4. Методи фізіологічних досліджень

Основними методами дослідження у фізіології є спостереження і експеримент.

Спостереженням називають процес вивчення явищ об'єктивного світу в тому його вигляді, у якому вони відбуваються у природних умовах.

Метод спостереження - самий древній, зародився в Древній Греції, добре розвинений був в Єгипті, на Древньому Сході, в Тибеті, Китаї. Суть цього методу полягає в тривалому спостереженні змін функцій і станів організму, фіксація цих спостережень і, по можливості, зіставлення візуальних спостережень із змінами організму після розтину. В Єгипті при муміфікації трупи розкривалися, спостереження жерця за хворим: зміни шкірних покривів, глибина і частота дихання, характер і інтенсивність виділень з носа, ротової порожнини, а також об'єм і колір сечі, її прозорість, кількість і характер калу, що виділяється, його колір, частота пульсу й інші показники, які зіставлялися із змінами у внутрішніх органах, фіксувалися на папірусі. Таким чином вже по зміні виділень організму (калу, сечі, мокроти і так далі) можна було судити про порушення функцій того або іншого органу, наприклад, якщо кал білого кольору допустимо передбачати порушення функцій печінки, якщо кал чорного або темного кольору, то можливо передбачити шлункову або кишкову кровотечу. Додатковим критерієм служили зміни кольору і тургору шкіри, набряклість шкіри, забарвлення склери, пітливість, тремтіння і так далі

Гіппократ до спостережуваних ознак відносив характер поведінки. Завдяки своїм ретельним спостереженням їм було сформульовано вчення про темперамент, згідно якому все людство за особливостями поведінки ділиться на 4 типи: холерики, сангвініки, флегматики, меланхоліки, проте Гіппократ помилився у фізіологічному обгрунтуванні типів. У основу кожного типу ним було покладено співвідношення основних рідин організму: сангві - кров, флегма - тканинна рідина, холеа - жовч, меланхолеа - чорна жовч. Наукове теоретичне обгрунтування темпераментів було дане Павловим в результаті тривалих експериментальних досліджень і виявилось, що в основі темпераменту лежить не співвідношення рідин, а співвідношення нервових процесів збудження і гальмування, міра їх вираженості і переважання одного процесу над іншим, а також швидкість зміни одного процесу іншими.

Спостереження відрізняється від простого сприйняття. У спостереженні дослідник ставить визначену ціль, розробляє методику спостереження. Схема спостереження може бути такою:

1. Встановлюється об'єкт спостереження. Вказується мета та тема спостереження, відзначається якась сторона, якійсь визначений момент, що буде піддаватися спостереженню.

2. Визначаються засоби спостереження.

3. Розробляються прийоми опису, реєстрації даних спостереження (щоденники, знімки, малюнки, схеми, графіки й інші види документації).

Спостереження й експеримент дають можливість одержати достовірні факти. Як правило, наукові факти виявляються в результаті цілеспрямованої роботи дослідника, тому для одержання нових наукових фактів у першу чергу треба визначити що шукати, тобто сформулювати проблему.

"Сформулювати проблему часто буває важливіше, ніж знайти її рішення, що нерідко залежить від уміння користуватися математичним апаратом і досвіду експериментатора. Вміння ставити нові питання, бачити нові можливості, розглядати старі проблеми під новим кутом зору потребує творчої уяви і призводить до справжніх успіхів у науці". Альберт Ейнштейн

Наукова праця може явитися продовженням уже зроблених спостережень або може бути наслідком внутрішнього "індуктивного" процесу, що відбувається в розумах учених. Істинно наукові твердження повинні бути доступними для перевірки і відтворення іншими дослідниками. Тому дуже важливо, щоб усі наукові дослідження були цілком і ясно описані. Якщо при повторних дослідженнях в однакових умовах отримані однакові результати, то їх можна визнати достовірними. Знання, що неможливо перевірити таким чином, ставляться до розряду "метафізичних", а не наукових.

Факти ґрунтуються на прямих або непрямих спостереженнях, виконаних за допомогою органів чуття або приладів, таких як світлові й електронні мікроскопи, осцилографи, що діють як підсилювачі нашого чуття. Всі факти, що відносяться до конкретної проблеми, називаються даними. Спостереження можуть бути якісними (тобто описувати колір, форму, смак і т.д.) або кількісними. Кількісні спостереження є більш точними. Вони включають вимір розміру або кількості, наочним вираженням яких можуть служити якісні ознаки.

У результаті спостережень одержують дані, на підставі яких формулюється гіпотеза.

Гіпотеза - це засноване на спостереженнях припущення, за допомогою якого можна дати переконливе пояснення що до явищ, які спостерігаються. Ейнштейн підкреслював, що гіпотеза виконує дві функції:

1) повинна пояснювати, що всі явища, які спостерігаються, відносяться до даної проблеми,

2) повинна приводити до пророкування нових знань.

Нові спостереження, що підтверджують гіпотезу, будуть сприяти її зміцненню, тоді як спостереження, що суперечать гіпотезі, повинні призвести до її зміни або навіть до відмови від неї.

