Теория функциональных систем. Щитовидная железа

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Российской Федерации

Московский Государственный Областной Университет

Кафедра анатомии и физиологии человека

Контрольная работа по предмету

Физиология человека

Выполнил

студент 2 курса

заочного отделения

ф-та физической культуры

Московская область 2010 год

СОДЕРЖАНИЕ

1 Теория функциональных систем

1.1 Концепция функциональной системы П.К. Анохина

1.2 Функциональная система

2 Стадии поведенческого акта

3 Физиология желёз внутренней секреции

4 Щитовидная железа

1 ТЕОРИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ

1.1 Концепция функциональной системы П.К. Анохина

На сегодняшний день наиболее совершенная модель структуры поведения изложена в концепции функциональной системы П.К. Анохина. Изучая физиологическую структуру поведенческого акта, П.К. Анохин пришел к выводу о необходимости различать частные механизмы интеграции от самой интеграции, когда эти частные механизмы вступают между собой в сложное координированное взаимодействие.

Рассматривая акт плавания личинки аксолотля (личинки хвостатого земноводного), он показал, что плавательные волнообразные движения тела возникают за счет интеграции более частных механизмов управления движениями. Волна возбуждения, вызывающая последовательное сокращение мышечных сегментов, многократно пробегает от начала туловища к хвосту вдоль обеих сторон тела. При этом возбуждению мышечного сегмента на одной стороне тела соответствует торможение одноименного сегмента на противоположной стороне. Это легко можно увидеть с помощью вкалывания регистрирующих электродов в мышцы. Электромиограмма при движении аксотля от двух противоположных пунктов туловища в области прикрепления левой (1) и правой (2) конечностей. Видны реципрокные отношения регистрируемых мышц (по П.К. Анохину). Такая сложная последовательность мышечных сокращений достигается, с одной стороны, за счет ритмичности в подаче нервных импульсов, а с другой стороны, за счет их скоординированности, обеспечивающей шахматный порядок поступления залпов импульсов на мышцы противоположных сторон тела и, следовательно, реципрокный характер их сокращения. Последовательные перерезки среднего мозга в направлении к спинному показали, что за эти два механизма, необходимые для осуществления плавательных движений, ответственны разные структуры мозга. Так, координация движений обеих сторон тела (т.е. интеграция самого поведенческого акта) разрушается в результате перерезки более высокого уровня спинного мозга, тогда как сама ритмичность движений (частный механизм интеграции) нарушается при поражениях спинного мозга на более низком уровне.

Таким образом, частные механизмы объединяются, интегрируются в систему более высокого порядка, в целостную архитектуру приспособительного, поведенческого акта. Этот принцип интегрирования частных механизмов был им назван принципом «функциональной системы».

1.2 Функциональная система

«Функциональная система - единица интегративной деятельности целого организма. Она осуществляет избирательное вовлечение и объединение структур и процессов на выполнение какого либо четко очерченного акта поведения или функции организма ». Другими словами, это - динамическая организация, в которой взаимодействие всех составляющих ее частей направлено на получение определенного и полезного для организма в целом приспособительного результата.

Функциональная система имеет разветвленный морфофизиологический аппарат, обеспечивающий за счет присущих ей закономерностей как эффект гомеостаза, так и саморегуляции.

Выделяют два типа функциональных систем.

Функциональные системы первого типа обеспечивают постоянство определенных констант внутренней среды за счет системы саморегуляции, звенья которой не выходят за пределы самого организма. Примером может служить функциональная система поддерживания постоянства кровяного давления, температуры тела и т.п. Такая система с помощью разнообразных механизмов автоматически компенсирует возникающие сдвиги во внутренней среде.

Функциональные системы второго типа используют внешнее звено саморегуляции. Они обеспечивают приспособительный эффект благодаря выходу за пределы организма через связь с внешним миром, через изменения поведения. Именно функциональные системы второго типа лежат в основе различных поведенческих актов, различных типов поведения.

2 СТАДИИ ПОВЕДЕНЧЕСКОГО АКТА

Согласно П.К. Анохину, физиологическая архитектура поведенческого акта строится из последовательно сменяющих друг друга следующих стадий: афферентного синтеза, принятия решения, акцептора результатов действия, эфферентного синтеза (или программы действия), формирования самого действия и оценки достигнутого результата.

