428. Если у новорожденного при перевязке пуповины затягивать лигатуру очень медленно, то первый вдох может не наступить, и ребенок погибнет.- Почему это произойдет?

Ответ Среди факторов, обеспечивающих начало самостоятельного дыхания новорожденного, очень важную роль играет прекращение поступления крови из организма матери. Это приводит к накоплению в крови младенца углекислого газа и раздражению дыхательного центра. Происходит первый вдох и начинается нормальное дыхание атмосферным воздухом. В узле пересечения отличающийся элемент – это перевязка пуповины, быстрая или медленная. Почему при очень медленной перевязке ребенок может погибнуть? Вам ничего не говорят слова «очень медленно»? Или скажем точнее, «очень медленное нарастание раздражения»? Конечно же закон крутизны нарастания. При очень медленном пережатии пуповины соответственно очень медленно будет нарастать содержание углекислого газа в крови и нейроны дыхательного центра не смогут возбудиться. Первый вдох так и не произойдет.

429. Если изолировать продолговатый мозг, сохранив его кровообращение, будет ли в этих условиях продолжать работать дыхательный центр? Прежде чем приступить к решению, попробуйте сформулировать поставленный вопрос иначе. Обоснуйте Ваш ответ и его экспериментальные доказательства.

Ответ Если изолированный орган, например, сердце способен к самовозбуждению, значит, он обладает автоматией. Следовательно, вопрос можно поставить иначе, а именно: «обладает ли дыхательный центр автоматией?» Ответ положительный. Клетки дыхательного центра могут возбуждаться под влиянием углекислого газа, который образуется в ходе собственного метаболизма. Впервые автоматия дыхательного центра была установлена, когда обнаружили ритмическую активность в продолговатом мозге лягушки, где и находится дыхательный центр. Таким образом, рефлекторные и гуморальные воздействия на дыхательный центр не вызывают его деятельность, как таковую, а лишь поддерживают и изменяют ее.

444. Почему жевание даже несъедобных предметов может подавить чувство голода? Аналогичный эффект может наблюдаться и при наполнении желудка большим количеством плохо усвояемой пищи или просто балластными веществами. Объясните механизм этих явлений.

Ответ. В обоих случаях происходит раздражение рецепторов полости рта и желудка, но еще не начинается всасывание продуктов переваривания в кровь. Однако указанное раздражение стимулирует центр насыщения в вентромедиальном гипоталамусе, что в свою очередь приводит к торможению центра голода в латеральном гипоталамусе. Это так называемое сенсорное насыщение, которое способствует своевременному прекращению пищедобывательной деятельности. Еще один пример регулирования по возмущению.

445. Известный биолог Кох установил, что возбудителем холеры является холерный вибрион. Его противник Петтенкоффер, чтобы доказать якобы ошибочность взглядов Коха, выпил в присутствии студентов жидкость, содержащую чистую культуру вибриона, и не только не умер, но даже не заболел. Однако Кох был прав.

Почему же не заболел Петтенкоффер?

Ответ Понятно, что, если просто неправильно была приготовлена культура вибриона, то задача не представляла бы никакого интереса. Значит, дело не в возбудителе, а в организме человека. Выпитая жидкость поступила в желудок, но содержащиеся в ней высоковирулентные микробы не оказали эффекта. Что же произошло с вибрионами в желудке? Раз они не подействовали, значит, погибли. Почему? Что может обеспечить бактерицидное действие желудочного сока? Содержащаяся в нем соляная кислота. Очевидно, в момент «опыта» содержание соляной кислоты в желудке Петтенкоффера было особенно высоким. Другие ученые, повторившие его опыт, заболели и весьма тяжело.

446. Двум собакам произвели в эксперименте операции (различные). После этого у одной собаки прекратилась пищедобывательная деятельность, а другая стала отказываться от мясной пищи. В чем заключалась каждая операция? Можно ли искусственно вводить мясную пищу каждой из этих собак?

Ответ Очевидно, что у собак в результате операции пострадали различные системы. Применим правило АСС и построим эти системы. У первой собаки – это система поиска пищи (рис. 9.3). Ее работу можно нарушить, исключив любой из элементов. Наиболее эффективный и простой путь – разрушить центр голода. После этого собака перестанет искать пищу и может умереть от истощения, если ее не кормить искусственно. Такое кормление позволит поддерживать жизнь, но не изменит состояния животного, так как центр голода будет оставаться разрушенным.

