Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Медико-биологические основы безопасности жизнедеятельности. Учебное пособие
.pdf
21
функций организма. Диапазон между этими двумя значениями
называется пределами толерантности (выносливости), а кривая,
характеризующая зависимость переносимости от величины фактора,
называется кривой толерантности.
Зоны количественного выражения фактора, отклоняющегося от
оптимума, но не нарушающего жизнедеятельности, определяются как
зоны нормы. Таких зон две, соответственно отклонению от оптимума в
сторону недостатка дозировки фактора и в сторону его избытка.
Дальнейший сдвиг в сторону недостатка или избытка фактора может
снизить эффективность действия адаптивных механизмов и даже
нарушить жизнедеятельность организма. При крайнем недостатке или
избытке фактора, приводящем к патологическим изменениям в
организме, выделяют зоны пессимума (причинять вред, терпеть
ущерб). Наконец, за пределами этих зон количественное выражение
фактора таково, что полное напряжение всех приспособительных
систем оказывается малоэффективным. Эти крайние значения
приводят к летальному исходу, за пределами этих значений жизнь
невозможна.
Адаптация к любому фактору связана с затратой энергии. В зоне
оптимума адаптивные механизмы не нужны и энергия расходуется
только на фундаментальные жизненные процессы, организм находится
в равновесии со средой. При выходе значения фактора за пределы
оптимума включаются адаптивные механизмы, требующие тем больше
энергозатрат, чем дальше значение фактора отклоняется от
оптимального. Нарушение энергетического баланса организма, наряду
с повреждающим действием недостатка или избытка фактора,
ограничивает диапазон переносимых человеком изменений.
Если внешние условия в течение достаточно длительного времени
сохраняются более или менее постоянными либо изменяются в
пределах определенного диапазона вокруг какого-то среднего
значения, то жизнедеятельность организма стабилизируется на уровне,
адаптивном по отношению к этому среднему, типичному состоянию
среды. Смена средних условий во времени или пространстве влечѐт за
собой переход на другой уровень стабилизации (сезонные,
температурные адаптации и др.).
Г.Селье, подошедший к проблеме адаптации с новых позиций,
назвал факторы, воздействие которых приводит к адаптации, стресс-
факторами. Другое их название – экстремальные факторы, т.е.
необычные факторы окружающей среды, оказывающие
неблагоприятное влияние на общее состояние, самочувствие, здоровье
и работоспособность человека. Причем это могут оказывать не только
22
отдельные воздействия на организм, но и изменѐнные условия
существования в целом (например, переезд человека с юга на Крайний
Север). Он же установил четыре стадии фазового течения.
1. Срочная, включающая стресс. Под термином «стресс»
(напряжение) понимаются неспецифические психофизиологические
проявления адаптивной активности при действии любых, значимых
для организма факторов. Примерами проявления срочной адаптации
являются: пассивное увеличение теплопродукции в ответ на холод,
рост лѐгочной вентиляции и минутного объѐма кровообращения в
ответ на недостаток кислорода.
2. Формирование долговременной адаптации – переходная фаза к
устойчивой адаптации. Она характеризуется формированием
функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к
возникшим новым условиям.
3. Сформированная долговременная адаптация, или фаза
устойчивой адаптации, резистентности, когда системы саморегуляции
гомеостаза функционируют на новом уровне. Основными условиями
долговременной адаптации являются последовательность и
непрерывность воздействия экстремального фактора. По существу, она
развивается на основе многократной реализации срочной адаптации и
характеризуется тем, что в результате постоянного количественного
накопления изменений организм приобретает новое качество – из
неадаптированного превращается в адаптированный. Такова адаптация
к недостижимой ранее интенсивной физической работе (тренировка),
развитие устойчивости к холоду, теплу и т.д.
4. Истощение, которое может развиться в результате сильного и
длительного воздействия экстремальных факторов. При сильном и
длительном стрессе такое воздействие может привести к болезни или
смерти.
Комплекс адаптивных реакций организма человека,
обеспечивающий его существование в экстремальных условиях,
получил название нормы адаптивной реакции. Процесс
индивидуальной адаптации обеспечивается формированием изменений
в организме, нередко носящих характер предпатологических или даже
патологических реакций. Эти изменения, как следствие общего стресса
или напряжения отдельных физиологических систем, представляют
собой своеобразную «цену адаптации». Если уровни воздействия
факторов окружающей среды выходят за пределы адаптационных
возможностей организма, и адаптация переходит в четвертую стадию –
стадию истощения, включаются дополнительные защитные
механизмы. Это механизмы компенсации, противодействующие
23
возникновению и прогрессированию патологического процесса, т.е.