Схема центральной структуры целенаправленного поведенческого акта (по П.К. Анохину). ОА и ПА - обстановочная и пусковая афферентация. Поведенческий акт любой степени сложности начинается со стадии афферентного синтеза. Дело в том, что возбуждение в центральной нервной системе, вызвано внешним стимулом, действует не изолированно. Оно непременно вступает в тонкое взаимодействие с другими афферентными возбуждениями, имеющими другой функциональный смысл. Головной мозг производит обширный синтез всех тех сигналов внешнего мира, которые поступают в мозг по многочисленным сенсорным каналам. И только в результате синтеза этих афферентных возбуждений создаются условия для осуществления определенного целенаправленного поведения. Какое будет осуществляться поведение, зависит от того, какие процессы разовьются во время стадии афферентного синтеза. Содержание же афферентного синтеза в свою очередь определяется влиянием нескольких факторов: мотивационного возбуждения, памяти, обстановочной афферентации, пусковой афферентации.

Мотивационное возбуждение появляется в центральной нервной системе с возникновением у животных и человека, какой - либо потребности. Специфика мотивационного возбуждения определяется особенностями, типом вызывающей его потребности. Оно - необходимый компонент любого поведения, которое всегда направлено на удовлетворение доминирующей потребности: витальной, социальной, идеальной. Важность мотивационного возбуждения для афферентного синтеза видна уже из того, что условный сигнал теряет способность вызвать ранее выработанное пищедобывательное поведение (например, побежку собаки к определенной кормежки для получения пищи), если животное уже хорошо накормлено и, следовательно, у него отсутствует мотивационное пищевое возбуждение.

Мотивационное возбуждение играет особую роль в форматировании афферентнего синтеза. Любая информация, поступающая в центральную нервную систему, соотносится с доминирующим в данный момент мотивационным возбуждением, которое является как бы фильтром, отбирающим нужное и отбрасывающим не нужное для данной мотивационной установки. Нейрофизиологической основой мотивационного возбуждения является избирательная активация различных нервных структур, создаваемая, прежде всего лимбической и ретикулярной системами мозга. На уровне коры мотивационное возбуждение представлено своеобразной и всегда избирательной системой возбуждения. Хотя мотивационное возбуждение является очень важным компонентом афферентного синтеза, это не единственный его компонент. Внешние стимулы с их разным функциональным смыслом по отношению к данному, конкретному организму также вносят свой вклад в афферентный синтез.

Выделяют два класса внешних воздействий с функциями пусковой афферентации и обстановочной афферентации.

Условные и безусловные раздражители, ключевые стимулы (например, вид ястреба - хищника для птиц, вызывающего поведения бегства) служат толчком к развертыванию определенного поведения или отдельного поведенческого акта. Этим стимулам присуща пусковая функция. Картина возбуждений, создаваемая этими биологически значимыми стимулами в сенсорных системах, и есть пусковая афферентация. Однако способность пусковых стимулов инициировать поведение не является абсолютной. Она зависит от той обстановки, условий, в которых действуют, применяются эти стимулы. Зависимость получения условнорефлекторного эффекта от обстановки опыта была отмечена уже И.П. Павловым. Обычно подготовка собаки к опытам с условными рефлексами включала выполнение ряда последовательных операций: подготовку и распределение корма по кормушкам, наклейку баллона для регистрации слюноотделения, закрывание двери экспериментальной камеры. И только после этого экспериментатор предъявлял условный (пусковой) раздражитель. Было обнаружено, что если неожиданно внести изменения в подготовку эксперимента, например, пропустить подсыпку сухарного порошка в кормушку, то условный сигнал теряет способность вызывать условнорефлекторное слюноотделение, хотя рефлекс ранее был уже выработан.

Таким образом, возбуждение от условного раздражения действует не изолированно. Оно вступает в синтез с обстановочной афферентацией - возбуждением, поступающим от привычной обстановки, в которой обычно вызывается данный условный рефлекс. Однако обстановочная афферентация хотя и влияет на появление и интенсивность условнорефлекторной реакции, но сама не способна вызвать эти реакции.