Во втором случае собака питается нормально, но отказывается от мяса. Почему? Очевидно, после операции мясо стало «вредным», опасным для организма. Но опасен не сам продукт, а вещества, образующиеся после его переваривания. Известно, что некоторые продукты, образующиеся в результате переваривания белков, обладают токсическим действием. Поскольку без белков жизнь невозможна, то понятно, что в ходе эволюции должны были выработаться механизмы, обеспечивающие обезвреживание токсических продуктов переваривания. Эти механизмы работают в печени, куда кровь от кишечника поступает по воротной вене. Значит, операция была связана с исключением этого механизма. Удалить всю печень нельзя – это приведет к гибели животного. Но возможна операция Экка – соединение воротной вены с полой веной в обход печени. Такое животное после еды мяса переносит сильнейшую интоксикацию. Возможна даже гибель. Если собака выживет, то после этого она отказывается от мясной пищи. Работают принципы целесообразности, регуляции, адаптивности. Искусственно вводить мясную пищу такой собаке в отличие от первой, разумеется, нельзя.

447. Возможно ли, чтобы при достаточном количестве молекул фермента его переваривающее действие было ослаблено?

Ответ Действие фермента зависит от определенных условий – рН среды, температура, доступность субстрата и т.д. Если эти факторы отклоняются от оптимальных величин, то переваривающее действие фермента уменьшается.

448. Можно ли получать информацию о свойствах пищеварительных секретов организма, не производя никаких оперативных вмешательств и даже не дотрагиваясь до животного (человека)?

Ответ Такую дистантную информацию можно получать только физическим путем, при помощи эндорадиозонда («радиопилюли»). Это микропередатчик, который проглатывается пациентом. Излучение передатчика воспринимается приемником, расположенным на теле пациента. Характер излучения меняется в зависимости от рН желудочного сока, температуры и т.д.

449. При выработке условного слюноотделительного рефлекса у собаки в качестве подкрепления используют мясо-сухарный порошок? Почему выбрали именно такое подкрепление?

Ответ. Безусловный раздражитель должен быть достаточно сильным. Если исследуют слюноотделительный рефлекс, то желательно, чтобы выделялось достаточно большое количество слюны. Сухарный порошок сухой, а мясной порошок вкусный. Такое сочетание обеспечивает значительное слюноотделение.

450. У собаки произведена операция изолированного малого желудочка. Как установить экспериментальным путем, выполнена она по Павлову или по Гейденгайну?

Ответ Это весьма популярный вопрос при изучении физиологии пищеварения. Но для нас он интересен постольку, поскольку позволяет еще раз потренироваться в применении правил В данном случае – прямого правила АРР-ВС. Различия между операциями известны. По Гейденгайну перерезались веточки блуждающего нерва. Павлов же разработал такую модификацию, при которой эти веточки сохранялись. Теперь остается определить, в чем будут состоять различия получаемых результатов. Из трех фаз желудочной секреции две – мозговая и желудочная связаны с воздействием блуждающего нерва. Поэтому, если данные фазы сохранились, значит, операция выполнена по Павлову. Если же удается обнаружить только кишечную фазу, то операция – по Гейденгайну.

451. При мнимом кормлении собаки измеряли количество выделяющегося желудочного сока. Затем была удалена пилорическая часть желудка. Как изменится секреция при повторении опыта с мнимым кормлением?

Ответ Секреция при мнимом кормлении происходит за счет мозговой фазы. При этом, в частности, выделяется гастрин, который стимулирует желудочную секрецию. Гастрин образуется в пилорической части желудка. Поэтому после ее резекции секреция при мнимом кормлении уменьшится.

452. В пилорической части желудка соляная кислота не выделяется, так как в ней отсутствуют обкладочные клетки? В чем физиологический смысл этой особенности?

Ответ Интересующая нас система – пилорический отдел желудка. Какие специфические процессы протекают именно в этом отделе? Это выделение гастрина и порционный переход химуса в 12-перстную кишку. На оба этих процесса оказывает влияние соляная кислота, поступающая сюда с пищевыми массами. Бели бы соляная кислота выделялась непосредственно в пилорической области, независимо от поступления в нее химуса, то это нарушило бы нормальное протекание указанных регуляторных процессов.

