Организм человека как единая биологическая система и регуляция его деятельности

Совершенное устройство животного организма связано с координацией всех физиологических процессов, которая изменяется в нормальных условиях соот­ветственно текущим потребностям организма. Эти потребности обеспечиваются деятельностью физиологических систем, функции которых строго интегрирова­ны. Основными системами, определяющими регуляцию этих функций, являются:

- соматическая нервная система";

- вегетативная нервная система² (симпатическая и парасимпатическая);

- система интероцепторов (нервные окончания во внутренних органах);

- медиаторы (биогенные нейроактивные вещества);

- гормоны, метаболиты, ферменты³;

- триггеры (пусковые механизмы).

Всё это вместе взятое и составляет нейрогуморальную регуляцию⁴ физиоло­гических процессов, в основе которой и лежит синтез нервных и химических факторов.

Существуют так называемые барьерные механизмы, которые регулируют пе­реход физиологически необходимых веществ во внутреннюю среду клеток и ор­ганов, и таким образом реализуется действие гуморальных факторов. Академик Д.С. Штерн выделила барьеры: сосудисто-тканевой и кровемозговой, последний регулирует и защищает относительное постоянство состава и свойств внутрен­ней среды мозга.

В процессе длительной эволюции животного организма создалось относи­тельное ПОСТОЯНСТВО физиологических функций, основное назначение кото­рых состоит в АДЕКВАТНОЙ АДАПТАЦИИ к постоянным изменениям внеш­ней среды. Соответственно последним происходит изменение внутренних регуляторных механизмов. Таким образом, в процессе эволюционного отбора воз­никли регуляторные механизмы, способствующие нормальной организации фи­зиологических процессов, которые находятся в основе ГОМЕОСТАЗА, т.е. по­стоянства внутренней среды. Последняя оказывает влияние и на генный аппарат.

Важным элементом регуляции функций является сохранение ПОТЕНЦИАЛЬ­НОЙ реактивной способности организма на случай нового изменения внешних условий. В этом суть, собственно говоря, физического воспитания человека.

Наиболее эффективным является АУТОРЕГУЛЯЦИЯ физиологических про­цессов. Основным регулятором жизнедеятельности организма считаются функции нервной системы. Особенно это относится к двигательной деятельности: так, пере­резка нервов, идущих к мышцам, вызывает паралич соответствующей двигатель­ной функции. Немаловажна роль химических превращений в деятельности нерва.

Упомянутые выше барьеры обладают двойной функцией: регуляторной и за­щитной. Первая определяет переход из крови в клетку только тех веществ, которые являются необходимыми для нормальной функции. Вторая предохраняет клетку от попадания в неё чуждых веществ. Например, желчные пигменты постоянно нахо­дятся в крови, но они являются чуждыми для мозга и поперечно полосатых мышц.

Выполнение любой деятельности животного организма, будь это погоня за добычей или спасение от хищника, равно как и всякая активность человека (про­фессиональная, социальная, бытовая, спортивная и т.д.) - требует расходования энергии. Постоянное накопление энергии и сохранение её относительного посто­янства происходит в первую очередь за счёт функций так называемых жизнеобес­печивающих систем (сердечно-сосудистой и дыхательной). Впрочем, все систе­мы являются жизненно необходимыми. Так вот, сердечно-сосудистая система разносит питательные вещества органам и способствует выведению из организ­ма продуктов их жизнедеятельности (шлаки), а дыхательная - доставляет кисло­род и выводит углекислоту. Пищеварительная система, печень, поджелудочная железа, почки, селезёнка - обеспечивают необходимыми веществами все органы животного организма. Есть ещё и система эндокринных желёз (гипофиз, шишко­видная, щитовидная, паращитовидная железы, надпочечники, половые железы), которые вырабатывают гормоны - для участия в гуморальной регуляции физио­логических процессов.

В основе влияния вегетативной нервной системы на различные физиологичес­кие процессы находится АНТАГОНИЗМ между симпатической и парасимпатичес­кой нервными системами. Экспериментально доказано, например, что раздраже­ние симпатического нерва на фоне утомления мышцы ведёт к значительному уси­лению её работоспособности. Раздражение блуждающего (парасимпатического) нерва ведёт к замедлению сердечного ритма, а при раздражении симпатического -к учащению ритма. Известно также, что симпатическая нервная система оказывает влияние на функциональное состояние центральной нервной системы и органов чувств (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание). Так возникло учение об адаптаци­онно-трофической функции нервной системы (трофо-питание).

