Методи досліджень у фізіології

 

Основними методами дослідження у фізіології є спостереження і експеримент.

Спостереженням називають процес вивчення явищ об'єктивного світу в тому його виді, у якому вони відбуваються в природних умовах.

Спостереження відрізняється від простого сприйняття. У спостереженні дослідник ставить визначену ціль, розробляє методику спостереження. Схема спостереження може бути такою:

1. Встановлюється об'єкт спостереження. Вказується мета та тема спостереження, відзначається якась сторона, якійсь визначений момент, що буде піддаватися спостереженню.

2. Визначаються засоби спостереження.

3. Розробляються прийоми опису, реєстрації даних спостереження (щоденники, знімки, малюнки, схеми, графіки й інші види документації).

Спостереження за своєю природою дає тільки той факт, і в такій формі, у якій він є в природних умовах. Це не завжди задовольняє наукове пізнання, адже явище, що вивчається методом спостереження, може дуже рідко повторюватися і відбуватися в надзвичайно складних умовах.

Більш ефективним методом дослідження є експеримент.

Експериментом називають штучну заміну або відтворення якогось явища з метою його вивчення. У даному випадку об'єкт вивчається у найбільш сприятливих умовах. Цей метод має ряд переваг у порівнянні зі спостереженням.

Експеримент дає можливість досліднику:

1. Усунути, ізолювати досліджуване явище від впливу побічних, несуттєвих впливів, моментів, що затемнюють його сутність, і вивчати його в чистому вигляді.

2. Багаторазово відтворювати хід процесу в строго фіксованих умовах, що піддаються контролю і обліку.

3. Планомірно змінювати, варіювати, комбінувати різноманітні умови з метою одержання бажаного результату.

4. Вивчати явища, що у природних умовах не зустрічаються.

У фізіологічних дослідженнях експеримент може бути застосований у таких варіантах:

- у формі гострого досліду,

- у формі хронічного досліду

-  у формі моделювання функцій.

Під час гострого досліду (вівісекції) тварина піддається наркозу і проводиться операція, мета якої – одержати тимчасовий доступ до внутрішніх органів, а потім впливати на них (електричне подразнення нервів і м'язів, перев'язка судин, застосування фармакологічних препаратів цільового призначення тощо). Одержувані результати реєструються відповідними приладами.

У допавловській фізіології панував метод вівісекційного гострого досліду, проте цей метод не дає повної відповіді на те, як протікають процеси в нормальної тварини. При цьому методі дослідник веде свої спостереження над тваринами, що знаходяться в глибокому наркозі, в умовах, дуже далеких від нормальних умов його існування.

І.П. Павлов писав про вівісекційні досліди: «Просте різання тварини в гострому досліді, як це з'ясовується тепер, із кожним днем усе більше і більше несе в собі велике джерело помилок, тому що акт грубого порушення організму супроводжується масою затримуючих впливів на функцію різних органів»

Різновидом гострих дослідів є методика ізольованих органів. Життєдіяльність останніх підтримують спеціальними прийомами, що забезпечують близький до нормального обмін речовин (перфузія) або просто помістити органи у живильні розчини, ізотонічні крові. Іноді орган ізолюють не цілком (досвіди in vivo або in situ, тобто в місці їхнього звичайного розташування). У цьому випадку перекривають систему кровопостачання й орган підключають до апарата штучного кровообігу.

Хронічні досліди проводять звичайно на тваринах, спеціально підготовлених, тобто заздалегідь оперованих в асептичних умовах і які оправилися після операції. Метою останньої може бути накладення фістул на шлунок або кишечник, виведення назовні протоків залоз або сечоводів, вживлення електродів для нанесення подразнення на тканину й орган або відведення біопотенціалів, видалення окремих органів або їхніх частин тощо.

Хронічні досліди проводять і на інтактних (лати. intactus – недоторканий) тваринах Для цього використовують спеціальну апаратуру. Так, для вивчення витрат енергії або впливу на організм температури і інших факторів зовнішнього середовища, а також для дослідження вищої нервової діяльності, тварин поміщають у камери, де є спеціальні датчики. В останні роки одержує поширення телеметричний метод дослідження, при якому датчики, що знаходяться в тілі або на тілі тварини, переводять дані в радіосигнали, що реєструються на значному віддаленні від об'єкта дослідження. Цей метод дозволяє реєструвати зміни фізіологічних функцій при вільній поведінці тварин.

Моделювання функцій у фізіології ґрунтується на розгляді організму як біокібернетичної системи.

Фізіологічні моделі різноманітні за формою. До теоретичних моделей можна віднести, зокрема, умоглядні гіпотези і схеми, засновані на логічних побудовах, а також математичні формули і рівняння, які описують закономірності перебігу фізіологічних процесів.

