Что изучает наука физиология? Физиология человека и микроорганизмов. Анатомия и физиология человека, базовые знания
Год выпуска: 2005
Жанр: Физиология
Формат: DjVu
Качество: Отсканированные страницы
Описание:
Данный учебник «Физиология человека» впервые появился на английском языке в 1983 г. как перевод 20-го издания существующего долгое время немецкого учебника „Physio-logie des Menschen" («Физиология человека»). В этом новом английском издании текст фундаментально «освежен»: надо было привести его в соответствие с быстрым развитием многих направлений физиологии и учесть массу полезных предложений, сделанных как читателями, так и специалистами. Однако по своему подходу и дидактическим целям учебник продолжает соответствовать тому, что сформулировано в предисловии к первому изданию.
Хотелось бы отметить следующие важные моменты. Во-первых, содержание учебника «Физиология человека» существенно реорганизовано. Общие аспекты физиологии клетки и межклеточных взаимодействий, лежашие в основе функции всех органов, выделены из различных глав и собраны в отдельный вводный раздел. Мы в высшей степени признательны коллеге Й. Дуделю, взявшему на себя эту задачу.
Общая физиология клетки и межклеточные взаимодействия
Глава 1. Основы клеточной физиологии. Й. Дудель
(пер. Ю. Б. Шмуклер)
1.1. Клетка как единица физиологических процессов обмена
1.2. Обмен веществами между клеткой и окружающей средой
1.3. Перенос веществ внутри клетки
1.4. Регуляция клеточных функций
1.5. Литература
Глава 2. Передача информации посредством электрического возбуждения.
И. Дудель (пер. М. А. Каменская)
2.1. Потенциал покоя
2.2. Потенциал действия
2.3. Токи через потенциалзависимые мембранные каналы
2.4. Электротон и стимул
2.5. Распространение потенциала действия
2.6. Генерация импульсных разрядов при длительной деполяризации
2.7. Литература
Глава 3. Межклеточная передача возбуждеиня.
И. Дудель (пер. М.А. Каменская)
3.1. Химическая синаптическая передача
3.2. Взаимодействия синапсов
3.3. Микрофизиология химической синаптиче-ской передачи
3.4. Электрическая синаптическая передача
3.5. Литература
Двигательные и интегративные функции нервной системы; физиология мышц
Глава 4. Мышца. Й. Рюэгг
(пер. М. А. Каменская)
4.1. Молекулярный механизм сокращения
4.2. Регуляция мышечного сокращения
4.3. Мышечная механика
4.4. Энергетика мышцы
4.5. Гладкая мышца
4.6. Литература
Глава 5. Двигательные системы.
Р. Шмидт, М. Визендангер (пер. М. А. Каменская)
5.1. Нервная регуляция позы и движений: общие положения
5.2. Рецепторы двигательных систем: мышечные веретена и сухожильные органы
5.3. Спинальные двигательные рефлексы
5.4. Двигательные центры ствола головного мозга
5.5. Мозжечок
5.6. Базальные ганглии
5.7. Двигательные области коры больших полушарий
5.8. Восстановление функций после повреждений двигательной системы
5.9. Литература
Глава 6. Интегративные функции центральной нервной системы.
Р. Шмидт (пер. Н. Н. Алипов)
6.1. Определение и локализация интегративных функций
6.2. Основы физиологии коры головного мозга
6.3. Сон и бодрствование
6.4. Нейрофизиологические корреляты сознания и речи
6.5. Пластичность, научение и память
6.6. Функции лобных долей
6.7. Литература
Глава 7. Нервная система с точки зрении теории информации.
М. Циммерман (пер. О. В. Левашов)
7.1. Введение в теорию информации
7.2. Теория информации в сенсорной физиологии
7.3. Измерение информации в психологии
7.4. Литература
Общая и специальная сенсорная физиология
Глава 8. Общая сенсорная физиология. X. Хандверкер
(пер. О. В. Левашов)
8.1. Предмет изучения общей сенсорной физиологии
8.2. Общая объективная сенсорная физиология
8.3. Общая субъективная сенсорная физиология
8.4. Интегративная сенсорная физиология
8.5. Литература
Глава 9. Соматовисцеральная сенсорная система.
М. Циммерман (пер. Н. Ю. Алексеенко)
9.1. Психофизика кожной механорецешши
9.2. Кожные механорецепторы
9.3. Психофизика терморецепции
9.4. Терморецепторы
9.5. Висцеральная чувствительность
9.6. Проприоцепция
9.7. Функциональный и анатомический обзор центральной соматосенсорной системы
9.8. Передача соматовисцеральной информации в спинном мозгу
9.9. Соматосенсорные функции ствола мозга
9.10. Таламус
9.11. Соматосенсорные проекционные области в коре
9.12. Контроль афферентного входа в сомато-сенсорной системе
9.13. Литература
Глава 10. Ноцицепция и боль.
Р. Шмидт (пер. Н. Ю. Алексеенко)
10.1. Характеристика боли
10.2. Нейрофизиология боли
10.3. Патофизиология ноцицепции и боли
10.4. Эндогенное и экзогенное торможение боли
10.5. Литература
Глава 11. Зрение.
О. Й. Грюссер, У. Грюссер-Корнельс (пер. О. В. Левашов)
11.1. Смотреть, видеть, созерцать
11.2. Свет и его восприятие
11.3. Восприятие и обработка сигналов сетчаткой
11.4. Нейрофизиология и психофизика восприятия света и темноты
11.5. Обработка сигналов в центральных отделах зрительной системы
11.6. Практические и клинические аспекты физиологии зрения
11.7. Цветовое зрение
11.8. Литература
Глава 12. Физиология чувства равновесия, слуха и речи.