Воздействие внешней среды через систему органов чувств трансформирует­ся в импульсы мозга, из которого они передаются к периферическим элементам вегетативной нервной системы. Эти импульсы в основном направляются в гипо­таламус (подбугорье - образование в мозге, состоящее из 48 ядер). Последний регулирует: 1) терморегуляцию; 2) деятельность сердечно-сосудистой системы; 3) водный и солевой обмен; 4) проницаемость сосудов и тканевых мембран; 5) белковый обмен; 6) углеводный обмен; 7) жировой обмен; 8) эндокринные функции половых желез; 9) работу желудочно-кишечного тракта; 10) мочеотде­ление; 11) дыхание; 12) постоянство внутренней среды; 13) процессы сна и бодр­ствования.

Всё это возможно лишь в том случае, если "сработают" интероцепторы, т.е.

нервные элементы во внутренних органах, чья роль состоит в центростремитель­ной передаче импульсов от периферии к центрам. Известны: 1) механорецепторы, или барорецепторы, воспринимающие изменения давления; 2) хеморецепторы, реагирующие на изменение химического состава и физико-химических свойств интимной среды клеток и органов; 3) терморецепторы - температурные; 4) осморецепторы, отвечающие за гипо- или гипертонические изменения внутренней сре­ды. И снова мы подчёркиваем мысль, что "тренировка" этих элементов под влия­нием хотя бы двигательной активности помогает поддерживать нормальное фун­кционирование всех физиологических систем организма.

Интересно влияние отдельных органов на функции различных физиологи­ческих систем - с помощью "метаболитов".

Метаболиты мозга угнетают и замедляют ритм сердца. Спинномозговая жид­кость и кровь, оттекающая от мозга, повышают работоспособность утомлённого нервно-мышечного аппарата. В малых дозах - усиливают желудочную секрецию, в больших - угнетают. В печени повышают количество гликогена и желчных пиг­ментов. Мочегонное действие усиливается.

Метаболитымышц: расширяются сосуды, повышая работоспособность утом­лённых мышц (особенно при глубоком утомлении), повышают мочеотделение.

Метаболиты лёгких: замедление и угнетение работы сердца, расширение со­судов, усиление мочеотделения.

Метаболиты желудка: в малых дозах - усиливают работу сердца, в больших -угнетают; повышают кроветворение.

Метаболиты печени: сужение или расширение сосудов, усиление мочеотде­ления.

Метаболиты почки: сужение или расширение сосудов, усиление работы серд­ца, повышение мочеотделения.

Таким образом, функционирование системы или отдельных органов находится под взаимным влиянием метаболитов других органов. Это и есть проявление нейрогуморальной регуляции физиологических процессов.

Немаловажную роль в этой регуляции играет состояние спинномозговой жид­кости (СМЖ), также являющейся своего рода барьером и питательной средой мозга. При мышечном утомлении установлено повышенное содержание ионов калия в СМЖ, при этом К в крови становится меньше, а количество Са увеличи­вается. Та же картина наблюдается при длительном голодании, при перегрева­нии. Все эти изменения влияют на функцию мозга - основы центральной нервной системы (ЦНС).

Основной механизм саморегуляции состоит в том, что развитие любого физи­ологического процесса создаёт в организме такие промежуточные процессы, npи которых одновременно развивается угнетение одних процессов и стимулирование других, противоположных. В этих промежуточных процессах может превапировать любой из следующих факторов: физический, физико-химический, химический, ферментативный, гуморальный, нейрогуморальный и нервный. Академик П.К.Анохин также отмечал, что само отклонение функций от нормы служит им­пульсом к возвращению нормы. Это и есть "золотое правило саморегуляции". Каж­дая линия регуляции функционирует по принципу обратной связи. "Отец киберне­тики" Н.Винер считал: "В многочисленных примерах так называемого гомеостаза мы встречаемся с тем фактом, что обратная связь участвует не только в физиологи­ческих явлениях, но и оказывается необходимой для продолжения жизни".

Интересно, что закон отклонения гомеостаза распространяется не на все ре­гулируемые функции, а лишь на три из них: способность живого к размножению; к адаптации; к регулированию потока энергии (обмен веществ). Последний явля­ется основным свойством живой системы. В то же время, чем выше способность к адаптации (а в основе её также лежат энергетические процессы), тем выше жиз­неспособность системы. Наконец, способность к размножению обеспечивает со­хранение вида.

Три основных свойства живого находятся в тесном взаимодействии. И по мере развития организма требуется поэтому постоянное увеличение мощностей этих систем, что ведёт к их саморазвитию.