Фізичні моделі – це апарати, що імітують ту або іншу функцію, і побудовані на підставі експериментально отриманих кількісних параметрів, наприклад, електронна модель живої клітини.

Метод моделювання дозволяє, з одного боку, перевірити поза організмом слушність фізіологічних гіпотез, а з іншого боку – відтворити на моделі елементи тих або інших функцій або розробити пристрої, що тимчасово замінюють деякі органи.

Водночас необхідно пам'ятати, що будь-яка фізична і математична модель не може цілком охопити біологічні закономірності, що являються результатом складного ланцюга взаємодій.

Спостереження й експеримент дають можливість одержати достовірні факти. Як правило, наукові факти виявляються в результаті цілеспрямованої роботи дослідника, тому для одержання нових наукових фактів у першу чергу треба визначити що шукати, тобто сформулювати проблему.

"Сформулювати проблему часто буває важливіше, ніж знайти її рішення, що нерідко залежить від уміння користуватися математичним апаратом і досвіду експериментатора. Вміння ставити нові питання, бачити нові можливості, розглядати старі проблеми під новим кутом зору потребує творчої уяви і призводить до справжніх успіхів у науці". Альберт Ейнштейн

Наукова праця може явитися продовженням уже зроблених спостережень або може бути наслідком внутрішнього "індуктивного" процесу, що відбуває в розумах учених. Істинно наукові твердження повинні бути доступними для перевірки і відтворення іншими дослідниками. Тому дуже важливо, щоб усі наукові дослідження були цілком і ясно описані. Якщо при повторних дослідженнях в однакових умовах отримані однакові результати, то їх можна визнати достовірними. Знання, що неможливо перевірити таким чином, ставляться до розряду "метафізичних", а не наукових.

Факти ґрунтуються на прямих або непрямих спостереженнях, виконаних за допомогою органів почуттів або приладів, таких як світлові й електронні мікроскопи, осцилографи, що діють як підсилювачі наших почуттів. Всі факти, що відносяться до конкретної проблеми, називаються даними. Спостереження можуть бути якісними (тобто описувати колір, форму, смак і т.д.) або кількісними. Кількісні спостереження є більш точними. Вони включають вимір розміру або кількості, наочним вираженням яких можуть служити якісні ознаки.

У результаті спостережень одержують дані, на підставі яких формулюється гіпотеза. Гіпотеза - це засноване на спостереженнях припущення, за допомогою якого можна дати переконливе пояснення що до явищ, які спостерігаються. Ейнштейн підкреслював, що гіпотеза виконує дві функції:

1) Вона повинна пояснювати всі явища, що спостерігаються, які відносяться до даної проблеми.

2) Вона повинна приводити до пророкування нових знань. Нові спостереження, що підтверджують гіпотезу, будуть сприяти її зміцненню, тоді як спостереження, що суперечать гіпотезі, повинні призвести до її зміни або навіть до відмови від неї.

Основні функції живого

 

n Обмін речовин і енергії – сукупність процесів, що відбуваються в організмі і забезпечують організм необхідними речовинами й енергією. Він складається з двох процесів: асиміляції (assimilatio – уподібнення, ототожнення) і дисиміляції (dissimilatio – розподібнення). Засвоєння клітинами речовин, що споживаються з зовнішнього середовища і стають частиною їхніх структур, називається асиміляцією, а розщеплення складних речовин на більш прості – дисиміляцією. На процеси асиміляції витрачається енергія, що утворюється в організмі за рахунок дисиміляції.

n Подразливість – спроможність клітин відповідати на подразнення зміною свого фізіологічного стану; подальший розвиток цієї властивості призвів до виникнення в деяких тканинах (нервовій, м'язовій, секреторній) властивості збудливості. Ця властивість пов'язана зі зміною потенціалу мембрани збудливих клітин і поширенням хвилі збудження мембраною клітини, а іноді і перехід збудження на інші тканини. Збудливі тканини реагують на подразнення специфічно – нервові клітини генерують нервовий імпульс, м'язові скорочуються, залозисті виділяють секрет. Спроможність клітин до збудження є основою більш складних реакцій організму на подразнення – таксисів, тропізмів. У більш складно організованих організмів відповідні реакції охоплюють ряд різнорідних тканин, у першу чергу нервову. Така відповідна реакція зветься рефлекторною. На основі рефлексів будуються більш складні форми відповідних реакцій – інстинкти й умовні рефлекси.

n До основних властивостей живого належать також спадковість і мінливість. Їх вивченням займається генетика.

n Саморепродукція –- тривалість життя в кожного організму обмежена, але кожний живий організм спроможний до розмноження, росту і розвитку.

n