Р. Клинке (пер. Ю. Б. Шмуклер)
12.1. Физиология чувства равновесия
12.2. Физиология слуха
12.3. Физиология речевого аппарата
12.4. Литература
Глава 13. Вкус и обоняние.
X. Альтнер, Й. Бекх (пер. Ю.Б. Шмуклер)
13.1. Характеристика химических ощущений
13.2. Вкус
13.3. Обоняние
13.4. Литература
Глава 14. Жажда и голод: общие ощущения.
Р. Шмидт (пер. Ю. Б. Шмуклер)
14.1. Жажда
14.2. Голод
14.3. Литература
Человек – наиболее продвинутое в развитии живое существо, обитающее на Земле. Это открывает возможности самопознания и изучения строения собственного тела. Анатомия изучает строение человеческого тела. Физиология изучает функционирование органов и всего человеческого организма.
Тело человека – это некая иерархическая последовательность, от простого к сложному :
Клетка;
- Ткань;
- Орган;
- Система.
Похожие по структуре клетки объединяются в ткани, которые имеют свое четкое назначение. Каждый тип ткани складывается в определенные органы, которые также несут в себе индивидуальные функции. Органы, в свою очередь, складываются в системы, которые регулируют жизнедеятельность человека.
Каждая, из 50 триллионов микроклеток в теле, выполняют определенную функцию. Для того чтобы плотнее понимать анатомию и физиологию человека, необходимо рассмотреть все системы организма.
Полноценно существовать человеку помигают 12 систем :
Скелетная или опорная (кости, хрящи, связки);
- Мышечная или двигательная (мышцы);
- Нервная (головной мозг, нервы спинной мозг);
- Эндокринная (регуляция гормонального фона);
- Кровообращения (отвечает за питание клеток);
- Лимфатическая (отвечает за борьбу с инфекциями);
- Пищеварительная (переваривает пищу, фильтруя полезные вещества);
- Дыхательная (легкие человека);
- Покровная, защитная (кожа, волосы, ногти);
- Репродуктивная (мужские и женские органы размножения);
- Выделительная (освобождает организм от лишних или вредных веществ);
- Иммунная (отвечает за состояние иммунитета в целом).
Скелетная или опорно-двигательная (кости, хрящи, связки) система
Основой нашего передвижения является скелет, который является главной опорой для всего остального. К скелету крепятся мышцы, присоединяются они с помощью связок (мышцы умеют растягиваться, связки нет) благодаря этому кость может быть поднята или отодвинута.
Разбирая свойства скелетной системы можно отметить, что главное в ней – это опора для тела и защита внутренних органов. Опорный скелет человека включает в себя 206 костей. Главная ось представляет собой 80 костей, добавочный скелет состоит из 126.
Типы костей человека
Всего бывает четыре типа костей :
Трубчатые кости. Трубчатые кости выстраивают конечности они длинные и подходят для этого.
Смешанные кости. Смешанные кости могут содержать в себе все вышеперечисленные типы кости в двух или трех вариантах. Примером служит кость позвонка, ключица и др.
Плоские кости. Плоские кости подходят для крепления больших мышечных групп. В них ширина преобладает над толщиной. Короткие – это кости, в которых длина равна ширине кости.
Короткие кости. Короткие – это кости, в которых длина равна ширине кости.
Кости скелетной системы человека
Основные кости скелетной системы человека :
Череп;
- Нижняя челюсть;
- Ключица;
- Лопатка;
- Грудина;
- Ребро;
- Плечевая;
- Позвоночный столб;
- Локтевая;
- Лучевая;
- Кости пясти;
- Фаланги пальцев кисти;
- Таз;
- Крестец;
- Бедренная;
- Коленная чашечка;
- Большая берцовая;
- Малая берцовая;
- Кости предплюсны;
- Кости плюсны;
- Фаланги пальцев стопы.
Строение скелета человека
В строение скелета различают :
Скелет туловища. Состоит скелет туловища из позвоночника и грудной клетки.
- Скелете конечностей (верхних и нижних). Скелете конечностей принято делить на скелет свободных конечностей (руки и ноги) и скелет пояса (плечевой пояс и тазовый пояс).
Скелет рук состоит из :
Плеча, состоящего из одной кости, плечевой;
- предплечья, которые образуют две кости (лучевая и локтевая) и кисти.
Скелет ноги делится на три отдела :
Бедро, которое состоит из одной кости, бедренной;
- голень, образованную малоберцовой костью и большеберцовой костью);
- стопу, которая имеет в своем составе предплюсну, плюсну и фаланги пальцев.
Плечевой пояс образуют две парные кости :
Лопатка;
- ключица.
Скелет тазового пояса состоит из :
Парных тазовых костей.
Скелет кисти образуют :
Запястья;
- пястья;
- фаланги пальцев.
Строение позвоночника человека
Человек стал прямоходящим благодаря особенному строению его позвоночника. Он проходит по всему туловищу и упирается в таз, где постепенно заканчивается. Последней костью является копчик, предполагается, что раньше это был хвост. В человеческом позвоночном столбе находится 24 позвонка. Через него проходит спиной мозг, который соединяется с головным мозгом.