Спостереження за своєю природою дає тільки той факт, і в такій формі, у якій він є в природних умовах. Це не завжди задовольняє наукове пізнання, адже явище, що вивчається методом спостереження, може дуже рідко повторюватися і відбуватися в надзвичайно складних умовах.

Більш ефективним методом дослідження є експеримент.

Експериментом називають штучну заміну або відтворення якогось явища з метою його вивчення. У даному випадку об'єкт вивчається у найбільш сприятливих умовах. Цей метод має ряд переваг у порівнянні зі спостереженням.

Експеримент дає можливість досліднику:

1. Усунути, ізолювати досліджуване явище від впливу побічних, несуттєвих впливів, моментів, що затемнюють його сутність, і вивчати його в чистому вигляді.

2. Багаторазово відтворювати хід процесу в строго фіксованих умовах, що піддаються контролю і обліку.

3. Планомірно змінювати, варіювати, комбінувати різноманітні умови з метою одержання бажаного результату.

4. Вивчати явища, що у природних умовах не зустрічаються.

Фізіологічний експеримент на відміну від простого спостереження - це цілеспрямоване втручання в поточне відправлення організму, розраховане на з'ясування природи і властивостей його функцій, їх взаємозв'язків з іншими функціями і з чинниками зовнішнього середовища. Також втручання часто вимагає хірургічної підготовки тварини, яка може носити:

1) гостру (вівісекцію, від слова vivo - живе, sekcia - січу, тобто січу по живому),

2) хронічну (експериментально-хірургічну) форми.

3) форму моделювання функцій.

Вівісекція є формою експерименту, що проводиться на знерухомленій тварині. Вперше вівісекція стала застосовуватися в середні віки, але широко стала впроваджуватися у фізіологічну науку в епоху відродження (XV-XVII ст.). Наркоз у той час не був відомий і тварина жорстко фіксувалася за 4 кінцівки, при цьому вона відчувала муки і видавала несамовиті крики. Експерименти проводилися у спеціальних кімнатах, які народ охрестив «диявольськими». Це послужило причиною появи філософських груп і течій. Анімалізм (пропаганда гуманного відношення до тварин і виступ за припинення знущань з тварин, анімалізм пропагандується і в даний час), віталізм (щоб не проводилися експерименти на не наркотизованих тваринах і волонтерах), механіцизм (ототожнювали процеси, що протікають в організмі тварини з процесами в неживій природі. Яскравим представником механіцизму був французький фізик, механік і фізіолог Рене Декарт).

Починаючи з XIX століття в гострому експерименті стали застосовувати наркоз. Це призвело до порушення процесів регуляції з боку вищих відділів ЦНС, в результаті чого порушується цілісність реагування організму і його зв'язок із зовнішнім середовищем. Таке вживання наркозу і хірургічне втручання при вівісекції вносить до гострого експерименту неконтрольовані параметри, які важко врахувати і передбачати.

Гострий експеримент, як і будь-який експериментальний метод, має свої достоїнства:

1) вівісекція - один з аналітичних методів, дає можливість моделювати різні ситуації,

2) вівісекція дає можливість отримувати результати відносно в короткий термін;

і недоліки:

1) у гострому експерименті відключається свідомість при вживанні наркозу і відповідно порушується цілісність реагування організму,

2) порушується зв'язок організму з довкіллям у випадку вживання наркозу,

3) за відсутності наркозу йде неадекватний нормальному фізіологічному стану викид стресових гормонів і ендогенних (що виробляються всередині організму) морфіноподібних речовин ендорфінів, що мають знеболюючий ефект.

І.П. Павлов писав про вівісекційні досліди: «Просте різання тварини в гострому досліді, як це з'ясовується тепер, із кожним днем усе більше і більше несе в собі велике джерело помилок, тому що акт грубого порушення організму супроводжується масою затримуючих впливів на функцію різних органів».

Різновидом гострих дослідів є методика ізольованих органів. Життєдіяльність останніх підтримують спеціальними прийомами, що забезпечують близький до нормального обмін речовин (перфузія) або просто поміщають органи у поживні розчини, ізотонічні крові. Іноді орган ізолюють не цілком (досвіди in vivo або in situ, тобто в місці їхнього звичайного розташування). У цьому випадку перекривають систему кровопостачання й орган підключають до апарата штучного кровообігу.

Все це сприяло розробці хронічного експерименту - тривалого спостереження після гострого втручання і відновлення взаємин з довкіллям. Переваги хронічного експерименту: організм максимально наближений до умов інтенсивного існування. Деякі фізіологи до недоліків хронічного експерименту відносять те, що результати отримують у відносно тривалий термін.

Хронічні досліди проводять звичайно на тваринах, спеціально підготовлених, тобто заздалегідь оперованих в асептичних умовах і які оправилися після операції. Метою останньої може бути накладення фістул на шлунок або кишечник, виведення назовні протоків залоз або сечоводів, вживлення електродів для нанесення подразнення на тканину й орган або відведення біопотенціалів, видалення окремих органів або їхніх частин тощо.

Хронічний експеримент вперше був розроблений вітчизняним фізіологом І.П. Павловим і, починаючи з кінця XVIII століття, широко застосовується у фізіологічних дослідженнях. У хронічному експерименті використовується ряд методичних прийомів і підходів.