В то же время известно, что отклонение гомеостаза создаёт группу опреде­лённых болезней, связанных, по мнению многих, с неблагоприятным влиянием факторов внешней среды. Вот пример: переедание - ожирение, сахарный диабет тучных, атеросклероз. А "стрессорная реакция"? Повышение или понижение тем­пературы окружающей среды, голод или жажда, физическое усилие или кровопотеря, инфекция или травма, эмоциональное перенапряжение или обездвижива­ние - всё это может быть причиной стрессорной реакции. Чтобы защитить себя от разрушения и гибели, организм вырабатывает ряд стереотипных защитных, приспособительных реакций (Г.Селье).

2. Воздействие природных и социально-экологических факторов на организм человека

В развитии болезней различают внешние и внутренние факторы.

Внешние факторы:

а) физические: механические (удары, уколы, растяжения) вызывают ушибы, переломы, раны и т.д.; температурные (высокая и низкая температура) -вызывают перегревание или охлаждение; лучистая энергия - рак щитовид­ной железы, болезни крови и др.; электрическая энергия вызывает различ­ные поражения - от ожогов до гибели организма; изменение атмосферного Давления (норма 760 мм. рт. ст.; чаще отмечается его резкое снижение -до 730 мм. рт. ст.) - опасно для лиц, имеющих заболевания сердечно-сосудис­той системы;

б) химические: яды органического (змеиный яд, спирт) и неорганического происхождения (ртуть, йод, свыше 4000 вредных веществ и соединений содержащихся в табачном дыме);

в) биологические: животные паразиты, растительные паразиты, вирусы, эпи демии туберкулёза и т.д.;

г) социальные: определяемые социальной структурой общества и её элемен тами (здоровый образ жизни, экономическая сфера, здравоохранение и др.)

д) недостаточная двигательная активность (гипокинезия). Ещё греческий философ Аристотель говорил: "Ничто так не истощает и не разрушает че­ловека, как продолжительное физическое бездействие". В настоящее вре­мя определено до 19 отрицательных эффектов гипокинезии, среди кото­рых здесь мы назовём 6 групп: снижение К/Са коэффициента в костях ухудшение проприоцептивной (в мышцах) чувствительности, снижение координации, общая детренированность и астения;

е) психогенные: обусловленные нарушениями процессов высшей нервной деятельности, к чему приводят часто социальные факторы (экономическое неблагополучие, профессиональная несостоятельность, демографическа; ситуации и др.).

Внутренние факторы:

1. Наследственность: более 1500 заболеваний передаётся по наследству. Бук­вально в последние годы обнаружены гены бронхиальной астмы, сахарно го диабета, расшифрован код человека.

2. Конституция - оказывается, что тип телосложения (нормостеник, гипер стеник, астеник) играет определённое значение в возникновении заболева ний. Так, известно, что гиперстеники "склонны" к ожирению, гипертонии сахарному диабету; астеники - к язвенной болезни желудка, заболеваниял нервной системы и нарушениям со стороны высшей нервной деятельности

3. Реактивность - способность организма определённым образом отвечать на воздействие обычных и болезненных раздражителей (общий адаптаци онный синдром - учение о стрессе Г.Селье).

4. Иммунитет - врождённая и приобретённая невосприимчивость к действик инфекционных агентов. Болезнь века-синдром приобретённого иммуно­дефицита, приобретающий характер эпидемии. В Брянской области заре­гистрировано несколько сотен ВИЧ-инфицированных людей.

5. Аллергия - повышенная и качественно изменённая чувствительность к дей­ствию аллергенов растительного и животного происхождения.

Все эти факторы достаточно подробно представлены в любом учебнике физи­ологии. Нам кажется более важной схема (табл. 2.1), представленная Н.М.Амосо­вым - академиком, профессором, доктором медицинских наук. В свои 80 лет, имея вживлённый кардиостимулятор, он ежедневно выполняет зарядку в виде 2-4 тыся чи движений! Такова его вера в оздоровительную силу физических упражнений.

 

Таблица 2.1

Факторы развития болезней у современного человека (по Н.М. Амосову)

 

В настоящее время, к сожалению, приходится доказывать тесную взаимосвяз\ физической и умственной деятельности человека. К умственным можно отнеси многие виды труда, которые значительно различаются по организации рабочей процесса, распределению нагрузки, степени нервно-эмоционального напряжения Условно различают группы:

1. Труд инженеров, экономистов, бухгалтеров, работников канцелярий, тре бующий преимущественно напряжения мыслительных процессов и выпол няемый по определённому плану.