Позвоночник разделяется на отделы, всего их пять :
Шейный отдел состоит из 7 позвонков;
- грудной отдел состоит из 12 позвонков;
- поясничный отдел состоит состоит из 5 позвонков;
- крестцовый отдел состоит из 5 позвонков;
- копчиковый состоит из 4-5 рудиментарных позвонков сросшихся между собой.
Мышечная система
Основная функция мышечной системы - это сокращаться под воздействием электрических импульсов, тем самым обеспечивая функцию движения.
Иннервация осуществляется на клеточном уровне. Клетки мышц - это структурная единица мышечного волокна. Из мышечных волокон сформированы мышцы. Мышечные клетки имеют особую функцию – сокращение. Сокращение происходит под воздействием нервного импульса, благодаря чему человек может совершать такие действия как ходьба, бег, приседание, даже моргание совершается за счет клеток мышц.
Мышечная система состоит из трех видов :
Скелетные (поперечно-полосатые);
- Гладкие;
- Мышцы сердца.
Поперечно-полосатые мышцы
Поперечно-полосатая мышечная ткань имеет высокую скорость сокращения, поэтому она выполняет все двигательные функции.
Поперечно-полосатые мышцы это :
Гладкие мышцы
Гладкая мышечная ткань, сокращается автономно под воздействием адреналина и ацетилхолина, и скорость сокращения заметно ниже. Гладкие мышцы выстилают стенки органов и сосудов и отвечают за внутренние процессы, например переваривание пищи, движение крови (за счет сужения и расширения сосудов).
Мышцы сердца
Сердечная мышца - это состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани, но работает автономна.
Нервная система
Нервная ткань служит для приёма и передачи электрических импульсов.
Нервная ткань имеет три типа :
Первый тип воспринимает сигналы из внешней среды и отправляет их в центральную нервную систему. Самое большое количество рецепторов находится во рту.
Второй тип контактные нейроны их основная задача принимать, обрабатывать и передавать информацию, также он может сохранять проходившие по нему импульсы.
Третий тип двигательные их еще называют эфферентные, они доставляют импульсы к рабочим органам.
Нервная система управляется головным мозгом и состоит из миллиардов нейронов. Головной мозг, в сочетании со спинным, образуют центральную нервную систему, а нервы представляют собой периферическую систему.
Модно выделить несколько основных нервных окончаний :
Головной мозг;
- Черепно-мозговой нерв;
- Нерв, идущий к руке;
- Спинномозговой нерв;
- Спинной мозг;
- Нерв, идущий к ноге.
Эндокринная система
Эндокринная система – это совокупность биологически активных элементов, которые регулируют рост, вес, размножение и многие другие жизненно важные процессы организма.
Гормоны – это химические посредники, выделяемы эндокринной системой в кровь. Железы эндокринной системы расположены в черепно-мозговой коробке, грудине и в брюшной полости.
Выделяют главные части эндокринной системы :
Гипофиз;
- Эпифиз;
- Щитовидная железа;
- Тимус (вилочковая железа);
- Надпочечник;
- Поджелудочная железа;
- Яичники (вырабатывают женский половой гормон);
- Семенники (вырабатывают мужской половой гормон).
Кровеносная система
Кровеносная система – одна из основных человеческих систем.
Система кровообращения представлена :
Сердцем;
- Кровеносными сосудами;
- Кровью.
Сердце – это, так называемый, насос, который качает кровь, в одном направлении, по кровеносной сети. Длина кровеносных сосудов в человеческом организме составляет около 150 тысяч километров, каждый из которых выполняет индивидуальную функцию.
Крупные сосуды системы кровообращения :
Яремная вена;
- Подключичная вена;
- Аорта;
- Легочная артерия;
- Бедренная вена;
- Сонная артерия;
- Верхняя полая вена;
- Подключичная артерия;
- Легочная вена;
- Нижняя полая вена;
- Бедренная артерия.
Лимфатическая система
Лимфатическая система фильтрует межклеточные жидкости и уничтожает болезнетворные микробы. Основные функции лимфосистемы – это дренаж тканей и защитный барьер. Лимфатическая система пронизывает 90% тканей тела.
Качественная работа лимфосистема происходит за счет следующих органов :
Грудной приток, впадающий в левую подключичную вену;
- Правый лимфатический приток, впадающий в правую подключичную вену;\
- Вилочковая железа;
- Грудной проток;
- Селезенка – своего рода кровяное депо;
- Лимфатические узлы;
- Лимфатические сосуды.
Пищеварительная система
Основная и главная функция пищеварительной системы – это процесс переваривания пищи.
Процесс переваривания пищи включает в себя 4 этапа :
Заглатывание;
- Переваривание;
- Всасывание;
- Выведение отходов.
Каждому этапу пищеварения помогают определенные органы, из которых и состоит пищеварительная система.
Дыхательная система
Для правильной жизнедеятельности человеку необходим кислород, который попадает в организм благодаря работе легких – основных органов дыхательной системы.
Первостепенно воздух поступает в нос, далее, после чего, проходя глотку и гортань, попадает в трахею, которая, в свою очередь разделяется на два бронха и входит в легки. Благодаря газообмену клетки постоянно получают кислород и освобождаются от, вредного для их существования, углекислого газа.
Покровная система
Покровная система – это живая оболочка человеческого тела. Кожа, волосы и ногти являются «стеной» между внутренними органами человек и внешней средой.
Кожа является водонепроницаемой оболочкой, способной поддерживать температуру тела в пределах 37 градусов. Кожный покров защищает внутренние органы от инфекции и вредоносных солнечных лучей.
