ЛЕКЦИЯ 1 Физиология, ее предмет, роль в системе медицинского образования

изадачи

Фи з и о л о г и я - наука о природе, о существе жизненных процессов. Физиология изучает жизнедеятельность организма и отдельных его частей: клеток, тканей, органов и систем. Предметом изучения физиологии являются функции живого организма, их связь между собой, регуляция и приспособление к внешней среде, происхождение и становление в процессе эволюции и индивидуального развития особи.

Организмом называется самостоятельно существующая единица органического мира, которая представляет саморегулирующуюся систему, реагирующую на различные изменения внешней среды как единое целое.

Физиологическая функция - проявление жизнедеятельности организма и его частей, имеющие приспособительное значение и направленные на достижение полезного результата. Например, функцией мышц является сокращение, нервной ткани - генерация (выработка) и проведение импульсов, железистой ткани - выделение секрета. В основе функции лежит изменение обмена веществ, энергии и информации.

Физиологические функции исследуются в нескольких аспектах:

1.количественная и качественная характеристика функций - функциональные возможности органа при минимальной и максимальной нагрузке, то есть в состоянии покоя и при максимальной физической нагрузке;

2.взаимосвязь функций от окружающей среды - влияние внешних воздействий;

3.взаимосвязь функций различных органов и систем, например, дыхание с кровообращением;

4.онтогенез и филогенез функций, их историю;

5.качественные различия функций человеческого и животного организма.

В связи с большим объемом задач в физиологии выделилось несколько крупных разделов.

Различают общую, частную и прикладную физиологии.

Общая физиология изучает основные физиологические закономерности, общие для различных видов организмов; реакции живых существ на разные раздражители; процессы возбуждения, торможения и т.п.:

Электрофизиология исследует электрические явления в живом организме.

Сравнительная физиология рассматривает физиологические процессы

вих филогенетическом развитии у разных видов беспозвоночных и позвоночных животных. Этот раздел является основой эволюционной физиологии, которая изучает происхождение и эволюцию жизненных процессов в связи с общей эволюцией органического мира.

С проблемами эволюционной физиологии неразрывно связаны и вопросы возрастной физиологии, исследующей закономерности становления и развития физиологических функций организма в процессе онтогенеза - от оплодотворения яйцеклетки до конца жизни.

Экологическая физиология исследует особенности функционирования разных физиологических систем в зависимости от условий обитания, то есть физиологические основы приспособления (адаптации) к разнообразным факторам внешней среды.

Частная физиология исследует процессы жизнедеятельности у отдельных групп или видов животных.

Прикладная физиология изучает общие и частные закономерности работы живых организмов в соответствии с их специальными задачами:

Физиология труда изучает изменение функций органов и систем органов в зависимости от физической нагрузки при различного рода трудовой деятельности.

Физиология спорта изучает влияние физических нагрузок на организм спортсмена во время тренировок.

Физиология питания занимается изучением влияния различных пищевых продуктов на физиологическое состояние организма, а также подбором калорийности пищевого рациона для людей, занимающихся различными видами деятельности, при различных физических нагрузках.

Авиационная физиология изучает изменение физиологического состояния человека при понижении барометрического давления во время полетов, влияние смены климатических и временных поясов при перелетах на функции живого организма.

Космическая физиология изучает влияние невесомости, изолированности и т.д. во время пребывания на орбите.

Подводная физиология исследует изменение физиологических функций подводников, аквалангистов, водолазов при опускании на большие глубины под воду.

Физиологию условно разделяют на нормальную и патологическую: Нормальная физиология преимущественно исследует закономерности

работы здорового организма, его взаимодействие со средой, механизмы устойчивости и адаптации функций к действию разнообразных факторов.

Патологическая физиология изучает измененные функции больного организма, процессы компенсации, адаптации отдельных функций при различных заболеваниях, механизмы выздоровления и реабилитации.

Клиническая физиология выясняет возникновение и течение функциональных отправлений (например, кровообращения, пищеварения, высшей нервной деятельности) при болезнях животных и человека.

Для изучения функций организма в физиологии используют большое количество методов.

2

Методы физиологических исследований

1.Органолептический метод (при помощи органов осязания) - включает осмотр кожных покровов, склер глаз, слизистых оболочек, перкуссию, аускультацию, пальпация.

Перкуссия (выстукивание) - метод исследования внутренних органов, основанный на выстукивании по поверхности тела обследуемого с оценкой характера возникающих при этом звуков. Этот метод позволяет определить границы органов, их величину и форму. Изменения звука свидетельствует о наличие патологии (при заболеваниях легких)

Аускультация (выслушивание) - метод исследования внутренних органов, основанный на выслушивании звуковых явлений, связанных с их деятельностью. Производится при помощи стетоскопа и фонендоскопа. Определяются типы дыхания, тоны сердца и частота сердечной деятельности, сердцебиение плода.

Пальпация (ощупывание) - клинический метод исследования при помощи осязания с целью изучения физических свойств и чувствительности тканей и органов, топографических соотношений между ними и обнаружения некоторых функциональных явлений в организме (температуры кожи, пульсации сосудов, перистальтики кишечника и др.).

2.Инструментальный метод. С развитием техники увеличивалось количество диагностического оборудования. Инструментальный метод основан на изучении функций организма при помощи различной медицинской аппаратуры (электрокардиография, фонокардиография, рентгенография, ультразвуковое исследование, миография, эндоскопия и т.д.).

3.Морфологический метод - изучение состояния клеток. Например,

биопсия, цитологическое исследование.

4.Клинико-биохимический метод - исследование биологических жидкостей организма. Сюда относится клиническое и биохимическое исследование слюны, крови, лимфы, спинномозговой жидкости и т.д.

5.Паталогоанатомический метод - изучение изменений во внутренних органах после смерти.

6.Сбор анамнеза - анамнеза жизни и анамнеза болезни. Анамнез болезни отражает развитие болезни от ее начала до настоящего момента. Анамнез жизни представляет собой медицинскую биографию больного по основным периодам его жизни (младенчество, детство, юношество, зрелый возраст).

Кроме перечисленных методов исследования заслуживает особого внимания экспериментальный метод, который включает метод острого и хронического эксперимента.

Метод острого эксперимента. В основе метода лежит хирургическое вмешательство (вивисекция, живосечение) для того чтобы получить доступ

ккакому-либо внутреннему органу или системе (изучение сердечной

3

деятельности, возбудимости мышечных и нервных волокон и т.д.). У этого метода много недостатков, искажающих результаты:

1.увеличение стрессорных и болевых веществ, которые выделяются при проведении операции,

2.наличие наркотического вещества,

3.операция,

4.кровопотеря.

Все это совершенно меняет и нарушает нормальное течение физиологических процессов, для изучения которых и предпринимался этот опыт. Кроме того, исследование изолированных органов не давало представления об их истинной функции в условиях целостного неповрежденного организма.

Метод хронического эксперимента. И.П. Павлов нашел способ, позволяющий рассмотреть функции организма, не нарушая его целостности. Это был метод хронического эксперимента. На наркотизированном животном в условиях стерильности предварительно проводили сложную операцию, позволяющую получить доступ к внутренним органам: вживляли фистульную трубку или выводили наружу и подшивали к коже проток железы. Сам опыт начинался много дней спустя, когда рана заживала, животное выздоравливало и по характеру течения физиологических процессов практически ничем не отличалось от нормального, здорового. Благодаря наложенной фистуле можно было длительно изучать течение тех или иных физиологических процессов в естественных условиях.

Все биологические раздражимости, то есть воздействия изменением реакциями.

Раздражимость - это потенциальная способность биологических структур к изменению метаболизма под действием раздражителя. Само же изменение обмена веществ называется раздражением. За счет такого свойства как раздражимость все живые системы адаптируются к изменению окружающей среды, что способствует живым организмам выживать в изменчивом мире.

С развитием у многоклеточных организмов нервной и мышечной систем, возникла более совершенная форма реагирования на раздражители - возбудимость, обеспечивающая наибольшую быстроту и точность ответных реакций. Возбуждение - это быстрый процесс, возникающий в результате действия раздражителя на живой объект как проявление свойства возбудимости.

Такое свойство приобрели 3 ткани: нервная, мышечная и железистая. За счет появления возбудимых тканей организмы получили возможность

4

реагировать на внешние воздействия не медленными, а срочными реакциями, что существенно улучшило их адаптацию к среде.

Возбуждение характеризуется следующими признаками:

1.переход от состояния физиологического покоя в состояние возбуждения;

2.возникнув в месте действия раздражителя, возбуждение распространяется по всей клетке и ткани;

3.возбуждение намного кратковременнее, чем раздражение и затухает после прекращения действия раздражителя;

4.каждая возбудимая ткань генерирует специфический ответ: нервная ткань - генерация и проведение нервного импульса, мышечная ткань - сокращение, эпителиальная ткань - образование и выделение секрета.

Ответная реакция на раздражение невозбудимых систем (костной, соединительнотканной, эпителиальной ткани, крови) заключается в физикохимической, обменной, а иногда и структурной перестройке.

Обмен веществ никогда не возникает сам по себе, реакция раздражения не возникает без причины, для этого необходимы факторы, вызывающие возникновение ответной реакции. Они называются раздражителями.

Раздражитель – это любая форма движения материи, любые агенты внешней и внутренней среды.

Классификация раздражителей По виду энергии раздражители делятся на следующие группы:

1. Физические – к ним относятся температура, звук, механические факторы. Так снижение температуры (гипотермия до 18-20оС) ведет к ослаблению обмена веществ в тканях, что с успехом используется при операциях на сердце, при такой температуре мозг обходится без питания 10-

15 мин.

Чаще всего физиологи используют в качестве раздражителя электрический ток. Это связано с тем, что он по своему характеру ближе всего стоит к нервному импульсу – естественному раздражителю всех тканей и органов, так же он легко дозируется по силе, длительности и частоте стимулов.

К механическим раздражителям относят удар, укол, прикосновение, вибрацию, растяжение, сдавление. Но они применяются реже.

