування лінії поведінки.

Стадія формування програми дії і оцінки (акцептора-приймальника) результату дії. Створюється фізіологічний (функціональний) апарат передбачення і оцінки результату дії, формується модель результату (який звук струни повинен бути при настроюванні інструменту, яку їжу необхідно прийняти, яку професію здобути, яку вагу потрібно підняти тощо). Тут же в акцепторі центру дії, де формується програма, відбувається перевірка, контроль, зіставлення того, що зроблено, з тим, що запрограмовано.

Стадія еферентного збудження – включаються (об’єднуються) соматичні і вегетативні системи, настроюються (впрацьовуються) різні органи для забезпечення необхідної дії (підвищується активність серця та легень, збільшується кровопостачання м’язів, мобілізуються енергетичні ресурси та ін.).

Рис. 1.1.

Схеми формування функціональної системи за

П. К. Анохіним (1975): ПА – пусковий аферентний сигнал; ОА – обстановочний аферентний сигнал; 1 – прийняття рішення; 2 – аферентне збудження; 3 – результат поведінки; 4 – параметри результату; 5 – акцептор результату дії; 6 – метаболічні зміни; 7 – зміни гомеостазу; 8 – рецептори гомеостазу.

Стадія цілеспрямованої дії – сама дія і її результат.

Зворотна аферентація – через аферентні (доцентрові) шляхи надходить інформація в акцептор результату дії, де оцінюється корисність результату дії. Якщо результат відповідає запрограмованому, то організм переходить до іншої дії, створює нову функціональну систему, а якщо ні, то, виправляючи помилки, при повторних спробах (коригуючі дії), намагається досягти бажаного результату.

Таким чином, в кожному конкретному випадку формування ФС, основним моментом є досягнення корисного результату, що супроводжується позитивними, приємними емоціями; недосягнення бажаного результату дії супроводжується негативними емоціями.

Регуляція кров’яного тиску, створення оптимального рівня в крові формених елементів, маси циркулюючої крові, вмісту в тканинах водневих іонів (рН), підтримування оптимального для метаболізму рівня поживних речовин, осмотичного тиску, температури тіла – всі ці та багато інших процесів саморегуляції функцій організму забезпечуються сформованими за генетичними програмами функціональними системами (функціональні системи першого порядку).

Функціональні системи другого порядку регулюють поведінкові акти в процесі пристосування організму до умов зовнішнього середовища. Вони динамічно кожний раз формуються при необхідності досягнути потрібного корисного результату. Після завершення даного поведінкового акту тимчасово створена функціональна система зникає і формується наступна у відповідності з новою домінуючою потребою, з новим мотивом поведінки, з мобілізацією напруженої діяльності багатьох органів і фізіологічних систем.

Формування поведінкових функціональних систем здійснюється як свідомо так і підсвідомо (автоматично). Вони можуть бути миттєвими (наприклад, стрибок) і тривалими (наприклад, підготовка до проведення уроку в школі).