1. Физиологическая регуляция функций…

Физиологическая регуляция (регуляция функций) - активное управление функциями организма для обеспечения постоянства внутренней среды организма, требуемого для этого обмена веществ, энергии и информации и обеспечения адекватного приспособления к окружающей среде.

Из определения понятно, что регуляция направлена на решение 3-х основных задач:

1. Поддержание гомеостаза.

2. Обеспечение требуемого поддержания гомеостаза уровня обмена веществ, энергии и информации.

3. Адекватное приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды.

Значение для жизнедеятельности – обеспечение нормального функционирования всех органов и систем, а значит и всего организма в целом, что обеспечивается гомеостазом, нормальным обменом веществ, энергии и информации со средой, а также приспособленностью к ней.

В организме существует большое количество регуляторных систем. Каждая из этих регуляторных систем действует на своём уровне регуляции. Кроме того, системы регуляции взаимно подчинены друг другу, т.е. существует иерархия регуляторных систем.

Все регуляторные системы состоят из нескольких элементов:

1. Центральный элемент. Это управляющее устройство, оно может быть многосложным (например ЦНС, спинной мозг, отдельный нервный центр, система желёз внутренней секреции);

2. Входные каналы связи. Они тоже могут быть разнообразными (афферентная нервная система - типичный входной канал связи). Естественно, что нервные каналы связи имеют чувствительные элементы - датчики (рецепторы). Датчиками гуморальных систем входных каналов являются клеточные рецепторы, т.е. входной канал всегда начинается с рецепторного звена (со звена датчиков);

3. Выходные каналы связи. Могут быть нервные выходные каналы (аксоны), кроме того, выходные каналы от управляющего устройства могут распространяться и гуморальным путём.

Механизмов регуляторных влияний в организме -три: это –

1)саморегуляция,

2)нервная регуляция и

3)гуморальная регуляция.

Саморегуляция осуществляется на основе обратной связи. Ога направлена на гомеостатирование деятельности органа или системы лрганов

Нервная регуляция осуществляется за счет соматической и вегетативной нервной системы. Они обеспечивают регуляцию вегетативных и соматических функций (т.е. обеспечивают эффективную работу аппарата движения).

Гуморальная регуляция (эфферентная часть) осуществляется за счет химических веществ, находящихся в биологических средах (биологические среды - кровь, лимфа, межклеточная жидкость). Основным местом, с которым взаимодействуют биологически активные вещества (БАВ), являются клеточные рецепторы.

Химические вещества, которые осуществляют гуморальную регуляцию и оказывают влияние на клеточные рецепторы, могут быть различной природы. Их главной отличительной чертой является то, что они в малых концентрациях способны вызвать значимый физиологический эффект. Что значит малая концентрация? Малая концентрация-это концентрация 10^-4-10^-8 г/л, т.е. в 1 мл находится буквально несколько молекул таких веществ (их называют биологически или физиологически активные вещества).

Биологически активные вещества - это химические вещества различной природы (органические, неорганические, белковые), которые способны, находясь в биологических жидкостях в небольших концентрациях, оказывать значимый физиологический эффект.

Связь между нервной и гуморальной регуляцией

Нередко мишенью действия биологически активных веществ являются нервные окончания, и тогда биологически активные вещества включают, наряду с гуморальной регуляцией, ещё и нервный компонент, когда возбуждается чувствительный нейрон, а далее и вся нервная цепочка.

В то же время, нервная система иннервирует железы внутренней секреции (которые выделяют биологически активные вещества), специализированные ткани, которые выделяют биологически активные вещества (парагормоны - гормоноподобные вещества), а это значит, что нервная система способна стимулировать или тормозить выброс в кровь биологически активных веществ. Иннервация специализированных тканей приводит к такой взаимосвязи.

Итак, существует взаимосвязь между нервной регуляцией и гуморальной и поэтому, когда говорят о регуляции органа, то говорят о нейро-гуморальной регуляции (единой).

Уровни нейро-гуморальной регуляции

I уровень: местная и локальная регуляция происходит на минимальном пространстве, касается ограниченного числа клеток (единицы, десятки). На этом уровне регулирующее влияние определяется рядом факторов:

а) количество биологически активного вещества в биофазе,б) чувствительность и количество рецепторов.Чувствительность рецепторов зависит от: 1. функционального состояния клетки, 2. от состояния микросреды (рН, концентрация ионов и т.д.), 3. длительность воздействия возмущающего фактора также может привести к изменению чувствительности.