2. Управленческий характер труда - типичен для руководителей, преподава телей: неравномерность нагрузки, принятие нестандартных решений, кон фликтные ситуации.

3. Научные работники, писатели, артисты: нерегламентированный график колебания (повышение) нервно-эмоционального напряжения (НЭН).

4. Операторский труд: ответственность и высокое НЭН.

5. Труд с большой нагрузкой на мелкие группы мышц: напряжение отдель ных анализаторов и функций внимания (наборщики, контролёры и др.).

6. Труд медицинских работников: большая ответственность, дефицит инфор мации, сложности взаимоотношений, высокое НЭН.

7. Освоение новых знаний требует напряжения памяти, внимания, мыслитель ных процессов, нужных для восприятия и воспроизведения новой инфор мации.

Мышечное утомление является нормальным физиологическим состоянием выработанным в ходе эволюции как биологическое приспособление, предохраня ющее организм от перегрузки. Умственная же работа -достижение природы к высоких ступенях её развития, и организм человека ещё не успел к ней адаптиро ваться. Поэтому наступление нервного (умственного) утомления, в отличие от фи зического (мышечного), не приводит к автоматическому прекращению работы, i лишь вызывает перевозбуждение, невротические сдвиги, которые, накапливаясь приводят к заболеванию. Так, число неврозов в мире за последние 80 лет увеличи лось в 28 раз, а смертность от ишемической болезни среди мужчин 35-44 лет воз росла на 60%. "Болезни цивилизации" особенно часты у работников интеллект): ального труда (малоподвижный труд, эмоциональные перегрузки). Работающий мозг потребляет значительно больше кислорода, чем другие ткани тела - до 20% общего баланса. При чтении трудной книги после первых 8 страниц выделение углекисло ты повышается на 12%, после 16 страниц - на 20%, а после 32 - на 35%.

При мыслительной работе сосуды мозга перенаполняются кровью, сужаются сосуды конечностей, расширяются сосуды внутренних органов, т.е. обратная кар тина, характерная для мышечной деятельности. При появлении НЭН резко стра дает сердечно-сосудистая система: увеличивается частота сердечных сокраще ний и артериальное давление, нарушается терморегуляция (потоотделение уве

личивается). Утомление нарастает и при неудовлетворённости работой. Функци­ональное утомление сначала бывает частичным, компенсированным. Косилов С. А. так описывает признаки утомления при умственном труде (табл. 2.2).

Таблица 2.2 Внешние признаки интеллектуального утомления

Объекты		Утомление
наблюдения 1. Внимание	Незначительное Редкие отвлечения.	Значительное Рассеянное, частые отвлечения.	Резкое Ослабленное, реакция на новые раздражители отсутствует.
2. Поза	Непостоянное, потягивание ног и выпрямление туловища, потягивание ног	Частая смена поз, повороты головы в стороны, облокачивание.	Стремление положить голову на стол, вытянуться, откинувшись на спинку стула.
3. Движения	Точные.	Неуверенные, замедленные.	Суетливые для рук и пальцев, ухудшение почерка.
4. Интерес	Живой, задают вопросы.	Слабый, нет вопросов.	Полная апатия.

От мало работающей мышечной системы в головной мозг поступает ограни­ченный поток информации, что приводит к ослаблению возбудительного процесса и торможению в определённых зонах коры больших полушарий. А ведь при ис­пользовании различных комбинаций мышечных групп в кору мозга можно напра­вить 7,1 • 10¹⁷⁰ импульсов, что значительно повышает тонус корковой деятельности.

Высокая работоспособность обеспечивается только в том случае, если жизнен­ный ритм правильно согласуется с индивидуальными биоритмами человека. Су­ществуют суточные ритмы, в процессе которых изменяется более 50 функций орга­низма. В период бодрствования максимального значения достигают показатели сердечно-сосудистой, эндокринной, мышечной, выделительной и других систем, тогда как ночью в основном возникают процессы восстановления. Наибольшая работоспособность и активность - в 8-12 ч., затем некоторый спад - в 12-16 ч., подъём вечером - в 16-22 ч., резкое снижение ночью - с 22 до 8 ч. утра. "Жаво­ронки" активны с 9 до 14 ч., "совы" - после 18 ч., поздно отходят ко сну, поздно встают заторможенными, нередко с головной болью. Расхождение в биоритмах может достигать 6 ч., и это неблагоприятно для здоровья, "Совы" формируются в результате жизненного уклада: известно, что среди крестьян "сов" нет.

К.К.Платонов так характеризует переутомление (табл. 2.3).

 

Таблица 2.3