Волосы защищают кожу от механических повреждений, охлаждения и перегрева. Волосяной покров отсутствует лишь на губах, ладонях и стопах ног.
Ногтевые пластины несут в себе защитную функцию чувствительных кончиков пальцев рук и ног.
Репродуктивная система
Репродуктивная система спасает человеческий вид от вымирания. Мужские и женские органы размножения различны по своим функциям и строению.
Мужская половая система состоит из следующих органов :
Семявыводящий проток;
- Уретра;
- Яичко;
- Придаток яичка;
- Половой член.
Строение женской половой системы кардинально отличается от мужской :
Матка;
- Фаллопиева труба;
- Яичник;
- Шейка матки;
- Влагалище.
Выделительная система
Выделительная система – выводит из организма исходные продукты обмена веществ, предотвращая его отравление. Выделение вредных веществ происходит с помощью легких, кожи, печени и почек. Основная, это мочевыделительная система.
Мочевыделительная система состоит из следующих органов :
2 почки;
- 2 мочеточника;
- Мочевой пузырь;
- Мочеиспускательный канал.
Иммунная система
Человеческому организму постоянно угрожают болезнетворные вирусы и бактерии, иммунная система является достаточно надежной защитой против такого воздействия.
Иммунная система – это совокупность лейкоцитов, белых клеток крови, они распознают антигены и помогают в борьбе с патогенными микроорганизмами.
В заключение
На протяжении многих столетий представление о строении и функционировании человеческого организма кардинально менялось. Благодаря наблюдениям и появлению анатомической науки стало возможным глобальное изучение физиологии человека.
|
Система кровообращения (сердечно-сосудистая система) выполняет транспортную
функцию - перенос
крови ко всем органам и тканям организма.
Система кровообращения состоит из сердца и кровеносных сосудов. Сердце (соr) - мышечный орган, перекачивающий кровь по телу. Сердце и кровеносные сосуды образуют замкнутую систему, по которой кровь движется благодаря сокращениям сердечной мышцы и стенок сосудов. Сократительная деятельность сердца, а также разность давления в сосудах определяют движение крови по кровеносной системе. Кровеносная система образует - большой и малый. | |
Функция сердцаФункция сердца основана на чередовании расслабления (диастолы) и сокращения (систолы) желудочков сердца. Сокращения и расслабления сердца происходят за счёт работы миокарда (myocardium) - мышечного слоя сердца.В процессе диастолы кровь от органов тела по вене (А на рисунке) поступает в правое предсердие (atrium dextrum) и через открытый клапан в правый желудочек (ventriculus dexter) . Одновременно кровь от лёгких по артерии (В на рисунке) поступает в левое предсердие (atrium sinistrum) и через открытый клапан в левый желудочек (ventriculus sinister). Клапаны вены В и артерии А закрыты. Во время диастолы, правое и левое предсердие сокращаются, а правый и левый желудочки заполняются кровью. В процессе систолы, из за сокращения желудочков, давление возрастает и кровь выталкивается в вену В и артерию А, при этом клапаны между предсердиями и желудочками закрыты, а клапаны по ходу вены В и артерии А открыты. Вена В транспортирует кровь в малый (лёгочный) круг кровообращения, а артерия А в большой круг кровообращения. В малом круге кровообращения кровь, пройдя через лёгкие, очищается от углекислого газа и обогащается кислородом. Основным предназначением большого круга кровообращения является снабжение кровью всех тканей и органов человеческого тела. При каждом сокращении сердце выбрасывает около 60 - 75 мл крови (определяется объёмом левого желудочка). Периферическое сопротивление кровотоку в сосудах малого круга кровообращения примерно в 10 раз меньше, чем в сосудах большого круга. Поэтому правый желудочек работает менее интенсивно, чем левый. Чередование систолы и диастолы называется ритмом сердца. Нормальный ритм сердца (человек не переживает серьёзных психических или физических нагрузок) 55 - 65 ударов в минуту. Частота собственного ритма сердца рассчитывается: 118,1 - (0,57 * возраст). |
|
Сокращения и расслабления сердца задаёт ритмоводитель, синусно-предсердный узел (пейсмейкер), специализированная группа клеток в сердце у позвоночных, которая самопроизвольно сокращается, задавая ритм биению самого сердца.
В сердце роль водителя ритма выполняет синусовый узел (Sinoatrial Node, Sa Node)
расположенный в месте
соединения верхней полой вены с правым предсердием. Он генерирует импульсы возбуждения,
приводящие к биению сердца.
Атриовентрикулярный узел (Atrioventricular Node)
- часть проводящей системы сердца;
расположен в межпредсердной перегородке. Импульс поступает в него от синусно-предсердного
узла по кардиомиоцитам предсердий, а затем передается через предсердножелудочковый пучок
миокарду желудочков.
Пучок Гиса (Bundle Of His)
предсердно-желудочковый пучок (atrioventricular bundle, AV bundle) - пучок клеток
сердечной проводящей системы, идущих от атриовентрикулярного узла через предсердно-желудочковую
перегородку в сторону желудочков. В верхней части межжелудочковой перегородки он разветвляется на
правую и левую ножки, идущие к каждому желудочку. Ножки разветвляются в толще миокарда желудочков
на тонкие пучки проводящих мышечных волокон. По пучку Гиса возбуждение передается от
предсердно-желудочкового (атриовентрикулярного) узла на желудочки.
