Основы_физиологии_человека_2001_Агаджанян_НИ

5

6

7

ГЛАВА 1

ИСТОРИЯ ФИЗИОЛОГИИ.

МЕТОДЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Физиология — важная область человеческого знания, наука о жизнедеятельности целостного организма, физиологических сис­ тем, органов, клеток и отдельных клеточных структур. Как важ ­ нейшая синтетическая отрасль знаний физиология стремится вскрыть механизмы регуляции и закономерности жизнедеятель­ ности организма и взаимодействия его с окружающей средой. Физиология является базисом, теоретической основой — фило­ софией медицины, объединяющей разрозненные знания и факты в одно целое. Врач оценивает состояние человека, уровень его дееспособности по степени функциональных нарушений, т.е. по характеру и величине отклонения от нормы важнейших физиоло­ гических функций. Для того чтобы вернуть эти отклонения к нор­ ме, необходимо учитывать индивидуальные возрастные, этничес­ кие особенности организма, а также экологические и социальные условия среды обитания.

При фармакологической коррекции нарушенных в неадекВсггных условиях функций организма следует обращать внима­ ние не только на особенности влияния природно-климатических и производственных условий среды обитания, но и на характер антропогенного загрязнения — количество и качество вредных высокотоксичпых веществ в атмосфере, воде, продуктах пита­ ния.

Структура и функция тесно связаны между собой и взаимо­ обусловлены. Для интегративной оценки жизнедеятельности це­ лостного организма физиология синтезирует конкретные ком­ плексные сведения, полученные такими науками, как анатомия, цитология, гистология, молекулярная биология, биохимия, эколо­ гия, биофизика и смежными с ними. Для оценки всего многообра­ зия сложных физиологических процессов, которые протекают в организме в ходе адаптации, необходим системный подход и глу­ бокое философское осмысление и обобщение. Физиологические знания были добыты в результате накопленных учеными разных стран оригинальных экспериментальных материалов.

Главный объект медицинского исследования — человек, но основные физиологические закономерности по известной при­

8 Глава 1. История физиологии

чине установлены в экспериментах на различных видах ж ивот­ ных как в лабораторных, так и естественных условиях. Чем выше организация животного, чем ближе изучаемый объект подходит к человеку, тем ценнее полученные результаты. Однако результаты экспериментальных исследований на животных в области срав­ нительной и экологической физиологии могут быть перенесены на человека только после тщательного анализа и обязательного критического сопоставления полученных материалов с клиниче­ скими данными.

При возникновении у обследуемого признаков ф ункциональ­ ных нарушений, например, при адаптации в неадекватных усло­ виях, экстремальных воздействиях или при приеме фармакологи­ ческих препаратов физиолог должен осмыслить, объяснить, чем детерминированы эти нарушения, и дать эколого-физиологичес- кое обоснование. Одним из основных жизненных свойств являет­ ся способность организма к компенсации, т.е. к выравниванию отклонений от нормы, восстановлению тем или иным путем нару­ шенной функции.

Физиология изучает новое качество живого — его функцию или проявления жизнедеятельности организма и его частей, на­ правленные на достижение полезного результата и обладающие приспособительными свойствами. В основе жизнедеятельности любой функции лежит обмен веществ, энергии и информацией.

Условия существования человека определяются специфичес­ кими физическими и химическими особенностями внутренней и внешней среды, природно-климатическими факторами, а также социально-культурными традициями и качеством жизни населе­ ния. Ф еногенотипическую особенность каждого индивидуума на­ до учитывать при использовании фармакологических препара­ тов.

В основе формирования сложной физиологической системы каждого организма лежит индивидуальная временная шкала. М е­ тодологические принципы биоритмологии — хронофизиологии, хронофармакологии в настоящее время уверенно проникают в исследования всех уровней организации живого — от молекуляр­ ного до целостного организма. Ритмичность как одна из фунда­ ментальных особенностей функционирования организма непо­ средственно связана с механизмами обратной связи, саморегуля­ ции и адаптации. При проведении хронофизиологических и хронофармакологических исследований необходимо учитывать дан­ ные о сезоне года, времени суток, возрасте, типологических и конституциональных особенностях организма и экологических условиях среды обитания.

Основная суть жизни проявляется в осуществлении двух принципиально важных процессов — рождения и выживания. Потребность сохранения ж изни человека была на всех этапах его

развития, и уже в древности формировались элементарные пред­ ставления о деятельности организма человека.

Отец медицины Гиппократ (460 —377 гг. до н.э.) заложил осно­ вы для понимания роли отдельных систем и функций организма как целого. Подобных воззрений придерживался и другой знаме­ нитый врач древности — римский анатом Гален (201 —131гг. до н.э.). Гуморальные гипотезы и теории в течение целых тысячеле­ тий оставались господствующими и среди врачей древнего Китая, Индии, Ближнего Востока и Европы.