II уровень регуляции - региональный, центральное место в этой регуляции играют органные ганглии, содержащие как вегетативные клетки, так и чувствительные. Один органный ганглий обеспечивает полную иннервацию целого органа.

III уровень межорганное, межсистемное регулирование.

Каналы информации:

1. От рецептоов - чувствительных окончаний - нервный канал информации. Ведущее место в регуляции на данном уровне принадлежит нервным центрам.

2. гормональный канал информации (БАВ, поступающие с кровью). Прежде всего, влияние БАВ в районе гипоталамуса.

А) Гипоталамус занимает особое место в регуляции функций, так как:

1. Его нервные центры непосредственно реагируют на изменения концентрации БАВ, т.к. отсутствует гематоэнцефалический барьер.

2. Для ядер характерна нейросекреция (выделение либеринов и статинов - регуляторов выработки гормонов гипофиза).

3. Афферентно-эфферентные связи с другими отделами головного мозга.

Б)Важная роль в межорганной межсистемной регуляции принадлежит железам внутренней секреции.

*На уровне нервных центров происходит сопряжение вегетативной и соматической регуляции.

*Гипоталамус обеспечивает интеграцию нервной и гуморальной регуляции.

IV уровень. Высшие нервные центры и кора больших полушарий – система целостного организма. Условный рефлекс - обеспечиваются на внешний раздражитель не только двигательные и соматические реакции, но и поведенческие.

Виды регуляторных влияний:

1. Триггерное влияние (пусковое) - регуляторная система способна запустить функцию в деятельное состояние, система органов находится в состоянии покоя, а нервная система способна запустить процесс.

2. Корригирующее влияние - это влияние регуляторной системы на текущую, уже реализующуюся функцию.

3. Трофическое влияние (метаболическое) - это такое влияние, когда под действием регуляторной системы первично изменяется обмен веществ, а вторично функция (в объекте, который регулируются - человек, желудок, клетка и т.д.). Особенно такое влияние присуще симпатической нервной системе (адаптационно-трофическое влияние).

4. Морфогенетическое влияние - регуляторная система способна своим влиянием изменять структуру органа или ткани (стимулировать процесс изменения количества клеток, массы и т.п.). Первично меняется структура, вторично - функция.

Типы регуляции

1.регуляция по возмущению; регуляция по рассогласованию (по отклонению).

2. регуляция по возмущению возможна только в открытых системах, которой является организм человека. Этот тип регуляции включает в себя те случаи регуляции, когда на биологичекую систему оказывается воздействие внешних для нее (системы) факторов, меняющих условия ее существования, жизнедеятельности, вызывающих регуляцию по типу возмущения.

Под биологическими системами здесь, в данном случае, понимаются организм в целом, различные анатомо-физиологические системы, система кровообращения, система дыхания.

Пример - процесс дыхания. Цель дыхания - обеспечение тканей и клеток кислородом, удаление из тканей и клеток углекислого газа. Процесс этот имеет свою регуляцию. Вы решили пробежаться и примерно на пятом шагу замечаете, что стали дышать чаще, глубже, изменился характер дыхания, т.е. произошла регуляция по возмущению.

Здесь физическая нагрузка включила регуляторную систему, являющуюся внешней по отношению к системе дыхания.

С помощью регуляции по возмущению реализуются все воздействия на человека из внешней среды. С помощью регуляции по возмущению мы даже можем отвечать, опережая реальные события (классическим примером являются условные рефлексы). Большинство реакций регуляции по возмущению обеспечивает нам адекватное приспособление к изменяющимся условиям.

Регуляция по отклонению - это такая регуляция, которая обеспечивается при отклонении от исходных параметров постоянства (гомеостаза) внутренней среды организма.

Итак, пусковым моментом для начала регуляции по отклонению является отклонение показателей внутренней среды от нормальных величин. Как это происходит?

Любые из процессов жизнедеятельности, которые приводят к отклонению параметров внутренней среды, запускают регуляцию по отклонению. Эти отклонения показателей гомеостаза постоянно мониторируются, т.е. постоянно отслеживаются управляющим звеном регуляторных систем за счет своих афферентов.