Если синусовый узел не выполняет свою функцию, он может быть заменён искусственным ритмоводителем, электронным прибором, который стимулирует работу сердца посредством слабых электрических сигналов, для того, чтобы поддержать нормальный ритм сердца. Ритм сердца регулируется гормонами, попадающими в кровь, то есть, работой и Разница в концентрации электролитов внутри и за пределами клеток крови, а также их перемещение и создают электрический импульс сердца.
|
Сосуды. Самыми крупными сосудами (как по диаметру, так и по протяжённости) человека являются вены и артерии. Самая крупная из них, артерия идущая в большой круг кровообращения - аорта. По мере удаления от сердца артерии переходят в артериолы и далее в капилляры. Аналогично, вены переходят в венулы и далее в капилляры. Диаметр вен и артерий выходящих из сердца достигает 22 миллиметров, а капилляры можно рассмотреть только в микроскоп. Капилляры образуют промежуточную систему между артериолами и венулами - капиллярную сеть. Именно в этих сетях под действием осмотических сил совершается переход кислорода и питательных веществ в отдельные клетки организма, а взамен в кровь поступают продукты клеточного метаболизма. |
 |
Все сосуды устроены одинаково, за исключением того, что стенки крупных сосудов, например аорты, содержат больше эластической ткани, чем стенки меньших артерий, в которых преобладает мышечная ткань. По этой тканевой особенности артерии делят на эластические и мышечные.
Эндотелий - придает внутренней поверхности сосуда облегчающую кровоток гладкость.
Базальная мембрана - (Membrana basalis) Слой межклеточного вещества, отграничивающий эпителий, мышечные клетки, леммоциты и эндотелий (кроме эндотелия лимфатических капилляров) от подлежащей ткани; обладая избирательной проницаемостью, базальная мембрана участвует в межтканевом обмене веществ.
Гладкие мышцы - спирально ориентированные гладкие мышечные клетки. Обеспечивают возврат сосудистой стенки в исходное состояние после ее растяжения пульсовой волной.
Наружная эластическая мембрана и внутренняя эластическая мембрана обеспечивают скольжение мышц при их сокращении или расслаблении.
Наружная оболочка (адвентиция) - состоит из наружной эластической мембраны и рыхлой соединительной ткани. В последней содержатся нервы, лимфатические и собственные кровеносные сосуды.
Для обеспечения должного кровоснабжения всех частей тела на протяжении обеих фаз сердечного цикла нужен определенный уровень кровяного давления. Нормальное артериальное давление составляет в среднем 100 - 150 мм ртутного столба во время систолы и 60 - 90 мм ртутного столба во время диастолы. Разницу между этими показателями называют пульсовым давлением. Например, у человека с артериальным давлением 120/70 мм ртутного столба пульсовое давление равно 50 мм ртутного столба.
Предметом физиологии, ее содержанием является изучение общих и частных механизмов деятельности целостного организма и всех его органов и систем. Конечная задача физиологии — такое глубокое познание функций организма, которое обеспечило бы возможность активного воздействия на них в желаемом направлении. По утверждению И.П. Павлова, медицина, лишь обогащаясь постоянно, изо дня в день, новыми физиологическими фактами, станет, наконец, когда-нибудь тем, чем она должна быть в идеале, т.е. умением чинить испортившийся механизм человеческого организма на основании точного его знания, быть прикладным знанием физиологии. Не случайно физиология в первую очередь начала развиваться как медицинская наука. По определению К. Бернара, физиология — это научный стержень, на котором держатся все науки; в сущности, в медицине имеется лишь одна наука: наука о жизни, или физиология. На современном этапе физиология ставит следующие задачи: изучение функции:
- здорового организма в целом;
- различных систем, органов, тканей, клеток; изучение механизмов:
- взаимодействия различных органов и систем в целостном организме;
- регуляции функционирования органов и систем;
- взаимодействия организма с окружающей средой.
По утверждению И.П. Павлова, задача физиологии состоит в том, чтобы понять работу человеческого организма, определить значение каждой его части, понять, как эти части связаны, как взаимодействуют и как вследствие их взаимодействия получается валовой результат — общая работа организма.
Самыми первыми , используемыми в физиологии, были наблюдение и умозаключение, которые, однако, не утратили своего значения и на современном этапе. Но физиолог не может удовлетвориться только наблюдением, так как оно отвечает лишь на вопрос, что происходит в организме. Важно выяснить также, как и почему происходят физиологические процессы. Для этого необходимы опыты, эксперименты, т.е. воздействия, которые создаются искусственно самим исследователем.
Эксперименты бывают острыми (вивисекция, или живосечение) или хроническими; их основные достоинства и недостатки представлены в табл. 1.
Исследования, выполняемые на человеке, как правило, проводятся в грех вариантах, позволяющих оценить различные стороны функционирования организма:
- в состоянии физиологического покоя — норма функционирования;
- реакция на оптимальные нагрузки — норма реакции;
- реакции на максимальные нагрузки — оценка резервных возможностей.
При этом физиологической нормой считается биологический оптимум процессов жизнедеятельности.
Таблица 1. Сравнение острого и хронического эксперимента
Основные этапы развития физиологии как науки, связанные с изменением применяемых методов:
- доэкспериментальный период (древние и средние века), когда основными методами были наблюдения и умозаключения, что нередко приводило к ошибочным выводам (сердце — орган души, по артериям перемешается дух, а по венам — кровь);
- 1628 г. У. Гарвей. «Учение о движении сердца и крови в организме» — внедрение острых экспериментов в физиологические исследования;
- 1883 г. И.П. Павлов. «Центробежные нервы сердца» — внедрение методики хронического эксперимента;
- современный этап — интеграция исследований на молекулярно- клеточном и системном (организменном) уровне, что позволяет объединить представления о клеточных процессах и их регуляции на уровне целого организма.
