Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение понятия компенсация?

2. В чем заключается физиологическая сущность процессов компенсации?

3. Какие достигаются приспособительные эффекты при осуществлении процессов компенсации?

4. Перечислите виды компенсации?

5. Каковы основные механизмы внутрисистемной саморегуляции?

6. Перечислите и охарактеризуйте стадии компенсаторного процесса.

15. Возрастная физиология

15.1. Понятие онтогенеза и закономерности его течения. Факторы, определяющие возрастное развитие. Теории механизмов онтогенеза

Возрастная физиология изучает особенности жизнедеятельности организма в различные периоды индивидуального развития или онтогенеза (греч.: онтос – особь, генезис – развитие). В понятие онтогенеза включают все стадии развития организма от момента оплодотворения яйцеклетки до конца жизни человека, выделяя пренатальный этап (до рождения) и постнатальный (после рождения).

Под развитием понимают 3 основных процесса:

1. рост – увеличение числа клеток (в костях, легких и других органах) или увеличение размеров клеток (в мышцах и нервной ткани), т.е. количественный процесс;

2. дифференцирование органов и тканей;

3. формообразование, т.е. качественные изменения.

Различные биологические свойства и физиологические функции раз­виваются неодинаковыми темпами (неравномерность) и имеют не совпадаю­щие по хронологии периоды ускоренных и замедленных приростов, а затем и спадов (гетерохронизм).

Первые семь периодов составляют прогрессивную стадию онтогене­за, зрелый возраст - стационарную, а последующие возрастные периоды -регрессивную стадию.

Онтогенетическое развитие человека можно охарактеризовать рядом общих особенностей. К таковым относят:

• Непрерывность - рост отдельных органов и систем организма человека не бесконечен, он идет по так называемому ограниченному типу. Конечные величины каждого признака обусловлены генетически, то есть существует норма реакции. Организм представляет собой открытую биологическую систему - это субъект постоянного непрерывного развития на протяжении всей жизни. Нет ни одного биологического параметра, который не находился бы на протяжении жизни в развитии или изменении.

• Постепенность и необратимость - непрерывный процесс развития можно разделить на условные стадии - периоды, или этапы, роста - идущие последовательно один за другим. Пропустить какой-либо из этих этапов невозможно, как нельзя в точности вернуться к тем особенностям строения, которые уже проявлялись на предыдущих стадиях.

• Цикличность - хотя онтогенез является процессом непрерывным, темпы развития (скорости изменений признаков) могут существенно отличаться во времени. У человека существуют периоды активизации и торможения роста. Существует цикличность, связанная с сезонами года (например, увеличение длины тела происходит в основном в летние месяцы, а веса - осенью), а также - суточная (например, наибольшая активность роста приходится на ночные часы, когда наиболее активна секреция гормона роста (СТГ) и ряд других.

• Гетерохрония, или разновременность, проявляется в неодинаковой скорости созревания разных систем организма и разных признаков в пределах одной системы. Естественно, что на первых этапах онтогенеза созревают наиболее важные, жизненно необходимые системы.

• Чувствительность к эндогенным и экзогенным факторам - темпы роста ограничиваются или активизируются под воздействием широкого спектра экзогенных факторов среды. Но их воздействие не выводит процессы развития за границы широкой нормы реакции, определенной наследственно. В этих пределах процесс развития удерживается эндогенными регуляторными механизмами. В этой регуляции существенная доля относится к собственно генетическому контролю, реализованному на уровне организма благодаря взаимодействию нервной и эндокринной систем (нейроэндокринная регуляция). Есть регуляция иного характера, например, биомеханическая (взаимная скоррелированность признаков) или тканевая (обусловленная взаимодействием между тканями в процессе роста).