ответные силы организма на изменения окружающей среды в
зависимости от степени этих изменений качественно различны и
колеблются от физиологически оптимальных до патологических.
Таким образом, если адаптация обеспечивает гомеостаз в условиях
здоровья, то компенсация – это борьба организма за гомеостаз в
изменѐнных условиях – условиях болезни. Если воздействие факторов
среды на организм количественно превышает уровень нормы
адаптации организма, то он теряет способность в дальнейшем
адаптироваться к среде, так как возможность перестройки
структурных связей системы исчерпана.
В естественных условиях обитания организм человека всегда
подвержен влиянию сложного комплекса факторов, каждый из
которых выражен в разной степени относительно своего оптимального
значения. В природе сочетание всех факторов в их оптимальных
значениях – явление практически невозможное. Это означает, что в
естественных условиях организм всегда затрачивает какую-то часть
энергии на работу адаптивных механизмов. Важно и то, что при
комплексном воздействии между отдельными факторами
устанавливаются особые взаимоотношения, при которых действие
одного фактора в какой-то степени изменяет (усиливает, ослабляет и
т.п.) характер воздействия другого. Например, тренировка к
физическим нагрузкам вызывает устойчивость к гипоксии
(кислородному голоданию), и наоборот, тренировка к гипоксии
создает устойчивость к большим мышечным нагрузкам. Важен не
только качественный критерий фактора, но и режим воздействия этого
фактора на организм. Реакция организма значительно возрастает, если
фактор воздействует не в виде непрерывного сигнала, а дискретно, т.е.
с определенными интервалами. Этот прерывистый характер
воздействия широко используется в практике при выработке
адаптации к холоду, гипоксии, физическим нагрузкам и т. п.
Жизнь современного человека весьма мобильна, и в обычных
условиях его организм непрерывно адаптируется к целому комплексу
природно-климатических и социально-производственных, факторов.
«Цена адаптации» зависит от дозы воздействующего фактора и
индивидуальных особенностей организма. Доза воздействия и
переносимость зависят от наследственных – генетических
особенностей организма, продолжительности и силы (интенсивности)
воздействия фактора. Стресс из звена адаптации может при чрезмерно
сильных воздействиях среды трансформироваться в развитие
разнообразных заболеваний.
24
2.3.Физиология сенсорных систем
Для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма
необходимы постоянство его внутренней среды, связь с непрерывно
меняющейся окружающей внешней средой и приспособление к ней.
Информацию о состоянии внешней и внутренней сред организм
получает с помощью сенсорных систем, которые анализируют
(различают) эту информацию, обеспечивают формирование ощущений
и представлений, а также специфических форм приспособительного
поведения.
При изучении анализаторов применяются два методических
подхода: объективный, т.е. регистрация параметров различных
показателей деятельности анализаторов, например электрической
импульсации в проводниковом его отделе, и субъективный
(психофизический), т.е. изучение ощущений и представлений,
возникающих у испытуемого с учѐтом его собственного опыта, а также
опыта других лиц. Наиболее простым примером, иллюстрирующим
второй подход, является опрос испытуемого о возникающих у него
ощущениях при действии на организм различных раздражителей.
2.3.1.Общие принципы работы сенсорных систем
Представление о сенсорных системах было сформулировано
И.П.Павловым в учении об анализаторах в 1909 г. при исследовании
им высшей нервной деятельности. Анализатор – совокупность
центральных и периферических образований, воспринимающих и
анализирующих изменения внешней и внутренней сред организма.
Понятие сенсорной системы, появившееся позже, заменило понятие
анализатора, включив механизмы регуляции различных его отделов с
помощью прямых и обратных связей. Наряду с этим по-прежнему
бытует понятие «орган чувств» как периферического образования,
воспринимающего и частично анализирующего факторы окружающей
среды. Главной частью органа чувств являются рецепторы,
снабжѐнные вспомогательными структурами, обеспечивающими
оптимальное восприятие. Так, орган зрения состоит из глазного
яблока, сетчатой оболочки, в составе которой имеются зрительные
рецепторы, и ряд вспомогательных структур: век, мышц, слезного
аппарата. Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего
уха, где кроме спирального (кортиева) органа и его волосковых
(рецепторных) клеток имеется также ряд вспомогательных структур.