Основные принципы физиологии:
- организм — единая система, объединяющая различные органы в их сложном взаимодействии между собой;
- принцип структурности (целостности) — физиологические процессы могут осуществляться при анатомической и функциональной целостности всех элементов, обеспечивающих эти процессы;
- «организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен. Поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него» (И.М. Сеченов, 1861);
- «все физиологические механизмы, сколь бы различны они ни были, имеют только одну цель — сохранение постоянства условий жизни во внутренней фазе» (К. Бернар, 1878), или гомеостаз (по Кэннону);
- принцип детерминизма — любая деятельность организма и его органов и систем причинно обусловлена;
- адаптация — совокупность механизмов, обеспечивающих приспособление организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды;
- целостность организма и его связь с внешней средой, обеспечивающаяся нейро-гуморальными механизмами;
- гомеостаз и адаптация — основные механизмы обеспечения жизни;
- принцип надежности биологических систем: организм и его системы имеют резерв прочности, который обеспечивается следующими компонентами:
- избыточность элементов функционирования (например, 25% легочной ткани вполне достаточно для осуществления внешнего дыхания);
- резервирование функции (из 1 млн нефронов, имеющихся в почке, одновременно функционирует только часть из них, остальные остаются в резерве);
- периодичность функционирования всех элементов (например, открытие и закрытие, т.е. мерцание, капилляров); дублирование функций (сердечный насос имеет помощников в виде периферических сердец — скелетных мышц, сокращение которых проталкивает кровь по венозным сосудам).
Физиологии человека и животных
Физиология - наука о жизненных функциях организма и его структур, механизмах их осуществления и закономерностях регуляции.
В самом общем виде определение физиологии таково: это наука о природе, сущности жизненных процессов. Название физиология происходит от греческих словphysis — природа и logos - учение.
Физиология изучает проявления жизненных функций, начиная от молекулярного уровня и заканчивая жизнедеятельностью целостного организма, включая его поведенческие реакции, сознание и мышление. Она рассматривает источники получения энергии и роль различных веществ в жизнедеятельности, механизмы взаимосвязей клеток, объединения их в ткани, органы, физиологические системы и целостный организм, а также способы взаимодействия организма со средой обитания, его реакции на воздействия этой среды, механизмы приспособления к неблагоприятным условиям и сохранения здоровья.
Применяемый в широком смысле слова термин «физиология» обозначает огромный объем знаний о сущности жизненных процессов. Поскольку в растительных и животных организмах эти процессы во многом различны, то выделяют физиологию растений и физиологию человека и животных.
Физиологию и животных также подразделяют. Наряду с тем, что у позвоночных животных и человека имеется много сходства в функционировании внутренних органов, между ними есть и огромные отличия, прежде всего в характере и уровне психических функций. Это основное отличие отражено в названииhomo sapiens — человек мыслящий. Объемность предмета исследования привела к тому, что в физиологии стали выделять ее части как особые учебные дисциплины: физиологию клетки, сердца, крови, кровообращения, дыхания, нервной системы (нейрофизиологию), сенсорных систем и т.д. Некоторые разделы физиологии, изучаемые в вузах биологического и медицинского профиля как отдельные учебные дисциплины, приводятся ниже:
- физиология возрастная изучает возрастные особенности жизнедеятельности человека, закономерности формирования, развития и угасания функций организма;
- физиология рассматривает влияние трудовой деятельности человека на жизненные процессы, разрабатывает методы и средства обеспечения труда, способствующие поддержанию трудоспособности человека на высоком уровне;
- физиология авиационная и космическая изучает реакции организма человека на воздействие факторов атмосферного и космического полета с целью разработки средств обеспечения жизнедеятельности и здоровья человека в условиях низкого атмосферного давления и космоса;
- физиология экологическая выявляет особенности влияния климатогеографических условий и конкретной среды обитания на организм и способы повышения качества адаптации к неблагоприятным воздействиям среды;
- физиология эволюционная и сравнительная рассматривает закономерности эволюционного развития физиологических процессов, механизмов, регуляций, а также их сходство и различия у организмов, находящихся на разных уровнях филогенеза.
В учебных заведениях медицинского профиля в едином курсе физиологии рассматриваются лишь некоторые материалы из вышеперечисленных специализированных курсов. Программы медицинских учебных заведений ориентированы на изучение курса физиологии человека (в них часто используется общее название физиология).
Из единой науки физиология человека в ряде стран (бывший СССР, постсоветские республики, некоторые европейские страны) была выделена отдельным предметом патологическая физиология - наука, изучающая общие закономерности возникновения, течения и исхода патологических процессов, болезней. В отличие от этого изучение жизненных процессов здорового организма стали называть нормальной физиологией. В высших медицинских учебных заведениях Беларуси эти предметы изучаются раздельно на кафедрах нормальной и патологической физиологии. В некоторых странах они объединены под названием медицинская физиология.
Физиология имеет тесную связь с другими фундаментальными теоретическими медицинскими науками: анатомией, гистологией, биохимией. Физиология как бы объединяет эти науки, использует их знания и создает общность — фундамент медико-биологических знаний, без которого невозможно овладение врачебным делом.