453. Один из сотрудников академика И. П. Павлова обнаружил, что у собаки выделяется желудочный сок даже вне приема пищи, в «спокойном» периоде. Однако И. П. Павлов подверг эти данные сомнению. В ответ на критику сотрудник повторил опыт, но предварительно тщательно вычистил зубы, проверил содержимое карманов и надел свежевыстиранный халат. Результаты подтвердились, и Павлов согласился с ними. В чем же состояли его первоначальные возражения?

Ответ Начинаем сразу же искать возможные связи между предпринятыми сотрудником мерами и желудочной секрецией. Что могли устранить эти меры? Какие-то пищевые раздражители. Какие? Очевидно, запах пищи, остатки которой могли быть во рту, в карманах, на несвежем халате. Именно об этом подумал сначала Павлов. В действительности же сотрудник обнаружил и доказал наличие периодической «голодной» деятельности желудка.

454. Как доказать, что трипсин выделяется в неактивном состоянии (в виде трипсиногена) и лишь затем активируется?

Ответ Если трипсин активируется только в 12-перстной кишке, значит, возьмем панкреатический сок непосредственно из протока поджелудочной железы и проверим его протеолитическую активность. Она будет отсутствовать. Еще один пример физиологической целесообразности: БАВ активируется там, где оно должно проявить свою активность, и поэтому «по дороге» ничего не сможет повредить.

455. Больному рекомендована диета, содержащая повышенное количество хлеба из муки грубого помола, каш и овощей. С какой целью это сделано?

Ответ. Указанные продукты по сравнению с другими содержат большое количество клетчатки. Теперь правило АСФ. Клетчатка в организме человека не усваивается, но оказывает сильное механическое воздействие на стенки желудка и кишечника, способствуя их перистальтическим сокращениям. Следовательно, у больного могут иметь место явления атонии кишечника и необходимо усилить перистальтику.

456. В крови больного обнаружено повышенное количество билирубина. О чем это говорит?

Ответ. Билирубин – конечный продукт распада эритроцитов. Он образуется в печени и затем экскретируется с желчью и выводится через кишечник. Если этот процесс нарушен, то избыток билирубина переходит в кровь, что говорит о патологии печени.

457. В опытах на животных хирург производил пластику верхних дыхательных путей участками тонкой и толстой кишки. Пластика толстой кишкой имела ряд преимуществ. Однако при этом часто возникали серьезные осложнения с угрозой для жизни. Пришлось отказаться от использования толстой кишки. В чем состояли осложнения и с чем это было связано?

Ответ Поскольку не сказано, в чем именно состояли осложнения, то применим прямое правило и попытаемся установить их сущность, исходя из различий между системами «тонкая кишка» и «толстая кишка». Причем будем сразу же искать то различие, которое может привести к осложнениям при пластике. Конечно, дело не в особенностях кишечного сока или моторики кишки. Эти различия не являются принципиальными. А вот наличие в толстой кишке огромного количества микроорганизмов играет решающую роль. После пластики микробы могут инфицировать дыхательные пути, что представляет большую опасность.

458. Двенадцатиперстную кишку называют «гипофизом пищеварительной системы». Объясните смысл этого выражения.

Ответ Гипофиз – «дирижер» эндокринной системы. Выделяемые им гормоны управляют работой многих других желез внутренней секреции. Аналогично и в двенадцатиперстной кишке образуется множество гормонов (тканевые гормоны), которые оказывают разнообразные воздействия на работу пищеварительной и некоторых других систем.

459. Почему у многих людей позыв к дефекации возникает утром после вставания?

Ответ. В данной задаче говорится не просто «утром», а «утром после вставания». Теперь применим прямое правило АРР-ВС. Чем отличается «вставание» от «лежания»? Вертикальным положением тела. В узле пересечения у нас элементы «каловые массы» и «положение тела». При вертикальном положении скопившиеся за ночь в прямой кишке каловые массы начинают давить на нижние, наиболее чувствительные части ее ампулы, что и вызывает позыв к дефекации. А почему это бывает не всегда и не у всех людей? Возможные ответы найдите сами, используя принцип регуляции.

460. Основным ионом, который стимулирует процессы возбуждения и сокращения гладких мышц желудка, является кальций. В зависимости от скорости нарастания концентрации кальция в клетках этих мышц изменяется сила и частота волн перистальтики в желудке. Исходя из этого, как можно объяснить действие препаратов, усиливающих сократительную деятельность желудка?

