Системные принципы регуляции физиологических функций.

           Живой организм представляет собой целостную биологическую систему, поэтому, объективные возможности для изучения физиологических функций организма и их регуляции следует искать в общей теории систем. Согласно Л. Берталанфи, являющимся основоположником теории систем, система ( от греч. sistema) - целое, составленное из частей, их соединение. Изучение организма как системы связано с именем П.К. Анохина и с его учением о функциональных системах организма.

Функциональная система - совокупность взаимосвязанных органов и элементов управления физиологическими реакциями, обеспечивающих единую функцию с положительным конечным результатом. В рамках самого понятия систем следует выделить основополагающие системные принципы:

а) целостность - несводимость свойств системы к сумме свойств ее составных частей. Действительно, живой организм представляет собой единое целое, в котором частные физиологические процессы подчинены закономерностям работы всей сложной целостной системы, а свойства этой целостной системы, описанные выше, не являются результатом работы ни одной из составных частей организма в отдельности.

б) структурность - возможность описания системы через ее структуру. Процесс познания физиологических закономерностей немыслим без глубокого изучения структуры органа или системы органов. Поэтому изучение макро- и микроструктуры органа - необходимый этап познания сущности физиологических процессов. Разумеется, речь идет не о механических аналогиях, а о глубоком понимании связи между структурой и функцией живого органа или целостной живой системы.

в) иерархичность - соподчиненность составляющих элементов системы. Каждый орган или система органов выполняет специфическую функцию. Однако самостоятельность системы или органа в поведенческом акте является относительной. Так, в реализации пищевой поведенческой реакции проявлен膆††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††††одчинены сложным системным зависимостям. Низшие уровни управления обеспечиваются автоматическими системами регуляции, поддерживающими заданный режим жизнедеятельности.       

Высший уровень регуляции физиологических функций целостного организма и взаимоотношение организма и среды обеспечиваются центральной нервной системой. Второй уровень регуляции обеспечивается вегетативной нервной системой, регулирующей активность внутренних органов. Третий уровень регуляции осуществляется эндокринной системой которая с помощью гормонов активизирует или тормозит работу ферментных систем, а через них - физиологические функции целостного организма. Неспецифическая регуляция физиологических функций осуществляется жидкими средами организма (кровью, лимфой). Это четвертый уровень регуляции.

В целостном организме все эти уровни регуляции находятся во взаимной связи, обеспечивая получение полезного результата функционирования, как отдельного органа, системы, так и организма в целом. В этом проявляется системность регуляции физиологических функций целостного организма.

г) взаимосвязь организма и среды. Потребности живого организма могут быть удовлетворены только в результате активного взаимодействия его с внешней средой. Благодаря этому взаимодействию живой организм растет, развивается, накапливает энергию которая расходуется на выполнение различных видов работы, свойственных живому организму: механической, химической, электрической, осмотической и др.

д) нервизма. Единство организма и связь его с внешней средой осуществляется, главным образом, за счет деятельности нервной системы, особенно ее высших отделов - коры и подкорковых структур. Принцип нервизма сформировался именно в физиологии в результате накопления морфологических данных о строении нервной системы и представлений о физиологической роли нервных механизмов в регуляции физиологических функций. Основным нервным механизмом, лежащим в основе регуляции как физиологических, так и психических процессов, по современным представлениям, является рефлекс

 

           Рассмотрим на примерах, каким образом можно охарактеризовать некоторые из основных свойств живого организма. 

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. Характеристика обмена веществ.

 

Согласно научным данным, изложенным в любом учебнике биологии известно, что все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее необходимые для своей жизнедеятельности питательные вещества и выделяя в нее продукты этой жизнедеятельности. Одна сторона обмена заключается в том, что вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества полученные организмом из окружающей среды уподобляются органическим веществам живого организма и из них строится его тело.

Другая сторона обмена вещества проявляется в том, что сложные органические соединения распадаются в организме на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма, а в результате их распада выделяется энергия необходимая для реакций биосинтеза.

Из сказанного следует, что любой организм, в том числе и организм человека, непрерывно (а может иногда) потребляет одни вещества и выделяет совершенно другие (которые не потреблял). Так ли это?       Вспомнив что методом физиологического исследования может являться не только эксперимент, но и наблюдение, попробуйте эмпирическим путем доказать наличие (или отсутствие) обмена веществ в организме человека.

 

М е т о д и к а в ы п о л н е н и я р а б о т ы

I. Проанализировав свой жизненный опыт и ежедневную деятельность попробуйте составить максимально полный список потребляемых вашим организмом веществ (но не продуктов) и соответственно выделяемых из вашего организма веществ:

Потребляемые организмом вещества:                  Выделяемые из организма вещества.

1.                                                                              1.