Органом вкуса можно считать язык. При непосредственном
воздействии различных факторов окружающей среды с участием
25
анализаторов в организме возникают ощущения, которые
представляют собой отражения свойств предметов объективного мира.
Особенностью ощущений является их модальность, т. е. совокупность
ощущений, обеспечиваемых каким-либо одним анализатором. Внутри
каждой модальности в соответствии с видом (качеством) сенсорного
впечатления можно выделить разные качества, или валентности.
Модальностями являются, например, зрение, слух, вкус. Качественные
типы модальности (валентности) для зрения – это различные цвета,
для вкуса – ощущение кислого, сладкого, соленого, горького.
2.3.2. Классификация анализаторов
Деятельность анализаторов обычно связывают с возникновением
пяти чувств – зрения, слуха, вкуса, обоняния и осязания, с помощью
которых осуществляется связь организма с внешней средой. Однако в
реальной действительности их значительно больше. Например,
чувство осязания в широком понимании кроме тактильных ощущений,
возникающих от прикосновения, включает чувство давления и
вибрации. Температурное чувство включает ощущения тепла или
холода, но существуют также и более сложные ощущения, такие как
ощущения голода, жажды, половой потребности (либидо),
обусловленные особым (мотивационным) состоянием организма.
Ощущение положения тела в пространстве связано с деятельностью
вестибулярного, двигательного анализаторов и их взаимодействием со
зрительным анализатором. Особое место в сенсорной функции
занимает ощущение боли. Кроме того, мы можем, хотя и "смутно",
воспринимать и другие изменения, причем не только внешней, но и
внутренней сред организма, при этом формируются эмоционально
окрашенные ощущения. Таким образом, структур, воспринимающих
раздражение из среды обитания и внутренней среды организма, в
действительности значительно больше, чем принято считать.
В основу классификации анализаторов могут быть положены
различные признаки: природа действующего раздражителя, характер
возникающих ощущений, уровень чувствительности рецепторов,
скорость адаптации и многое другое. Но наиболее существенной
является классификация анализаторов, в основе которой лежит их
назначение (роль). В связи с этим выделяют несколько видов
анализаторов.
Внешние анализаторы воспринимают и анализируют изменения
внешней среды. Сюда следует включить зрительный, слуховой,
обонятельный, вкусовой, тактильный и температурный анализаторы,
возбуждение которых воспринимается субъективно в виде ощущений.
26
Внутренние (висцеральные) анализаторы, воспринимающие и
анализирующие изменения внутренней среды организма, показателей
гомеостазиса. Колебания показателей внутренней среды в пределах
физиологической нормы у здорового человека обычно не
воспринимается субъективно в виде ощущений. Так, мы не можем
субъективно определить величину артериального давления, особенно
если оно нормальное. Однако информация, идущая из внутренней
среды, играет важную роль в регуляции функций внутренних органов,
обеспечивая приспособление организма к различным условиям его
жизнедеятельности.
Анализаторы положения тела воспринимают и анализируют
изменения положения тела в пространстве и частей тела друг
относительно друга. К ним следует отнести вестибулярный и
двигательный (кинестетический) анализаторы.
Болевой анализатор отдельно следует выделить в связи с его
особым значением для организма – он несѐт информацию о
повреждающих действиях. Болевые ощущения могут возникать при
раздражении как экстеро-, так и интерорецепторов.
2.3.3. Структурно-функциональная организация анализаторов
Согласно представлению И.П.Павлова (1909 г.), любой анализатор
имеет три отдела: периферический, проводниковый и центральный,
или корковый.
Периферический отдел анализатора представлен рецепторам, его
назначение – восприятие и первичный анализ изменения внешней и
внутренней сред организма. В рецепторах происходит трансформация
энергии раздражителя в нервный импульс, а так же усиление сигнала
за счѐт внутренней энергии метаболических процессов. Для
рецепторов характерна специфичность (модальность), т.е. способность
воспринимать определенный вид раздражителя, к которому они
приспособились в процессе эволюции (адекватные раздражители), на
чѐм основан первичный анализ. Так, рецепторы зрительного
анализатора приспособлены к восприятию света, а слуховые
рецепторы – звука и т.д. Та часть рецепторной поверхности, от
которой сигнал получает одно афферентное волокно, называется его
рецептивным полем. Рецептивные поля могут иметь различное
количество рецепторных образований (от 2 до 30 и более), среди
которых есть рецептор-лидер, и перекрывать друг друга. Последнее
обеспечивает большую надѐжность выполнения функции и играет
существенную роль в механизмах компенсации.