Например, сегодня важнейшей проблемой медицины является лечение и профилактика заболеваний сердечно-сосудистой системы. Какие знания дает физиология для решения этой проблемы? В разделе физиология сердца изучается основная функция сердца как насоса и регулятора движения крови; выясняются механизмы осуществления этой функции: процессы автоматической генерации возбуждения, проведения его по специализированным структурам, механизм сокращения сердца и изгнания крови в сосудистую систему. Особенно много внимания уделяется изучению механизмов регуляции работы сердца, приспособления его к изменяющимся потребностям кровотока в различных органах. Изучаются биофизические и молекулярные механизмы управления возбудимостью, проводимостью и сократимостью сердечной мышцы. На основе этих данных современная биохимия и фармакология синтезируют лекарственные вещества, обеспечивающие возможность лечения нарушений работы сердца. Предметом физиологии является также разработка и изучение методов исследования функций и состояния сердца. Из приведенных материалов становится очевидным, что без знаний физиологии невозможно не только лечение, но и диагностика заболеваний.
Очень важной задачей физиологии является также обеспечение усвоения знаний о взаимосвязях жизненных процессов, органов и систем, формировании целостной реакции организма на различные воздействия и общих принципах регуляции таких реакций. Все это должно заложить основу "функционального мышления" будущего медика, его способности на основе отдельных симптомов мысленно моделировать возможные взаимосвязи и механизмы, вызывающие появление этих симптомов, находить первопричину и способы устранения патологических процессов.
Важно также научить будущих врачей наблюдательности и исследованию показателей физиологических функций, привить навыки выполнения диагностических и врачебных манипуляций.
Перед предметом физиологии человека стоит также задача по определению резервов физиологических систем, оценке уровня здоровья человека и разработке способов повышения его устойчивости к действию неблагоприятных факторов, имеющих место в трудовой сфере, окружающей природной и бытовой среде.
Понятие и виды физиологии
Физиология (от греч.physis - природа,logos — учение) — наука о жизненных функциях организма и его структурах, механизмах осуществления этих функций и закономерностях их регуляции.
Физиология животных — биологическая наука, изучающая жизнедеятельность организма, составляющих его органов и тканей во взаимосвязи с внешней средой.
Предметом физиологии являются процессы жизнедеятельности организма и отдельных его органов в связи с индивидуальным развитием и приспособлением к условиям окружающей среды. К числу исследуемых проблем относятся: закономерности биологических процессов на разных структурных уровнях, формирование физиологических функций в разные возрастные периоды, механизмы взаимодействия отдельных систем организма с окружающей средой, особенности механизмов регуляции жизненных процессов у различных видов, методы целенаправленного воздействия на определенные физиологические системы.
Под физиологической функцией понимают проявление жизнедеятельности клетки (например, сокращение мышечной клетки), органа (например, образование мочи почкой), системы (например, образование и разрушение клеток крови кроветворной системой).
Физиология изучает проявления жизненных функций на различных уровнях организации живого: молекулярном, клеточном, органном, системном и целостного организма, включая его поведенческие реакции, сознание и мышление. Физиологическая наука дает ответы на вопросы: что является источником получения энергии, какова роль различных веществ в жизнедеятельности, как взаимодействуют клетки и объединяются в ткани, органы, физиологические системы и целостный организм. Физиология изучает способы взаимодействия организма со средой обитания, его реакции па изменения в среде существования, механизмы приспособления к неблагоприятным условиям и сохранения здоровья.
Применяемый в широком смысле слова термин физиология обозначает огромный объем знаний о сущности жизненных процессов. Поскольку в растительных и животных организмах эти процессы во многом различны, то выделяют физиологию растений и физиологию человека и животных.
Физиологию человека и животных также подразделяют. Наряду с тем, что у позвоночных животных и человека имеется много сходства в функционировании внутренних органов, между ними есть и огромные отличия, прежде всего в характере и уровне психических функций.
Огромный объем знаний в различных областях физиологической науки привел к тому, что в физиологии стали выделять ее части как особые учебные дисциплины: физиологию клетки, физиологию сердца, крови, кровообращения, дыхания, нервной системы (нейрофизиологию), физиологию сенсорных систем и т.д. В учреждениях высшего образования биологического профиля как отдельные учебные дисциплины изучают возрастную физиологию; физиологию труда, спорта; авиационную, космическую, эволюционную физиологию и др.
Нормальная фитология — наука, изучающая основные закономерности и механизмы регуляции функционирования организма в целом и отдельных его составляющих во взаимодействии с окружающей средой, организацию жизненных процессов на различных структурно-функциональных уровнях. Основная задача физиологии состоит в проникновении в логику жизни организма.
Общая физиология - раздел дисциплины, который изучает фундаментальные закономерности реагирования организма на воздействие среды, основные его процессы и механизмы.
Частная физиология - раздел, который изучает закономерности и механизмы функционирования отдельных систем, органов и тканей организма.
Физиология клетки — раздел, изучающий основные закономерности функционирования клетки.
Сравнительная и эволюционная физиология — раздел, который исследует особенности функционирования различных видов и одного и того же вида, находящихся на разных этапах индивидуального развития.
Экологическая физиология - раздел, который изучает особенности функционирования организма в различных физико- географических зонах, в разные временные периоды, физиологические основы адаптации к природным факторам.
Физиология трудовой деятельности - раздел, который изучает закономерности функционирования организма при выполнении физической и другой работы.