Ответ Сущность ответа понятна, нужно только точно его сформулировать. Очевидно, что работать следует на микроуровне, поскольку речь идет об ионах. В условии задачи сказано, что основное значение имеет скорость нарастания концентрации кальция в мышечных клетках. Это зависит от многих факторов. Нужно постараться найти показатель, обобщающий действие этих факторов. Поразмыслив, придем к выводу, что упомянутые в условии препараты повышают пропускную способность кальциевых каналов в мембранах гладкомышечных клеток желудка.

461. Из желудка химус поступает в двенадцатиперстную кишку порциями. Физиологический смысл этого понятен, поскольку переваривание пищи в желудке также происходит постепенно, а не сразу. Важную роль в эвакуации химуса играет сфинктер привратника. Он работает по принципу «уходя, закрывайте за собой дверь». Это означает, что один и тот же фактор действует противоположным образом со стороны желудка и двенадцатиперстной кишки. Чем Вы можете подтвердить это?

Ответ Очевидно, что в ЖКТ могут действовать факторы двух типов – механические и химические. Чем больше градиент давления между желудком и 12-перстной кишкой, тем быстрее эвакуируется содержимое привратника. Следовательно, если кишка пустая, то градиент больше и эвакуация идет быстрее. Но, когда порция химуса попадает в кишку, градиент давления уменьшается и эвакуация замедляется. Понятно, что этот механизм основан на сопоставлении интенсивности раздражения механорецепторов желудка и кишки.

Из химических факторов основными являются соляная кислота и жир. Со стороны желудка они ускоряют эвакуацию, со стороны кишки – тормозят. Кроме того, при попадании их в кишку они вызывают освобождение секретина и ХКПЗ. Эти последние факторы в свою очередь стимулируют желудочную секрецию, но тормозят эвакуацию.

469. Вычислить количество выделившейся энергии, если за время опыта окислялись только углеводы, и при этом выделилось 6 литров СО₂.

Ответ Очень простая задача расчетного характера. Если окислялись углеводы, то ДК равен 1. Следовательно, количество поглощенного кислорода тоже 6 л. Калорический эквивалент кислорода при ДК равном единице составляет 5,05 ккал. Умножим эту величину на 6 и получим 30,3 ккал. :

470. У молодой здоровой женщины при поступлении с пищей 120 г белка в сутки выделено с мочой за то же время 16 г азота. Какое предположение о состоянии женщины можно сделать?

Ответ16 грамм азота получаются из 100 грамм белка. А с пищей поступило 120 грамм. Если такая ретенция азота наблюдается в течение длительного времени, то это может быть связано с беременностью, когда часть белка идет на построение тела плода.

471. В ранних калориметрических опытах использовались ледяные калориметры. Они представляли собой двустенную камеру, пространство между стенками которой заполнялось льдом. В камеру помещали экспериментальное животное. В зависимости от количества выделенного тепла таяла определенная часть льда, что и учитывалось при последующих расчетах. Имеются следующие материалы – медь, железо, никель, стекло, опилки, гранит. Какой материал Вы предложите для изготовления наружной и внутренней стенок калориметра?

Ответ. Какие требования предъявляются к системе «калориметр» в условиях данного опыта? Внутренние стенки должны очень хорошо проводить тепло, чтобы быстро передавать его льду. Наружные же стенки, наоборот, должны быть возможно менее теплопроводными, чтобы изолировать лед от воздействия внешней температуры. По таблицам найдем – для внутренних стенок – медь, для наружных – опилки между стеклами.

473. Насыщенный влагой воздух при температуре тела содержит ровно вдвое больше водяных паров, чем насыщенный воздух при комнатной температуре. Исходя из этого, предположите, что происходит с выдыхаемым воздухом в дыхательных путях животных, обитающих в пустыне?

Ответ Главное в условиях пустыни – экономить воду. Для этого у пустынных животных имеется целый ряд приспособлений. В их числе и уменьшение количества водяных паров в выдыхаемом воздухе, который в дыхательных путях всегда насыщается влагой до 100 %. Теперь понятен ответ, вытекающий из условия задачи. В дыхательных путях пустынных видов животных воздух значительно охлаждается и поэтому уносит с собой меньшее количество воды

474. У животного при помощи соответствующих таблиц определили с достаточной точностью вес различных органов. Затем провели эксперимент с полным голоданием, после которого животное погибло. Двум студентам поручили определить степень истощения голодавшего животного по изменению веса его органов. Каждый студент взял для исследования по два органа. Затем один сообщил, что истощение было очень значительным, а другой, напротив, – очень незначительным. Возможны ли такие расхождения?