• Половой диморфизм. Он проявляется на всех этапах его онтогенеза (хотя и с неодинаковой степенью выраженности для разных систем признаков). Под половым диморфизмом понимаются анатомические различия между мужчинами и женщинами (не только по половым органам). Половой диморфизм выражается в более мощном развитии у мужчин скелета и мускулатуры, волосяного покрова на лице и ряде др. признаков, у женщин — в развитии грудных желёз, большей ширине бёдер и др.

Факторы, определяющие возрастное развитие

Возрастные показатели роста и развития организма – его фенотип – являются сплавом врождённых и приобретённых признаков.

Все структурные и функциональные изменения организма человека в разные возрастные периоды идут под влиянием двух основных групп факторов:

- наследственности - генотип, который определяет потенциальные возможности физического и умственного развития индивидуума, что необходимо учитывать при спортивном отборе, прогнозировании спортивной одарённости.

Особенно значительны наследственные влияния на умственную работоспособность, на различные показатели электрической активности коры больших полушарий, показатели размеров сердца, формы ЭКГ, величину диастолического давления крови, параметры системы крови и др.

Из физических качеств наиболее зависимыми от врождённых задатков являются быстрота и гибкость. Среднее положение занимает качество силы.

Кроме того, наследственную предрасположенность имеет ряд заболеваний (гипертоническая болезнь, гемофилия, сахарный диабет и т.д.).

- условий внешней среды, которые делятся на физические, химические, биологические и социальные.

К физическим факторам внешней среды относятся: температура, гравитация (сила тяжести), влажность, инсоляции (действие солнечных лучей), электромагнитные излучения (телевизионные и радиопередающие устройства, включая сотовые телефоны), радиоактивное излучение, парциальное давление атмосферных газов, геомагнитные поля (нестабильность силы магнитного поля земли).

К химическим факторам внешней среды относятся: состав атмосферного воздуха, состав воды, состав и качество пищи, наличие токсических веществ.

К биологическим факторам следует отнести: внутривидовое взаимодействие (общение с себе подобными, инстинктивные сугубо биологические реакции организма, возникающие самопроизвольно либо под влиянием других людей - ароматический портрет человека, внешний вид, состояние напряжения при попадании в толпу), межвидовое взаимодействие (контакт с представителями животного и растительного мира), микрофлора паразитарная и сапрофитная, переносчики инфекционных заболеваний, детские инфекционные болезни.

Социальные факторы: образ жизни человека, уровень материального достатка, семья и ближайшее окружение, производственные отношения, явления мировой культуры (религия, музыка, литература, искусство).

У детей и подростков двигательная активность выступает в качестве важнейшего фактора, обеспечивающего реализацию генетической программы возрастного развития. Большинство из них испытывает в современных усло­виях недостаток естественной двигательной активности. Восполнение этого дефицита использованием различных форм занятий физическими упражне­ниями должно быть правильно организовано, основываться на знании зако­номерностей возрастного развития ребенка. Задерживающее влияние на про­цессы роста и биологического созревания может оказывать не только недос­таточная, но и избыточная физическая активность. Следовательно, необхо­димо знать ее оптимальные дозы, которые по мере роста организма не оста­ются постоянными.

Основные теории онтогенеза

Научное изучение возрастных особенностей детского организма началось во второй половине XIX века. Физиологами было обнаружено, что ребёнок потребляет в течение суток ненамного меньше энергии, чем взрослый, хотя размеры тела ребёнка намного меньше. В поисках объяснения этого факта немецкий физиолог Макс Рубнер экспериментально доказал, что отношение количества потребляемой энергии пропорционально величине поверхности тела, т.е. поток энергии зависит от поверхности теплоотдачи. Таким образом, различия в соотношении массы и поверхности тела по Рубнеру объясняют разницу в интенсивности энергетического обмена между взрослыми и детьми. Так «правило поверхности» М. Рубнера стало одним из первых фундаментальных обобщений в физиологии развития.

