2. ФИЗИОЛОГИЯ КАК НАУКА

«Невежество ближе к спасению, чем полузнание»

Авиценна

2.1. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ФИЗИОЛОГИИ

Предметом изучения физиологии являются все живые организмы, начиная от простейших (бактерии) и заканчивая многоклеточными (растения, животные). Исходя из этого физиология как наука подразделяется на множество научных направлений, каждое из которых изучает жизнедеятельность представителей конкретного класса живого мира, по сути, являясь самостоятельной физиологической наукой.

Физиология бактерий изучает закономерность жизнедеятельности различных видов микроорганизмов, возможности их применения в промышленности и медицине, а также способы борьбы с болезнетворными микроорганизмами.

Физиология растений изучает жизнедеятельность отдельных представителей фауны с целью сохранения редких видов растений, повышения урожайности сельскохозяйственных и промышленных культур, создания новых сортов, поиска новых лекарственных форм и т.д.

Физиология человека и животных направлена на изучение ме-

ханизмов функционирования организма млекопитающих, его адаптацию к экологически неблагоприятным факторам, создание искусственных органов.

Такие науки, как вирусология, ихтиология, паразитология, гельминтология, энтомология и т.д. являются по сути разделами физиологии, поскольку направлены на изучение соответствующих представителей животного мира, находящихся на определённых этапах эволюционного развития.

Так что же такое физиология?

Физиология (греч. physis – природа, logos – наука) – это наука,

изучающая закономерности жизнедеятельности (механизмы функционирования) целостного организма, его частей и взаимодействие организма с окружающей средой.

14

Основными задачами физиологии являются:

1.Изучение закономерностей функционирования организма, его частей и их взаимодействий.

2.Изучение механизмов приспособления (адаптации) организма

квнешней среде обитания и взаимодействие организма со средой обитании.

3.Изучение особенностей функционирования организма в процессе его развития с момента рождения до смерти (в процессе онтогенеза).

4.Создание теории здоровья и здорового образа жизни.

2.2. СВЯЗЬ ФИЗИОЛОГИИ С ТЕХНИЧЕСКИМИ НАУКАМИ

Для понимания механизмов функционирования живых организмов физиология использует биологические законы. Однако научнотехнический прогресс не только интегрировал технические достижения в физиологию, но и сделал возможным использование знаний по физиологии в дальнейшем движении технической мысли. В результате, сформировавшиеся в процессе исторического развития естествознания связи физиологии с такими основополагающими науками познания природы, как физика и химия, дополнились появлением новых связей физиологии с техническими и другими дисциплинами (рис. 2.1). Следствием такого взаимодействия является появление новых научных дисциплин на стыках физиологии с другими науками.

Рис. 2.1. Связь физиологии с другими науками

15

Физиология и физика. Тесная связь физиологии с физикой обусловлена двумя причинам: во-первых, это непосредственное участие физических процессов в функционировании живых организмов, включая человека; во-вторых, использование в физиологии аппаратуры, созданной благодаря развитию физики как науки. Примерами такой связи могут служить использование законов гидродинамики, открытых Бернулли, для изучения кровообращения у человека и создание на основе лазера конфокального микроскопа, дающего возможность осуществлять послойный срез живой клетки. На стыке физиологии и физики родилась биофизика – это наука, изучающая физические свойства биологических объектов и физические явления в биологических системах.

Физиология и химия. Тесная связь физиологии с химией детерминирована двумя причинами: во-первых, это невозможность существования живых организмов без определённых химических реакций, протекающих в них и формирующих функционирование физиологических систем; во-вторых, использование для физиологических исследований химических веществ, открытых или созданных в результате развития химии как науки. Примерами такой связи могут служить как невозможность изучения физиологии мышц без знания химических реакций, лежащих в основе обеспечения их сокращения необходимой энергией, так и использование инулина и парааминогиппуровой кислоты для оценки почечных функций. Полисахарид инулин используется для изучения почечной фильтрации, а парааминогиппуровая кислота для изучения почечной секреции и почечного кровотока. На стыке физиологии и химии родилась биохимия – это наука, изучающая химические реакции и процессы, протекающие в живых организмах.