Рецепторы характеризуются большим разнообразием.
27
В классификации рецепторов центральное место занимает их
деление в зависимости от вида воспринимаемого раздражителя.
Существует пять типов таких рецепторов.
1.Механорецепторы возбуждаются при их механической
деформации, расположены в коже, сосудах, внутренних органах,
опорно-двигательном аппарате, слуховой и вестибулярной системах.
2.Хеморецепторы воспринимают химические изменения внешней и
внутренней среды организма. К ним относятся вкусовые и
обонятельные рецепторы, а также рецепторы, реагирующие на
изменение состава крови, лимфы, межклеточной и цереброспинальной
жидкости (изменение напряжения О2 и СО2, осмолярности и рН,
уровня глюкозы и других веществ). Такие рецепторы есть в слизистой
оболочке языка и носа, каротидном и аортальном тельцах,
гипоталамусе и продолговатом мозге.
3.Терморецепторы воспринимают изменения температуры. Они
подразделяются на тепловые и холодовые рецепторы и находятся в
коже, слизистых оболочках, сосудах, внутренних органах,
гипоталамусе, среднем, продолговатом и спинном мозге.
4.Фоторецепторы в сетчатке глаза воспринимают световую
(электромагнитную) энергию.
5.Ноцицепторы, возбуждение которых сопровождается болевыми
ощущениями (болевые рецепторы). Раздражителями этих рецепторов
являются механические, термические и химические (гистамин,
брадикинин и др.) факторы. Болевые стимулы воспринимаются
свободными нервными окончаниями, которые имеются в коже,
мышцах, внутренних органах, дентине, сосудах. С
психофизиологической точки зрения рецепторы подразделяют в
соответствии с органами чувств и формируемыми ощущениями на
зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные и тактильные.
По расположению в организме рецепторы делят на экстеро- и
интерорецепторы.
К экстерорецепторам относятся рецепторы кожи, видимых
слизистых оболочек и органов чувств: зрительные, слуховые,
вкусовые, обонятельные, тактильные, болевые и температурные. К
интерорецепторам относятся рецепторы внутренних органов
(висцерорецепторы), сосудов и ЦНС. Разновидностью
интерорецепторов являются рецепторы опорно-двигательного
аппарата (проприорецепторы) и вестибулярные рецепторы. Если одна
и та же разновидность рецепторов (например, хеморецепторы,
чувствительные к СО2) локализована как в ЦНС (в продолговатом
28
мозге), так и в других местах (сосудах), то такие рецепторы
подразделяют на центральные и периферические.
По скорости адаптации рецепторы делят на три группы: быстро
адаптирующиеся (фазные), медленно адаптирующиеся (тонические) и
смешанные (фазнотонические), адаптирующиеся со средней
скоростью. Примером быстро адаптирующихся рецепторов являются
рецепторы вибрации (тельца Пачини) и прикосновения (тельца
Мейснера) к коже. К медленно адаптирующимся рецепторам
относятся проприорецепторы, рецепторы растяжения легких, болевые
рецепторы. Со средней скоростью адаптируются фоторецепторы
сетчатки, терморецепторы кожи.
По структурно-функциональной организации различают
первичные и вторичные рецепторы. Первичные рецепторы
представляют собой чувствительные окончания дендрита
афферентного нейрона. Тело нейрона расположено в спинно-мозговом
ганглии или в ганглии черепных нервов. В первичном рецепторе
раздражитель действует непосредственно на окончания сенсорного
нейрона. Первичные рецепторы являются филогенетически более
древними структурами, к ним относятся обонятельные, тактильные,
температурные, болевые рецепторы и проприорецепторы.
Во вторичных рецепторах имеется специальная клетка,
синаптически связанная с окончанием дендрита сенсорного нейрона.
Это клетка, например фоторецептор, эпителиальной природы или
нейроэктодермального происхождения.