Ответ. Задачу можно решить без правил по аналогии с задачей № 466. В этой задаче решение происходило на микроуровне – какие вещества наиболее ценны для организма? Ответ – тканевые белки. В данной задаче ответ ищем на макроуровне – какие органы наиболее важны для организма? Ответ – сердце и мозг. При смертельном голодании вес этих органов уменьшается всего на 2-4 % В то же время мышцы и печень теряют 55 – 30 % своей массы.

475. Почему после прекращения усиленной мышечной деятельности, например, бега работа сердца и дыхание в течение некоторого времени сохраняются на повышенном уровне?

Ответ Когда человек начинает бежать, усиление работы системы «мышцы» происходит скачкообразно. Так же возрастает и образование метаболитов. Но в системах «кровообращение» и «дыхание» повышение деятельности может происходить только постепенно. Поэтому пока установится стационарное состояние в отношении поступления и расхода кислорода, часть продуктов метаболизма остается недоокисленной. Это так называемый кислородный долг. Он погашается в течение некоторого времени уже после прекращения усиленной физической работы. В течение этого периода погашения сохраняется учащенная работа сердца и дыхания, постепенно возвращающаяся к исходным значениям.

476. На испытуемом поставлено два опыта в идентичных условиях с определением расхода энергии методом непрямой калориметрии. В одном опыте учитывался дыхательный коэффициент, в другом – нет. Насколько велики будут различия данных, полученных в каждом из опытов?

Ответ В узлах пересечения в одном случае количество потребленного кислорода, величина ДК и калорический эквивалент кислорода, в другом случае ДК неизвестен и в узле пересечения отсутствует. Остается уточнить, что нам дает знание величины ДК. Дело в том, что одно и то же количество кислорода дает разное количество энергии в зависимости от того, на окисление каких веществ было израсходовано данное количество кислорода. А именно об этом и говорит величина ДК. Однако, различия калорического эквивалента кислорода даже для крайних значений ДК не очень велики, соответственно 4,70-5,05. Поэтому если условно принять величину неизвестного нам ДК за 0,85, то различия полученных в двух наших опытах данных не превысят 3-4%.

477. Как доказать, что в процессе лечения заболевания щитовидной железы произошло улучшение ее состояния?

Ответ Для этого нужно проследить за показателями, которые отражают работу железы, например, величина основного обмена, интенсивность поглощения меченого йода, определение в крови концентрации тиреотропного гормона, трииодтиронина и тироксина.

487. Одно животное периодически помещают в холодную воду, а другое в комнату с воздухом той же температуры. У кого более значительно изменится обмен веществ?

Ответ Рассмотрим различия между системами «вода» II «воздух» и выберем из них то, что может иметь отношение к системе терморегуляции. Теплопроводность воды значительно выше, чем воздуха. Поэтому и ее охлаждающая способность намного больше. При воздействии холода обмен веществ (теплопродукция) компенсаторно увеличивается. Понятно, что это увеличение будет больше при действии холодной воды.

488. Почему человек, находящийся на морозе в состоянии алкогольного опьянения, особенно подвержен угрозе замерзания?

Ответ Поскольку различия результатов известны, правило обратное. Сравним узлы пересечения системы «холод» с системами «трезвый человек» и «пьяный человек». У пьяного в узле пересечения должен появиться элемент, связанный с действием холода и имеющий отношение к системе «терморегуляция». Этот элемент – просвет сосудов. Под действием алкоголя сосуды кожи расширяются. По ним протекает увеличенное количество крови и это создает субъективное ощущение тепла несмотря на продолжающееся действие холода. Таким образом алкоголь извращает обратную связь в системе терморегуляции. Кроме того, он способствует за счет быстрого окисления образованию больших количеств тепла в организме. Из-за ослабления самоконтроля и субъективного ощущения тепла пьяный человек на морозе распахивает шубу, что еще больше способствует усилению теплоотдачи и опасному для жизни переохлаждению.