2. Химические раздражители – кислоты, щелочи, соли существенно меняют режим обмена. Редко кто сможет задержать дыхание больше 1-2 мин., это связано с закислением крови, что приводит к усилению деятельности дыхательного центра.

3. Физико-химические раздражители – изменение осмотического давления, рН, коллоидного состояния. Осмотическое давление крови соответствует 0,9% раствору NaCl. Внутривенное введение гипотонических растворов вызывает серьезные нарушения: разрушение эритроцитов, внутрисосудистое свертывание крови.

5

4.Биологические раздражители – ими являются вещества, образующиеся в ходе обычного обмена веществ: мочевина, аминокислоты, продукты распада жиров, белков, углеводов. Они могут действовать местно, расширяя сосуды в работающей мышце, а также рефлекторным путем, т.е через нервную систему могут регулировать деятельность других органов и систем. К биологическим раздражителям относятся гормоны – вещества, образующиеся в эндокринных железах и обладающие чрезвычайно высокой активностью. Так 1г адреналина стимулирует работу 100 млн. изолированных сердец лягушек.

5.Все перечисленные выше раздражители являются общими для всех живых организмов. Кроме того, у человека существует специфический раздражитель, связанный с его жизнью в обществе – это социальный раздражитель. Одним из таких раздражителей является слово. Слово – очень сильный раздражитель, способный резко изменить нашу жизнь. Примером может являться внушение и гипноз. Зная о силе слова, врач должен действовать очень осторожно: словом можно не только помочь, но и вызвать тяжелые ятрогенные заболевания.

По характеру действия раздражители делят на контактные и дистантные. Контактные действуют непосредственно на ткань, а у дистантных – источник раздражения располагается на расстоянии.

По физиологическому значению все раздражители делятся на адекватные, специфические и неадекватные, неспецифические.

Адекватными называются раздражители, к которым ткань, орган приспособился в процессе эволюции, Так для глаза адекватным раздражителем служит свет. При этом достаточно раздражителя небольшой силы, чтобы возникла ответная реакция, сетчатка глаза воспринимает свет силой всего в 2-4 кванта. Но также чувство света (звездочки в глазах) можно вызвать при сильном ударе по глазу. Это уже будет неадекватный раздражитель, сила которого значительно превышает силу адекватного раздражителя.

Физиологи давно пытались количественно оценить возбудимость тканей. Для этой цели введено понятие о пороге силы раздражения. Пороговая сила - это минимальная величина раздражителя, способная вызвать ответную реакцию. Для лучшего понимания обратимся к примеру определения порога раздражения мышцы. Мышцу начинаем раздражать током силой в 3 мВ – это не вызывает сокращения, повышаем силу тока до 5 мВ, возникает слабое сокращение. В зависимости от этого все раздражители делят на пороговые, подпороговые и надпороговые. В нашем случае подпороговым раздражителем будет являться раздражитель силой в 3 мВ, а пороговым - раздражитель в 5мВ.

Раздражитель должен действовать в течение некоторого времени, для того чтобы сформировалась ответная реакция. И было введено понятие порога времени раздражения - это то минимальное время, течение которого должен действовать раздражитель пороговой силы, для возникновения

6

ответной реакции. Между силой и временем действия имеется прямая зависимость, чем больше порог силы, тем меньше порог времени.

Так было установлено, что самой возбудимой является нервная ткань, на втором месте стоит мышечная и на последнем – железистая.

Между порогом возбудимости и возбудимостью имеется обратная зависимость: чем меньше порог, тем выше возбудимость и наоборот.

Сравним возбудимость двух мышц: одна сокращается при действии током в 5 мВ, а другая – 25 мВ. Ясно, что более возбудима первая, которая реагирует на более слабый раздражитель.

Самый низкий порог раздражения имеет нервная ткань, затем - мышечная, и на последнем месте – железистая.

Закон "все или ничего"

Зависимость величины ответной реакции от силы раздражителя характеризуется несколькими законами раздражения: закон "все или ничего" и "правило силовых отношений".

Закон "все или ничего"

Согласно этому закону, подпороговые раздражения не вызывают возбуждения ("ничего"), при пороговых и надпороговых стимулах возбуждение сразу приобретает максимальную величину ("все") и уже не увеличивается при дальнейшем усилении раздражения. По этому закону функционируют структурные единицы – мышечное волокно, нервное волокно.

Эта закономерность первоначально была открыта Г. Боудичем в 1876 году при исследовании сердца, а в дальнейшем подтверждена и на других возбудимых тканях. Так, в 1945 году Като провел эксперимент на изолированной системе. Он изолировал мышечное волокно и действовал раздражителями различной силы. В качестве раздражителя использовал электрический ток. При действии раздражителей подпороговой величины 1, 2, 3, 4 мВ мышечное волокно не сокращалось. Пороговый раздражитель силой 5 мВ вызывал сокращение изолированного волокна и дальнейшее увеличение силы тока не вызывало усиления амплитуды сокращения.

возбуждения в исследуемом волокне, и, наоборот, влияние стимулов, приводящих к уменьшению проницаемости для ионов калия, способствует увеличению амплитуды возбуждения.

7