Проводниковый отдел анализатора включает афферентные
(периферические) и промежуточные нейроны стволовых и
подкорковых структур центральной нервной системы (ЦНС), которые
составляют как бы цепь нейронов, находящихся в разных слоях на
каждом уровне ЦНС. Проводниковый отдел обеспечивает проведение
возбуждения от рецепторов в кору большого мозга и частичную
переработку информации. Проведение возбуждения по
проводниковому отделу осуществляется двумя афферентными путями:
1) специфическим проекционным путѐм (прямые афферентные пути)
от рецептора по строго обозначенным специфическим путям с
переключением на различных уровнях ЦНС (на уровне спинного и
продолговатого мозга, в зрительных буграх и в соответствующей
проекционной зоне коры большого мозга);
2) неспецифическим путѐм, с участием ретикулярной формации. На
уровне ствола мозга от специфического пути отходят коллатерали к
клеткам ретикулярной формации, к которым могут конвергировать
различные афферентные возбуждения, обеспечивая взаимодействие
29
анализаторов. При этом афферентные возбуждения теряют свои
специфические свойства (сенсорную модальность) и изменяют
возбудимость корковых нейронов. Возбуждение проводится медленно
через большое число синапсов. За счѐт коллатералей в процесс
возбуждения включаются гипоталамус и другие отделы лимбической
системы мозга, а также двигательные центры. Всѐ это обеспечивает
вегетативный, двигательный и эмоциональный компоненты сенсорных
реакций.
Центральный, или корковый, отдел анализатора, согласно
И.П.Павлову, состоит из двух частей: центральной части, т.е. "ядра",
представленной специфическими нейронами, перерабатывающими
афферентную импульсацию от рецепторов, и периферической части,
т.е. "рассеянных элементов" – нейронов, рассредоточенных по коре
большого мозга. Корковые концы анализаторов называют также
"сенсорными зонами", которые не являются строго ограниченными
участками, они перекрывают друг друга. В настоящее время в
соответствии с цитоархитектоническими и нейрофизиологическими
данными выделяют проекционные (первичные и вторичные) и
ассоциативные третичные зоны коры. Возбуждение от
соответствующих рецепторов в первичные зоны направляется по
быстропроводящим специфическим путям, тогда как активация
вторичных и третичных (ассоциативных) зон происходит по
полисинаптическим неспецифическим путям. Кроме того, корковые
зоны связаны между собой многочисленными ассоциативными
волокнами. Нейроны по толщине коры распределены неравномерно и
обычно образуют шесть слоѐв. Основные афферентные пути в кору
заканчиваются на нейронах верхних слоѐв (III – IV). Эти слои
наиболее сильно развиты в центральных отделах зрительного,
слухового и кожного анализаторов. Афферентные импульсы с
участием звѐздчатых клеток коры (IV слой) передаются пирамидным
нейронам (III слой), отсюда обработанный сигнал уходит из коры к
другим структурам мозга.
В коре входные и выходные элементы вместе со звѐздчатыми
клетками образуют так называемые колонки – функциональные
единицы коры, организованные в вертикальном направлении. Колонка
имеет диаметр около 500 мкм и определяется зоной распределения
коллатералей восходящего афферентного таламокортикального
волокна. Соседние колонки имеют взаимосвязи, организующие
участие множества колонок для осуществления той или иной реакции.
Возбуждение одной из колонок приводит к торможению соседних.
30
Корковые проекции сенсорных систем имеют топический принцип
организации. Объем корковой проекции пропорционален плотности
рецепторов. Благодаря этому, например, центральная ямка сетчатки в
корковой проекции представлена большей площадью, чем периферия
сетчатки.
Для определения коркового представительства различных
сенсорных систем используют метод регистрации вызванных
потенциалов (ВП). ВП представляет собой один из видов вызываемой
электрической активности мозга. Сенсорные ВП регистрируются при
стимуляции рецепторных образований и используются для
характеристики такой важной функции как восприятие.
Из общих принципов организации анализаторов следует выделить
многоуровневость и многоканальность.
Многоуровневость обеспечивает возможность специализации
разных уровней и слоев ЦНС по переработке отдельных видов
информации. Это позволяет организму более быстро реагировать на
простые сигналы, анализируемые уже на отдельных промежуточных
уровнях.
Существующая многоканальность анализаторных систем
проявляется в наличии параллельных нейронных каналов, т. е. в
наличии в каждом из слоѐв и уровней множества нервных элементов,
связанных с множеством нервных элементов следующего слоя и
уровня, которые в свою очередь передают нервные импульсы к
элементам более высокого уровня, обеспечивая тем самым надѐжность
и точность анализа воздействующего фактора.
В то же время, существующий иерархический принцип построения
сенсорных систем создаѐт условия для тонкого регулирования
процессов восприятия посредством влияний из более высоких уровней
на более низкие.
Данные особенности строения центрального отдела обеспечивают
взаимодействие различных анализаторов и процесс компенсации
нарушенных функций. На уровне коркового отдела осуществляется
высший анализ и синтез афферентных возбуждений, обеспечивающих
полное представление об окружающей среде.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]