Информация о состоянии внутренней среды, об отклонениях в состоянии внутренней среды организма, поступающая в аппарат управления, называется обратной связью. Вся регуляция по отклонению строится на обратной связи.

Обратная связь бывает: отрицательная; положительная.

Отрицательная обратная связь - это такая обратная связь, которая обеспечивает включение механизма, действие которого стабилизирует (нормализует) состояние внутренней среды, возвращает отклоненный параметр к норме.

Положительная обратная связь - это такая обратная связь, приход информации по которой приводит к тому, что отклонение, возникшее в системе гомеостаза, на какой-то период времени усиливается в ещё большей степени.

Два правила регуляции для всех видов регуляции:

1. Правило исходного состояния - величина и направленность ответной реакции зависит от исходного уровня функции. Это касается не только функции на уровне организма, но и регуляции любой функции (отдельной клетки).

2. Правило минимизации (этот принцип заложен в биологии человека генетически) -достижение max физиологического результата с min энергетическими затратами. К этому организм стремится всегда.

2. Системные регуляторные реакции…

Системные регуляторные реакции и процессы

На уровне целостного организма важнейшую роль в регуляции играют системные реакции. Всего их две – стресс-реакция и адаптация

1. Стресс - это важный фундамент биологической регуляции организма. Стресс направлен на повышение устойчивости организма к различным воздействиям. Стресс - это универсальная реакция организма, которая не зависит от характера раздражителя.

Существует три фазы стресса:

а) фаза тревоги - это неспецифическая реакция организма, т.к. она возникает при действии раздражителей любой природы. Она возникает только при действии сильных раздражителей и обеспечивается выбросом гормона адреналина и активацией симпатической нервной системы.

б) фаза резистентности - "фаза повышенной устойчивости". В этот период организм устойчив к раздражителям различной природы, он реагирует устойчиво даже на сверхсильные раздражители и не срывается при этом. Эта фаза обеспечивается выделением в кровь больших количеств гормона передней доли гипофиза-адренокортикотропного гормона и гормона коры надпочечников- кортизола.

в) фаза истощения (срыва).

Стресс лимитирующин системы. Эндорфины,энкефалины.

2. Адаптация- механизмы, которые обеспечивают приспособление организма к действию раздражителей. Они всеобщие.

Адаптация бывает двух видов:

а). срочная адаптация, б). долговременная адаптация

Срочная адаптация - очень энергозатратна. При действии очень сильных раздражителей началом срочной адаптации является стресс. При умеренных раздражителях тоже возникает срочная адаптация, но явных признаков стресса нет.

При срочной адаптации организм делает все, чтобы ответить на раздражитель. Если организму не хватает энергии, то он начинает разрушать важнейшие белковые и углеводные структуры. Он нарушает структуру ткани, чтобы срочно приспособиться.

Но если раздражитель действует повторно/многократно, то возникает долговременная адаптация.

Долговременная адаптация формирует специальные дополнительные механизмы, которые обеспечивают нормальную реакцию организма на раздражитель. Она становится энергоприемлемой, не требует срочного сруктурного разрушения каких-либо систем.Все механизмы, обеспечивающие долговременную адаптацию, обозначаются как структурный след. Он возникает на 10-ое -12-ое действие раздражителя и формируется на разных уровнях, в разных системах.

Значение: таким образом, адаптация как долговременная, так срочная дают организму приспособление к тому или иному воздействию извне.

Срочная – много затрат, действует здесь и сейчас (вспомни первый семестр, когда мы спали на ходу, затраты нашего организма были максимально истощены).

Долговременная – затраты организма приходят в физиологическую норму, так как он приспосабливается к условиям (по прошествии первого семестра нам стало гораздо легче учиться, мы можем себе позволить погулять вечерами субботы и при этом отпахать грядущую неделю на ура, наш организм приспособился к постоянному стрессу и свёл его влияние фактически на нет. Могли ли мы себе такое позволить в первом семестре, когда адаптация не сформировалась?).

Срочная адаптация – поставщик «материала» для долговременной, но только после многократного её повторения.

При формировании регуляции всегда существует некое диалектическое противоречие между одновременным действием множества раздражителей на человеческий организм и его потребностями.

Все эти противоречия организм решает с помощью формирования функциональных систем.