Предмет физиологии человека и животных. Методы исследования функций организма человека и животных. Основные этапы развития представлений о функционировании животных организмов.

Физиология (от греч. physis — природа и logos — уче­ние) — наука о природе, о существе жизненных процессов. Физи­ология изучает жизнедеятельность организма и отдельных его частей: клеток, тканей, органов, систем. Предметом изучения физиологии являются функции живого организма, их связь между собой, регу­ляция и приспособление к внешней среде, происхождение и ста­новление в процессе эволюции и индивидуального развития особи.

Физиологическая функция (functio — деятель­ность) — проявления жизнедеятельности организма и его частей, име­ющие приспособительное значение и направленные на достижение по­лезного результата. В основе функции лежит обмен веществ, энергии и информации.

Достижения последних лет в области биохимии, молекулярной биологии, биофизики клеточных мембран позволили исследователям приоткрыть занавес неизвестности над рядом ранее недоступных для познания частных механизмов жизнедеятельности, что не может не вызывать восхищения и стремления к дальнейшему углубленному анализу жизненных процессов.

Очевидно, что если предметом познания биохимии является про­текание химических процессов в живом организме, биофизики — физических процессов, то физиология изучает новое качество жи­вого — его функцию.

Успешно изучать физиологию можно лишь зная макро- и мик­роструктуру органов (т. е. анатомию и гистологию) и основы про­текания физических и химических процессов в живых тканях (т. е. биофизику и биохимию). С другой стороны, изучение физи­ологии должно предшествовать познанию клинических дисциплин.

МЕТОДЫ

Наблюдение как метод физиологического исследования. Экспериментатор должен про­водить опыт, видеть и запоминать множество сложных процессов и явлений, что представляет собой трудную задачу.

Физиологические процессы непрерывно развиваются и изменяются, поэтому непосредственно удается наблюдать лишь 1—2 или, в луч­шем случае, 2—3 процесса. Однако, чтобы их анализировать, не­обходимо установить связь этих явлений с другими процессами, которые при таком способе исследования остаются незамеченными. Вследствие этого простое наблюдение физиологических процессов как метод исследования является источником субъективных ошибок. Обычно наблюдение позволяет установить лишь качественную сто­рону явлений и лишает возможности исследовать их количественно.

Графическая регистрация физиологических процессов. Метод графической регистрации ознаменовал новый этап в физиологии. Он позволил осуществить объективную запись изучаемого процесса, сводившую до минимума возможность субъективных ошибок. При этом эксперимент и анализ изучаемого явления можно было про­водить в два этапа. Во время самого опыта задача экспериментатора заключалась в том, чтобы получить высококачественные записи — кривые — килограммы. Анализ полученных данных можно было производить позже, когда внимание экспериментатора уже не отвлекалось на проведение опыта. Метод графической регистрации дал возможность записывать одновременно (синхронно) не один, а несколько физиологических процессов.

Исследования биоэлектрических явлений. Л. Гальвани показал, что живые ткани являются источником электрических потенциалов, способных воз­действовать на нервы и мышцы другого организма и вызывать сокращение мышц. С тех пор на протяжении почти целого столетия единственным индикатором потенциалов, генерируемых живыми тканями (биоэлектрических потенциалов), был нервно-мышечный препарат лягушки. Он помог открыть потенциалы, генерируемые сердцем при его деятельности (опыт Келликера и Мюллера), а также необходимость непрерывной генерации электрических потен­циалов для постоянного сокращения мышц (опыт «вторичного те­тануса» Маттеуччи). Стало ясно, что биоэлектрические потенциа­лы — это не случайные (побочные) явления в деятельности живых тканей, а сигналы, при помощи которых в организме передаются «команды» в нервной системе и от нее мышцам и другим органам. Таким образом, живые ткани взаимодействуют, используя «элект­рический язык».

Замечательный русский физиолог Н. Е. Введенский при помощи те­лефона открыл ряд важнейших физиологических свойств нервов и мышц. Используя телефон, удалось прослушать биоэлектрические потенциалы. Нидерландский физиолог Эйнтховен изобрел струнный гальванометр — прибор, позволивший зарегистрировать на фотопленке электрические потенциалы, возни­кающие при деятельности сердца, — электрокардиограмму (ЭКГ).

Методы электрического раздражения органов и тканей. Суще­ственной вехой в развитии физиологии было введение метода элек­трического раздражения органов и тканей. Живые органы и ткани способны реагировать на любые воздействия: тепловые, механиче­ские, химические и др. Электрическое раздражение по своей природе близко к «естественному языку», с помощью которого живые системы обмениваются информацией.

В настоящее время для этого используют электронные стимуля­торы, позволяющие получить электрические импульсы любой фор­мы, частоты и силы.

Химические методы исследования в физиологии. «Язык» элек­трических сигналов не единственный в организме. Распространенным является также химическое взаимодействие процессов жизнедея­тельности (цепи химических процессов, происходящих в живых тканях). Поэтому возникла область химии, изучающая эти процес­сы, — физиологическая химия. Сегодня она превратилась в само­стоятельную науку — биологическую химию, раскрывающую моле­кулярные механизмы физиологических процессов.

Электрическая запись неэлектрических величин. Сегодня зна­чительные успехи физиологии связаны с использованием радиоэлек­тронной техники. Применяются датчики — преобразователи раз­личных неэлектрическнх явлений и величин (движение, давление, температура, концентрация различных веществ, ионов и т. д.) в электрические потенциалы, которые затем усиливаются электрон­ными усилителями и регистрируются осциллографами.

Метод острого эксперимента. Основным методическим приемом аналитической физиологии были эксперименты на изолированных органах. При этом, чтобы получить доступ к какому-либо внутреннему органу или системе, физиолог должен был заниматься вивисекцией (живосечени­ем). Такие эксперименты называют также острыми опытами.

Чтобы исследовать тот или иной процесс или функцию органа либо системы, нужно было проникнуть в глубь организма, а сама попытка такого проникновения нарушала нормальное протекание физиологических процессов, для изучения которых и предприни­мался опыт. Кроме того, исследование изолированных органов не давало представления об их истинной функции в условиях цело­стного неповрежденного организма.

Метод хронического эксперимента. Величайшей заслугой рус­ской науки в истории физиологии стало то, что один из самых талантливых и ярких ее представителей И. П. Павлов сумел найти выход из этого тупика. И. П. Павлов болезненно переживал недо­статки аналитической физиологии и острого эксперимента. Он нашел способ, позволяющий заглянуть в глубь организма, не нарушая его целостности. Это был метод хронического эксперимента, проводи­мого на основе «физиологической хирургии».

На наркотизированном животном в условиях стерильности пред­варительно производили сложную операцию, позволяющую получить доступ к тому или иному внутреннему органу, проделывали «окошеч­ко» в полый орган, вживляли фистульную трубку или выводили нару­жу и подшивали к коже проток железы. Сам опыт начинали много дней спустя, когда рана заживала, животное выздоравливало и по ха­рактеру течения физиологических процессов практически ничем не отличалось от нормального, здорового. Благодаря наложенной фисту­ле можно было длительно изучать течение тех или иных физиологи­ческих процессов в естественных условиях поведения.