2.                                                                              2.

........

Одинаковые ли вещества потребляет и выделяет ваш организм? Если одинаковые, на этом работу можно закончить (что, кстати, из этого следует?).

Если разные - попробуйте найти между ними соответствие (то есть, что из чего получилось или что во что превратилось), если такое соответствие на ваш взгляд имеется.

 

II. Имея список потребляемых вашим организмом веществ, уже совсем нетрудно представить как они в него попали, и как, соответственно, удаляются те вещества которые организму по той или иной причине уже не нужны.

           В составленной вами таблице потребляемых и выделяемых организмом веществ для каждого вещества определите каким образом (через какую систему органов) поступает оно в организм и как удаляется из организма.

           Установите соответствия между путями поступления вещества в организм и удаления из организма. Одинаковы ли они для разных веществ? Всегда ли вещества поступают и удаляются по одному и тому же пути? 

               

III. Зная соответствия между потребляемыми и удаляемыми веществами и путями их поступления и удаления попытайтесь проследить, хотя бы схематично путь каждого из них в организме.

Постройте схему основных потоков вещества в организме. Сделайте вывод о наличии в вашем организме процессов обмена веществ и о их основных направлениях.

Являются ли ваши рассуждения доказательством наличия обмена веществ в вашем организме. Ответ обоснуйте

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. Наблюдение ритмичности. Циркадные ритмы.

 

Процессы жизнедеятельности организма периодически усиливаются или ослабевают в соответствии с циклически меняющимися состояниями внешней среды. В зависимости от частоты колебаний условий внешней среды выделяют и различные биологические ритмы организма (суточные, лунные, сезонные и т.д.). Подчиняются этим ритмам и колебания физиологической активности, более того, ритмические изменения физиологических показателей сохраняются даже в том случае, если внешние факторы остаются неизменными.

Наиболее доступны для наблюдения суточные или циркадные ритмы.

 

М е т о д и к а в ы п о л н е н и я р а б о т ы

Наблюдение 1. Суточный ритм температуры тела организма человека.

Работа носит групповой характер. Для анализа, предварительно, каждый участник или группы (желательно не менее 10 человек) производит суточное измерение температуры тела в 7, 9,11, 13, 15,17, 19, 21 и 23 часа. Все измерения для каждого члена группы проводятся в один день. Человек, у которого проводятся измерения, должен быть здоров. Если в эксперименте участвуют несколько групп целесообразно для каждой группы определить свой день.

По полученным данным строится кривая суточных колебаний температуры тела. Данные, полученные каждым членом группы, заносятся в таблицу:

 

№№ п/п	Фамилия и имя   Испытуемого	7.00	9.00	11.00	13.00	15.00	17.00	19.00	21.00	23.00
1.
2.
3........	............
10.
	Средняя арифметическая:

 

По найденным среднеарифметическим значениям строится кривая суточного изменения температуры тела человека. По оси абсцисс (x), указывается время в часах, а по оси ординат (y) - среднеарифметические значения температуры тела.

Сравните данные, полученные в разных группах, сделайте вывод о наличии суточных колебаний температуры тела у человека.

По данным всех групп постройте суточную кривую изменений температуры тела с обозначением минимального и максимального значений. Определите период колебаний (повторяются ли одинаковые значения и как часто), размах колебаний (разность между максимальным и минимальным среднечасовыми значениями), амплитуду колебаний (отклонение от среднесуточного значения до максимума).

 

Сделайте вывод по работе: о наличии изменений температуры тела человека и о периоде этих изменений. На основании полученных данных укажите, в какое время наблюдается максимальное и минимальное значения температуры тела, каков размах колебаний и амплитуда колебаний.

Отметьте, не выходят ли ваши личные показатели за рамки средних величин. Дайте заключение о соответствии распределения физической и умственной нагрузки в течение суток в соответствии с вашим индивидуальным ритмом.

 

· Следует иметь в виду, что при заболеваниях и утомлении структура биоритма меняется.

· При невозможности организовать такое исследование в группе, следует проанализировать свой личный суточный ритм, соответственно упростив расчеты.

Наблюдение 2. Суточный ритм частоты пульса у человека.

 

Суточному ритму подчиняются не только температура тела, но и другие физиологические показатели. Наиболее прост для подсчета пульс. Наблюдение проводится по тем же правилам и в то же время что и в предыдущей работе. Пульс (частота сердечных сокращений за 1 минуту) подсчитывается на запястье или сонной артерии. Испытуемый должен быть здоров, физически не утомлен и в момент измерения эмоционально спокоен.

После измерений проводятся подсчет средних значений и анализ полученных данных, на основании которых делается вывод о наличии ритма колебаний ЧСС, определяется размах и амплитуда колебаний.

 

 

ТЕМА: ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ.