Общие физиологические понятия. Механизмы регуляции функций

Регуляция функций обеспечивает приспособление организма к постоянно изменяющейся внешней среде. Она же способствует сохранению постоянства внутренней среды организма – гомеостаза, что необходимо для его жизнедеятельности.

Существует 2 механизма физиологической регуляции – нервный и гуморальный.

Гуморальная физиологическая регуляция для передачи информации использует жидкие среды организма (кровь, лимфу, цереброспинальную жидкость и т. д.) Сигналы передаются посредством химических веществ: гормонов, медиаторов, биологически активных веществ (БАВ), электролитов и т. д.

Особенности гуморальной регуляции:

• не имеет точного адресата – с током биологических жидкостей вещества могут доставляться к любым клеткам организма;

• скорость доставки информации небольшая – определяется скоростью тока биологических жидкостей – 0,5–5 м/с;

• продолжительность действия.

Нервная физиологическая регуляция для переработки и передачи информации опосредуется через центральную и периферическую нервную систему. Сигналы передаются с помощью нервных импульсов.

Особенности нервной регуляции:

• имеет точный адресат – сигналы доставляются к строго определенным органам и тканям;

• большая скорость доставки информации: скорость передачи нервного импульса – до 120 м/с;

• относительная кратковременность действия.

Для нормальной регуляции функций организма необходимо взаимодействие нервной и гуморальной систем.

Нейрогуморальная регуляция объединяет все функции организма для достижения цели, при этом организм функционирует как единое целое.

Организм – это самостоятельно существующая единица органического мира, представляющая собой саморегулирующуюся систему, реагирующую как единое целое на различные раздражители.

Физиологическая функция – это проявление жизнедеятельности, имеющее приспособительное значение. Под функцией понимают специфическую деятельность системы или органа.

Система в физиологии подразумевает совокупность органов или тканей, связанных общей функцией, например, сердечнососудистая система, обеспечивающая с помощью сердца и сосудов доставку тканям питательных, регуляторных, защитных веществ и кислорода, а также отвод продуктов обмена и теплообмена.

Надежность биологических систем – свойство клеток, органов, систем организма выполнять специфические функции, сохраняя характерные для них величины в течение определенного времени. Необходимо отметить, что высочайшая надежность является одним из ведущих признаков биологических систем. Основной характеристикой надежности систем служит вероятность безотказной работы. Организм повышает свою надежность различными спо-собами:

1. путем усиления регенеративных процессов, восстанавливающих погибшие клетки;

2. парностью органов (почки, доли легкого и др.);

3. использованием клеток и капилляров в работающем и неработающем режиме: по мере нарастания функции включаются ранее не функционирующие;

4. использованием охранительного торможения;

5. достижением одного и того же результата разными поведенческими действиями.

Основной отличительной чертой и основной функцией живого организма является происходящий в нем обмен веществ и энергии. Обменные процессы осуществляются путем ассимиляции – усвоения веществ, поступающих в организм из внешней среды, и диссимиляции – разрушения этих веществ с освобождением энергии, обеспечивающей деятельность всех органов организма и выполнение внешней механической работы.

Внутренняя среда организма – совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержания гомеостаза в организме.

Гомеостаз – относительное постоянство внутренней среды организма (например, химический состав и кислотность крови). Внутренняя среда состоит из крови, лимфы и ликвора.

Реакцией называют изменения (усиление или ослабление) деятельности организма или его составляющих в ответ на раздражение (внутреннее или внешнее). Реакции могут быть простые (например, сокращение мышцы, выделение секрета железой) или сложные (пищедобывание). Они могут быть пассивными, возникающими в результате внешних механических усилий, либо активными в виде целенаправленного действия, осуществляемого в результате нервных или гуморальных влияний или под контролем сознания и воли.

Секрет – специфический продукт жизнедеятельности клетки, выполняющий определенную функцию и выделяющийся на поверхности эпителия или во внутреннюю среду организма. Процесс выработки и выделения секрета называется секрецией. По составу выделяют белковый (серозный), слизистый (мукоидный), смешанный и липидный секрет.

Раздражение – воздействие на живую ткань внешних или внутренних раздражителей. Чем сильнее раздражение, тем сильнее (до определенного предела) и ответная реакция ткани; чем продолжительнее раздражение, тем сильнее (до определенного предела) и ответная реакция ткани.

Раздражитель – фактор внешней и внутренней среды или его изменения, оказывающие на органы и ткани влияния, выражающиеся в трансформации активности последних. В соответствии с физической природой выделяют механические, электрические, химические, температурные, звуковые и другие раздражители. Для того чтобы вызвать ответную реакцию, раздражитель должен иметь достаточную силу. Минимальная сила раздражителя, вызывающая ответную реакцию, является пороговой.

По степени приспособленности биологических структур к их восприятию раздражители делят на адекватные и неадекватные.

Адекватными называются раздражители, к восприятию которых биологическая структура специально приспособлена в процессе эволюции. Например, адекватным раздражителем для фоторецепторов является видимый свет, для барорецепторов – изменение давления, для скелетной мышцы – нервный импульс и т. д.

Неадекватными называются такие раздражители, которые действуют на структуру, специально не приспособленную для их восприятия. Например, адекватным раздражителем для скелетной мышцы является нервный импульс, но мышца может возбуждаться и при воздействии электрического тока, механического удара и др. Все эти раздражители для скелетной мышцы являются неадекватными, и их пороговая сила в сотни и более раз превышает пороговую силу адекватного раздражителя

Под влиянием различных стимулов, вследствие свойства живой протоплазмы – возбудимости, в организме осуществляются процессы возбуждения и торможения. Возбудимость – способность живых клеток воспринимать изменения внешней среды и отвечать на эти изменения реакцией возбуждения. Чем ниже пороговая сила раздражителя, тем выше возбудимость, и наоборот. Возбуждение – активный физиологический процесс, которым некоторые живые клетки (нервные, мышечные, железистые) отвечают на внешнее воздействие.

Возбудимые ткани – это ткани, способные в ответ на действие раздражителя переходить из состояния физиологического покоя в состояние возбуждения. В принципе все живые клетки обладают возбудимостью, но в физиологии к этим тканям принято относить преимущественно нервную, мышечную, железистую. Результатом возбуждения является возникновение деятельности организма или его составляющих.

Еще один важный процесс, наблюдаемый в организме – торможение. Следствием торможения является подавление или угнетение деятельности клеток, тканей или органов, т. е. процесс, приводящий к уменьшению или предупреждению возбуждения. Торможение – это срочная задержка возбуждения.

Возбуждение и торможение представляют собой взаимопротивоположные и взаимосвязанные процессы. Так, возбуждение может при его усилении переходить в торможение, а торможение способно усиливать последующее возбуждение. Для вызова возбуждения раздражитель должен быть определенной силы, равный или превышающий порог возбуждения, под которым понимают ту минимальную силу раздражения, при которой возникает минимальная по величине реакция раздражаемой ткани.

Под рефлекторной реакцией понимается ответное действие или процесс в организме (системе, органе, ткани, клетке), вызванные рефлексом.

Рефлекс – возникновение, изменение или прекращение функциональной активности органов, тканей или целостного организма, осуществляемое при участии центральной нервной системы в ответ на раздражение нервных окончаний (рецепторов).

Свойство некоторых клеток, тканей и органов возбуждаться под влиянием возникающих в них импульсов, без влияния внешних раздражителей называется автоматией. Например, автоматия сердца – способность миокарда ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом.

Свойство живой ткани, определяющее ее функциональное состояние, называется лабильностью. Под лабильностью понимают скорость реакций, лежащих в основе возбуждения, т. е. способность ткани осуществлять единичный процесс возбуждения в определенный промежуток времени. Предельный ритм импульсов, который возбудимая ткань в состоянии воспроизвести в единицу времени, является мерой лабильности, или функциональной подвижности ткани.

В целостном организме побудителем клеток к деятельности является нервный импульс. Передача возбуждения с нервных окончаний на мышцы и другие органы происходит химическим путем через особые образования – синапсы.

Деятельное состояние клетки, тканей и органов, возникающее при действии раздражителя, называемое возбуждением, характеризуется возникновением сложных физико-химических процессов, сопровождающихся изменениями функционального состояния клетки, ткани, органа.

Целостный организм реагирует на раздражение комплексом различных реакций. Это обеспечивается наличием нервной и гуморальной связей между органами, т.е. нервной и гуморальной регуляции.

Регуляция – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих приспособление организма к внешней среде. Выделяют нервный, гуморальный механизмы регуляции, а также саморегуляцию.