На важность временных факторов и циклических изменений окруж аю щ ей среды впервые указы вал еще Аристотель (384 —322 гг. до н.э.). Он писал: «Продолжительность всех этих яв­ лений: и беременности, и развития, и жизни — совершенно есте­ ственно измерять периодами. Я называю периодами день и ночь, месяц, год и времена, измеряемые ими; кроме того, лунные пери­ оды...». Все эти оригинальные идеи на какое-то время были забы­ ты. Их основательное изучение началось на базе научного наблю­ дения и опыта лишь в эпоху Возрождения. Крупнейший врач этой эпохи Т. Парацельс (1493 —1541 гг.) подчеркивал в своих трудах, что теория врача — это опыт, никто не может стать врачом без на­ уки и опыта.

Дальнейшему развитию физиологии предшествовали успехи анатомии. Работа профессора Падуанского университета — ана­ тома и физиолога А. Везалия «О строении человеческого тела» подготовила почву для открытий в области физиологии. Углубле­ ние знаний о строении тканей животных побуждает к изучению функционального назначения разнообразных структур.

Рене Декарт (1596—1650 гг.) сформулировал рефлекторный принцип организации движений — принцип отражения в ответ на побуждающий их стимул. Декарт пытался законами механики объяснить как ход небесных светил, так и поведение животных.

В этот же период, в 1628 г. Вильям Гарвей (1578—1657 гг.) опубликовал свою работу «Анатомические исследования о дви­ жении сердца и крови у животных». Открытие Гарвеем кровооб­ ращения считается датой основания физиологии. Он ввел в прак­ тику научных исследований прием, получивший название виви­ секции, или живосечения.

М. Мальпиги (1628—1694 гг.), используя микроскоп, в 1661 г. показал, что артерии и вены соединяются между собой мельчай­ шими сосудами — капиллярами, благодаря которым в организме образуется замкнутая сеть кровеносных сосудов.

В 1822 г. Ф. М ажанди (1785—1855 гг.) доказал раздельное су­ ществование чувствительных — афферентных (центростреми­ тельных) и двигательных — эфферентных (центробежных) нерв­ ных волокон. Это явилось важным шагом в установлении связей между функциями нервной системы и ее структурой.

10 Глава 1. История физиологии

В 1842 г. ученик Н.И. Пирогова А.П. Вальтер (1817—1889 гг.) установил влияние нервной системы на «внутренние» процессы в организме. В том же году В.А. Басов (1812—1879 гг.) разработал оригинальную методику доступа в желудок совершенно здорово­ го животного путем наложения желудочной фистулы. Этими ис­ следованиями впервые в физиологии была доказана возможность проведения хронического эксперимента для длительного наблю ­ дения и изучения функций организма.

Основоположником отечественной экспериментальной ф изи ­ ологии является профессор Московского университета А.М. Филомафитский (1802—1849 гг.), изучавший вопросы, связанные с физиологией дыхания, переливанием крови, применением нар­ коза. Он написал первый учебник по физиологии.

Три великих открытия естествознания — закон сохранения энергии, клеточная теория и эволюционное учение — явились ос­ новой развития многих естественно-научных дисциплин. На базе физико-химических знаний во второй половине XIX столетия стала интенсивно развиваться физиология. Возникли физиологи­ ческие школы, привлекающие молодых ученых из разных стран (К. Людвиг, Р. Гейденгайн и других). В этот период были достигну­ ты определяющие успехи в углубленном изучении деятельности органов и систем, развивалась физиология нервов и мышц как возбудимых тканей (Дюбуа Реймон, Г. Гельмгольц, Э. Пфлюгер).

Большой вклад в разработку физиологических проблем внес Клод Бернар, который изучал роль нервной системы в регуляции тонуса кровеносных сосудов и углеводного обмена, а такж е со­ здал представление о внутренней среде организма как основе «свободной» жизни.

Новый этап русской и мировой физиологии начинается рабо­ тами И.М. Сеченова (1829—1905 гг.). Его по праву называю т «от­ цом русской физиологии». Первые его работы были посвящены вопросам переноса газов кровью, разработке проблем гипоксических состояний. И.М. Сеченов и Поль Бер независимо друг от друга объяснили причину гибели французских аэронавтов, под­ нявшихся на аэростате «Зенит» на высоту более 8000 м, где имел место острый недостаток кислорода в разреженной атмосфере вдыхаемого воздуха. И.М. Сеченов показал, что гемоглобин эрит­ роцитов переносит не только кислород, по и углекислоту. Его на­ учная деятельность многогранна. Он разрабатывал вопросы ф и­ зиологии труда. Изучая процесс утомления, впервые научно обос­ новал и установил значение активного отдыха. Всеобщее призна­ ние получило открытие И.М. Сеченовым явления центрального торможения. В 1863 г. вышла в свет его знаменитая книга «Ре­ флексы головного мозга», в которой сформулировано материали­ стическое положение о рефлекторной деятельности головного мозга, о том, что все бесконечное разнообразие внешних прояв­

лений мозговой деятельности сводится в конечном итоге к одно­ му лишь явлению — к мышечному движению.