Наиболее отчетливо центральную проблему возрастной физиологии сформулировал в 20-е годы XX века немецкий врач и физиолог Э.Гельмрейх, утверждая, что различия между взрослым и ребёнком находятся в двух плоскостях, которые необходимо рассматривать как самостоятельные аспекты: ребёнок как маленький организм и ребёнок как развивающийся организм.

Рассматривая ребенка как организм развивающийся в конце 30-х годов XX века И.А. Аршавский сформулировал «Энергетическое правило скелетных мышц». Согласно этому «правилу», особенности энергетических процессов в различные возрастные периоды, а также изменение и преобразование деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем в процессе онтогенеза находятся в за­висимости от соответствующего развития скелетной мускулатуры.

Н.А. Берштейн считал, что постепенно в онтогенезе механизмы высшего управления движениями распространяются с возрастом от наиболее эволюционно древних подкорковых структур головного мозга к более новым, достигая все более высокого уровня «построения движений».

К общим законам индивидуального развития в 60-е годы А.А. Маркосян отнес «надежность биологической системы». Согласно этой концепции, весь путь развития проходит при наличии запаса жизненных возможно­стей. Эти резервные возможности обеспечивают развитие и оптимальное течение жизненных процессов при меняющихся условиях внешней среды.

П.К. Анохин, развивая свои представления о закономерностях формирования и развития функциональных систем организма, разработал и ввел представление о системогенезе. Под системогенезом он понимал избирательное и ускоренное по темпам развитие различных по локализации структурных образований, которые, консолидируясь в единую функциональную систему, обеспечивают адаптивное существование организма, его выживание.

Суть системогенеза составляют следующие основные принципы: а) избирательности (гетерохронии) в развитии отдельных функциональных систем и их компонентов (в пренатальный период, как правило, избирательно и ускоренно созревают функциональные системы, которые обеспечивают выживание новорожденного сразу после рождения);

б) консолидации элементов в функциональных системах (формирующиеся в эмбриогенезе сначала дистантно и изолированно и функционирующие раздельно морфологические элементы объединяются в функциональные системы при достижении полезных для организма приспособительных результатов);

в) минимального обеспечения функций (на ранних стадиях онтогонеза обеспечение функций осуществляется минимумом входящих в функциональную систему элементов; число их может увеличиваться по мере совершенствования деятельности функциональных систем и снова уменьшаться при автоматизации их деятельности).

Разные функциональные системы в зависимости от их значимости в обеспечении адаптивного существования и развития организма созревают в разные сроки постнатальной жизни. Это обеспечивает высокий приспособительный эффект развития организма на каждом этапе онтогенеза, отражая надежность функционирования биологических систем.

Набор наиболее ускоренно созревающих функциональных систем, обеспечивающих оптимальное выживание, т.е. свой специфический системногенез имеет видовую характерность (т.е. специфичен для кажного вида). В пренатальном периоде избирательно формируются внутренние механизмы саморегуляции функциональных систем: дыхания и выделения; системы определяющей оптимальный для метаболизма организма уровень АД; системы питания. К концу пренатального периода формируется функциональная система, обеспечивающая прохождение плода через родовые пути.

Исследования показатели особенности включения различных функциональных систем человека в постнатальном периоде. Установлено, что в этот период происходит избирательное дозревание внешних звеньев саморегуляции отдельных гомеостатичееских функциональных систем. В частности, под непосредственным влиянием организма родителей и факторов среды обитания дозревают внешние звенья функциональных систем питания и выделения. В раннем постнатальном периоде активно включаются поведенческие врожденные функциональные системы ориентировочно-исследовательского, оборонительного, игрового поведения. Позднее к ним присоединяются функциональные системы группового и социального поведения и некоторые другие системы, зависящие от экологических, а у человека — от социальных факторов среды. Наиболее поздно у человека созревает функциональная система полового поведения. В постнатальном периоде избирательно созревают механизмы, обеспечивающие формирование различных поведенческих актов животных и человека.