Спортивная физиология - раздел, который изучает закономерности функционирования организма в процессе занятий различными видами физической культуры на любительском или профессиональном уровне.
Патологическая физиология - наука об общих закономерностях возникновения, развития и течения болезнетворных процессов в организме.
Физиология (от греч. fysis – природа иlogos – наука) – наука о процессах, протекающих в организме человека, о его функциях. Предметом физиологии является изучение жизнедеятельности целостного организма во взаимодействии его с окружающей средой в различных условиях существования.
Возникновение первых представлений о физиологических функциях относится к глубокой древности. Но основы физиологии как науки были заложены трудами исследователей XVI–XVIII вв. (анатомические исследования А. Везалия, М. Сервета, открытие кровообращения У. Гарвеем, рефлексов – Р. Декартом, биоэлектрических явлений – Л. Гальвани и др.).
Во второй половине XIX в., когда были сделаны три великих открытия в естествознании – закон сохранения энергии, создана клеточная теория и разработано эволюционное учение (дарвинизм) – физиология, как наука, получила теоретическую базу. К этому времени были накоплены многочисленные экспериментальные факты, но отсутствовали сколько-нибудь значительные теоретические представления о связи различных функций организма между собой. Во второй половине XIX в. наибольшие достижения имели место в изучении функций отдельных органов и физиологических систем организма, а также регуляции и координации их деятельности. Была выявлена тесная связь между строением органов и их функцией. Тонкие наблюдения и блестящие эксперименты выдающихся французских исследователей Ф. Мажанди, К. Бернара, Э. Марея, немецких – Г. Гельмгольца, Э. Пфлюгера, Э. Дюбуа-Реймона, итальянского ученого А. Массо, русских – И.М. Сеченова, И.П. Павлова, Б.Ф. Вериго, Н.Е. Введенского и др. дали возможность более детально изучать деятельность сердечно-сосудистой системы, органов чувств, дыхательного аппарата, желудочно-кишечного тракта, органов выделения, мышц, обмена веществ и др.
Во второй половине XIX в. и в первой половине XX в. широко развернулось изучение функций нервной системы. Была выдвинута рефлекторная теория нервной деятельности и на ее основе дана общая характеристика физиологии центральной нервной системы. Важнейшее значение имели работы Сеченова, которыми были заложены основы изучения функций общего отдела нервной системы, – головного мозга – как материального субстрата психических явлений. И.П. Павлов и его ученики создали новый раздел физиологии, имеющий первостепенное значение для материалистического естествознания, – учение о высшей нервной деятельности человека.
Успехам физиологии в немалой степени способствовало развитие физики, химии, техники (особенно радиотехники, электроники, кибернетики). Сложные физические и химические методы исследования (осциллография, электроэнцефалография, энцефалоскопия, электронная микроскопия, рентгенография, методы радиоактивных изотопов и т.д.) позволили проникнуть в сущность процессов, совершающихся не только в различных органах и физиологических системах, но и в клетках и в частях клетки.
Мозг и сознание
Сознание – функция мозга
Достоверные факты свидетельствуют о том что, сознание есть только там и тогда, где есть здоровый, нормально функционирующий головноймозг человека. Смерть мозга, даже когда искусственно продолжается кровообращение в теле и дыхание легких, отождествляется специалистами с биологической смертью человека. Остановка сердца и прекращение дыхания, как критерии смерти, стали весьма относительными критериями. Вопрос о наступлении смерти связывается с вопросами о времени и механизмах возникновения необратимых изменений в организме в целом и головном мозгу в частности. Нарушения метаболизма мозга, в первую очередь кислородное голодание, приводят к нарушениям сознания от небольших отклонений до глубокой комы, т.е. полного прекращения контакта с окружающим миром.
Современная наука конкретизирует представления о прямых и обратных связях сознания и мозга. В последние десятилетия усиленно развивались нейрокибернетические модели мозговой деятельности, психофармакологические исследования измененных состояний сознания, представления о локализации психических функций, изучение функциональной асимметрии мозга и психофизиология чувственного отображения. Все эти исследования существенно обогатили наши представления о функциях головного мозга. Успехи исследования головного мозга, все более глубокое понимание переработки информации в мозгу и способов ее кодирования открывают новые возможности самосовершенствования человека. Но эти завоевания науки могут быть использованы для создания средств психического контроля над личностью и обращены во вред людям. Ведь расшифровка нейродинамического кода приведет к повышению степени “открытости” субъективного мира личности.
Фундаментальным свойством головного мозга является его асимметрия . Она проявляется в раннем детстве, нарастает и достигает максимума к зрелому возрасту и значительно ослабевает в старости. Только парная работа асимметричных по функциям полушарий мозга обеспечивает ясное сознание человека.
Опознание голосов животных и птиц, музыкальный слух и музыкальные способности – дело правого полушария. Больные с повреждением левого полушария, вызвавшим глубокие нарушения речи вплоть до полной немоты, сохраняли способность воспроизводить известные им мелодии, даже напевать простые песенки. Известны случаи, когда из-за левостороннего повреждения мозга выдающиеся композиторы теряли речь, но сохраняли способность сочинять музыку. Наоборот, очень незначительные повреждения определенных областей правого полушария, не вызывая нарушения речи, приводили к потере музыкальных способностей: нарушалось пение, игра на музыкальных инструментах, исчезал дар композиции. Не только теоретически, но и практически важно учитывать психические особенности правшей и левшей.