И.М. Сеченов вошел в историю науки как великий ученыймыслитель, дерзнувший подвергнуть анализу естествоиспытателя самую сложную область природы — явления сознания высших отделов головного мозга. Обогатив науку величайшими открыти­ ями, он выдвинул наиболее правильные представления по важ ­ нейшим принципиальным вопросам физиологии, создал первую в России физиологическую школу. Его учениками были Н.Е. Вве­ денский, В.Ф. Вериго, А.Ф. Самойлов.

Идеи, разработанные И.М. Сеченовым, были развиты в тру­ дах И.П. Павлова (1849—1936 гг.) и его многочисленных учеников. И.П. Павлов вывел рефлекторную деятельность мозга на качест­ венно новый уровень, создав учение о высшей нервной деятель­ ности (поведении) человека и животных, ее проявлениях в норме и при патологии.

Научная деятельность И.П. Павлова развивалась в трех ос­ новных направлениях: изучение важнейш их проблем физиоло­ гии кровообращ ения (1874—1889 гг.), физиологии пищеварения (1889—1901 гг.), высшей нервной деятельности (1901 —1936 гг.). В 1904 г. И.П. Павлов получил крупнейшую международную награ­ ду — Нобелевскую премию. В 1935 г., незадолго до смерти И.П. Павлова, М еждународный физиологический конгресс при­ своил ему звание «старейшины физиологов мира».

Учениками и последователями И.П. Павлова были Л.А. Орбели, П.К. Анохин, Э.А. Асратян, К.М. Быков и многие другие, кото­ рые своими фундаментальными трудами способствовали даль­ нейшему развитию основных положений учения о высшей нерв­ ной деятельности. Распространение естественно-научного иссле­ дования на высшие формы нервной деятельности основывалось на принципах детерминизма (причинности), структурности.

Исследование высшей нервной деятельности на основе даль­ нейшего развития рефлекторной теории, выявление объектив­ ных законов этой деятельности составляет ярчайшую страницу современного естествознания. Вклад отечественных ученых в ми­ ровую науку о мозге общепризнан, многое сделано и в изучении локализации функций в мозге (В.М. Бехтерев, Н.А. М иславский и др.) Физиология мозга и других важнейших систем организма ус­ пешно развивается в странах Европы и в США. Основные прин­ ципы координационной деятельности мозга были разработаны и сформулированы Ч.С. Ш еррингтоном (1856—1952 гг.). Его работы вместе с результатами исследований электрофизиолога Э.Д. Эд­ риана (1889—1977 гг.) были в 1932 г. удостоены Нобелевской пре­ мии.

За исследования капиллярного кровообращ ения Нобелев­ скую премию получил А. Крог. Большой кйучный вклад к фи:с:

12 Глава 1. История физиологии

логию сердечно-сосудистой системы внесли отечественные уче­ ные В.В. Парин, В.Н. Черниговский и др. За работы в области ф и ­ зиологии дыхания и в частности — выяснения механизмов регу­ ляции этой важнейш ей функции Нобелевской премии был удос­ тоен К. Гейманс, а за открытие ферментативного механизма кле­ точного дыхания — О.Г. Варбург.

Велик вклад ученых в физиологию дыхательного центра и его роли в регуляции дыхания (Н.А. М иславский, Д.С. Холдейн, М.В. Сергиевский). Большое значение имели работы Ф.В. О всян­ никова, описавшего сосудодвигательный центр.

В области физиологии пищеварения, продолжая славные тра­ диции первооткрывателей, огромный вклад внесли И.П. Разенков, Г.В. Фольборт, Б.П. Бабкин и др. Особенно следует отметить заслуги А.М. Уголева, которому принадлежит честь открытия мембранного кишечного пищеварения, а также вклад в разработ­ ку современной концепции эндокринной деятельности желудоч­ но-кишечного тракта.

Наше столетие богато открытиями в области изучения желез внутренней секреции. Целой плеяде замечательных ученых при­ суждены Нобелевские премии за работы по инсулину, дважды за открытия в области физиологии гипофиза, за исследование ф унк­ ции надпочечников, за регуляцию и гормональное воздействие на обмен веществ.