Физиология и экология. Постулирование И.М. Сеченовым принципа единства организма и окружающей среды заложило основы интеграции физиологии и экологии, которое в настоящее время вылилось созданием самостоятельного научного направления – экологической

физиологии. Она отражает глубинную взаимосвязь экологии жизненного пространства и антропологии времени жизни человека. Экологическая физиология изучает адаптацию человека в экологически неблагоприятных условиях, влияние на него пространственно-временных перемещений и резких перепадов экологических параметров его жизнедеятельности.

Физиология и медицинская техника. С одной стороны, разви-

тие техники обеспечило науку современными методами исследования физиологических процессов, происходящих в организме и не нару-

16

шающих его целостности (неинвазивными методами). Например, электрокардиографы, спирографы, компьютерные и магнитные томографы, аппараты и т.д. Это позволяет более глубоко исследовать механизмы функционирования отдельных органов и функциональных систем человека, их адаптацию к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды. С другой стороны, медицинская техника стала использоваться для временного замещения функций отдельных органов: искусственное сердце, аппараты искусственного кровообращения, искусственной вентиляции лёгких, искусственная почка, искусственная печень. Создаются протезы конечностей, использующие биопотенциалы мышц. На основании изучения механизмов возникновения и нарушения ритма сердца созданы искусственные водители ритма, применяемые при полной блокаде проведения импульса по проводящей системе сердца.

Физиология и математика. Одним из главных критериев достоверности полученных результатов физиологических исследований является установление достоверности различий между сравниваемыми показателями, что невозможно без применения специальных математических подходов, основанных на определении критериев достоверности различий (например t-критерия Стьюдента, U-критерия Вилкок- сона-Манна Уитни, Критерия Колмогорова и т.д.). Важную роль в выявлении скрытых взаимоотношений между исследуемыми физиологическими величинами играет определение корреляционных связей между ними на основании применения математических методов. В последнее время широкое внедрение в физиологию получили методы математического моделирования физиологических процессов.

17

Физиология в авиации и космонавтике. Развитие сверхскоро-

стной авиации и освоение человеком космического пространства привело к необходимости исследования как возможности адаптации человека к перегрузкам и утомляемости при выполнении фигур высшего пилотажа на сверхзвуковых самолётах и во время выведения космического корабля на орбиту, так и его длительного существования в условиях невесомости при работе на космических станциях. В свою очередь физиологические исследования дали возможность разработать способы быстрой реабилитации космонавтов после их возвращения на землю. С другой стороны, технические приспособления, созданные для устранения негативного влияния невесомости на опорнодвигательную систему космонавтов, оказались востребованными для коррекции нарушений двигательной активности больных детским церебральным параличом. Особое значение для науки имеет исследование физиологии развития и поведения организмов, находящихся на различных ступенях эволюционного развития (микробы, грибы, растения, лабораторные мыши, крысы и морские свинки) в условиях длительной невесомости, их размножение. Это имеет важное значение для планирования полётов человека к дальним планетам, например, к Марсу.

Физиология и водолазное дело. Освоение морских глубин с це-

лью добычи полезных ископаемых, развитие подводного флота привело к тому, что человеку приходится определённое время находиться и работать в условиях повышенного атмосферного давления, в том числе повышенного давления газовых смесей, используемых для дыхания в аквалангах, батискафах, подводных лодках, что является далеко не безопасным. В результате этого появилась необходимость в науке, изучающей влияние подводных погружений на состояние физиологических систем человека – гипербарической физиологии. Её исследования имеют важное значение в разработке методов безопасной компрессии и декомпрессии и увеличения времени безопасного нахождения человека в гипербарической газовой среде. Благодаря физиологическим исследованиям созданы декомпрессионные барокамеры, позволяющие не только лечить кессонную болезнь, но и сделавшими возможным длительную работу водолазов на больших глубинах без выхода на поверхность. Развитие гипербарической физиологии сделало возможным использование кислорода под повышенным давлением не только для лечения, но и для профилактики различных заболеваний, предупреждения утомляемости и повышения работоспособности.

18