В разработке медико-биологических проблем наибольшие ус­ пехи в этом столетии достигнуты иммунологами. За открытия в этой области учеными разных стран получено наибольшее число Нобелевских премий — одиннадцать! Среди них и выдающиеся физиологи, биохимики, клиницисты и представители других смежных наук.

Если XIX век характеризуется как период расцвета аналити­ ческой физиологии, когда были сделаны выдающиеся открытия по всем важнейшим физиологическим системам, то XX век — пе­ риод интеграции и специализации наук. Именно в двадцатом сто­ летии выделились два основных направления развития физиоло­ гической науки: 1. Глубокое изучение физико-химических про­ цессов в клетках, мембранах, преобразований на молекулярном уровне. Делаются принципиальные открытия в области цитофи­ зиологии и цитохимии, утверждается мембранная теория биоэле­ ктрических потенциалов. За создание этой теории и установле­ ние ионных механизмов возбуждения нейронов в 1963 г. были удостоены Нобелевской премии Д. Экклс, Э. Хаксли, А. Ходжкин. 2. Формирование представлений о единстве организма, гомеоста­ зе (К. Бернар, У. Кеннон) и взаимосвязи организма с окружаю ­ щей внешней средой (И.М. Сеченов, И.П. Павлов).

На основе всего этого в настоящее время успешно развива­ ются адаптология, биоритмология, а такж е междисциплинарная

область знаний — экология человека. В условиях резкого измене­ ния и антропогенного загрязнения среды обитания человека, не­ обычайной миграционной подвижности, урбанизации, сложных демографических процессов в масштабах планеты становятся приоритетными такие медико-биологические направления как разработка физиологически обоснованных средств охраны здо­ ровья населения и экологической безопасности биосферы.

Отрицательные ф акторц антропогенного воздействия спо­ собствуют снижению резервов здоровья, нарастанию степени психофизиологического напряжения, появлению новых форм экологических болезней. Деятельность человека как существа биосоциального изучают гуманитарные науки, а как эта деятель­ ность реализуется в его живом теле исследуют физиология и эко­ логия человека. Со временем физиология может дать конкретные рекомендации для сохранения здоровья биосферы и соверш енст­ вования общества и самого человека.

Вновых природных и производственных условиях человек нередко испытывает влияние весьма необычных, чрезмерных и жестких факторов среды, неадекватных его природе. Речь идет о специфической и весьма сложной социально-биологической адаптации в зонах экологического бедствия, в огромных городахгигантах, в условиях аридной зоны, Арктики, Антарктики и Запо­ лярья, в подводных сооружениях и пещерах, в обитаемых косми­ ческих летательных аппаратах.

Висследовании физиологических механизмов адаптации че­ ловека в экстремальных природных и производственных услови­ ях, разработке объективных критериев и путей оптимизации адаптации, а также создании таких важнейших новых направле­ ний, как космическая, экологическая, социальная физиология, хронофизиология, высокогорная и спортивная физиология, несо­ мненно, приоритет принадлежит отечественным ученым. Внедре­ ние в науку современных электронно-вычислительных машин и механизмов позволило физиологам использовать в своих исследо­ ваниях современную аппаратуру и дало возможность при анализе качественно и количественно оценить полученные результаты.

Знание важнейш их физиологических закономерностей поз­

волило в современных условиях создать их математические моде­ ли, с помощью которых жизненные процессы воспроизводят на компьютерах, исследуя различные варианты реакции при воздей­ ствии на организм лекарственных веществ, а также неблагопри­ ятных экологических факторов.

Союз физиологии и современных компьютеров, несомненно, оказывается полезным, особенно в чрезвычайных условиях при дефиците времени и проведении сложных исследований мозго­ вой деятельности, хирургических операций, при реанимации, тя­ желых отравлениях, но во всем нужна мера. Чрезмерное увлече­

ние компьютерами, сложными приборами и механизмами деф ор­ мирует мышление врача. Используя для физиологических иссле­ дований самую совершенную машину, надо помнить, что ком­ пьютер и любой механизм лишен абстрактного мышления, а глав­ ное — духовности.

Знание физиологических закономерностей потребовалось не только для научной организации и повышения производительно­ сти труда. Использование действующих в организме принципов высочайшего соверш енства в конструкции и управлении ф унк­ циями живых организмов открывает новые перспективы для на­ учно-технического прогресса, создания новейших машин и меха­ низмов. На стыке физиологии и других естественных и техничес­ ких наук рождаются новые науки и научные направления, в част­ ности, бионика, иммунология, нейрокибернетика, биотехноло­ гия, биоэнергетика и другие. Физиология и экология человека синтезирую т все естествознание в единую фундаментальную и всеобъемлющую науку о ЧЕЛОВЕКЕ.