Влияние обстановочной афферентации на условнорефлекторную реакцию наиболее отчетливо выступило при изучении И.П. Павловым явление динамического стереотипа. В этих опытах животное тренировалось выполнять в определенном порядке серию различных условных рефлексов. После длительной тренировки оказалось, что любой случайный условный раздражитель может воспроизвести все специфические эффекты, характерные для каждого раздражителя в системе двигательного стереотипа. Для этого нужно лишь, чтобы случайный условный раздражитель следовал в заученной временной последовательности.

Таким образом, решающее значение при вызове условнорефлекторных реакций в системе динамического стереотипа приобретает их место в ряду последовательных движений. Следовательно, обстановочная афферентация включает не только возбуждение стационарной обстановки, но и ту последовательность афферентных возбуждений, которое ассоциируется с обстановкой. Таким образом, обстановочная афферентация создает скрытое возбуждение, которое может быть выявлено, как только подействует пусковой раздражитель. Физиологический смысл пусковой афферентации состоит в том, что, выявляя скрытое возбуждение создаваемое обстановочной афферентацией, она приурочивает его к определенным моментам во времени, наиболее целесообразным с точки зрения самого провидения.

Решающее влияние остановочной афферентации на условнорефлекторный эффект особенно красиво проявилась в опытах И.И. Лаптева - сотрудника П.К. Анохина. В его экспериментах звонок, примененный утром, подкреплялся едой, а тот же звонок вечером сопровождался ударом электрического тока по лапе. В результате на один и тот же стимул экспериментатору удалось выработать два разных условных рефлекса: условную слюноотделительную реакцию утром и условную оборонительную реакцию (одергивание лапы) вечером. Т.е. животное осуществляло синтез пускового возбуждения от звонка с афферентацией от обстановки опыта и временем его проведения и научилось дифференцировать эти два комплекса возбуждений, различающихся только временным компонентом, отвечая на них разными условными рефлексами.

Афферентный синтез включает также использование аппарата памяти. Очевидно, что функциональная роль пусковых и обстановочных раздражений в известной мере обусловлена прошлым опытом животного. Это и видовая память, и индивидуальная, приобретенная в результате обучения. На стадии афферентного синтеза из памяти извлекаются и используются именно те фрагменты прошлого опыта, которые полезны, нужны для будущего поведения.

Таким образом, на основе взаимодействия мотивационного, обстановочного возбуждения и механизмов памяти формируется так называемая интеграция или готовность к определенному поведению. Но, чтобы она так трансформировалась в целенаправленное поведение, необходимо воздействие со стороны пусковых раздражителей. Пусковая афферентация - последний компонент афферентного синтеза. Процессы афферентного синтеза, охватывающие мотивационное возбуждение, пусковую и обстановочную афферентацию, аппарат памяти, реализуются с помощью специального модуляционного механизма, обеспечивающего необходимый для этого тонус коры больших полушарий и других структур мозга. Этот механизм регулирует и распределяет активирующие и инактивирующие влияния, исходящие из лимбической и ретикулярной систем мозга. Поведенческим выражением роста уровня активации в центральной нервной системе, создаваемым этим механизмом, является появление ориентировочно - исследовательских реакций и поисковой активности животного.

Завершение стадии афферентного синтеза сопровождается переходом в стадию принятия решения, которая и определяет тип и направленность поведения. Стадия принятия решения реализуется через специальную и очень важную стадию поведенческого акта - формирования аппарата акцептора результата действия. Это аппарат, программирующий результаты будущих событий. В нем актуализирована врожденная и индивидуальная память животного и человека в отношении свойств внешних объектов, способных удовлетворить возникшую потребность, а так же способов действия, направленных на достижение или избегание целевого объекта. Нередко в этом аппарате запрограммирован весь путь поиска во внешней среде соответствующих раздражителей. Предполагается, что акцептор результата действия представлен сетью вставочных нейронов охваченных кольцевым взаимодействием. Возбуждение, попав в эту сеть, длительное время продолжает в ней циркулировать. Благодаря этому механизму и достигается продолжительное удержание цели как основного регулятора поведения.

До того как целенаправленное поведение начнет осуществляться, развивается еще одна стадия поведенческого акта - стадия программы действия или эфферентного синтеза. На этой стадии осуществляется интеграция соматических и вегетативных возбуждений в целостный поведенческий акт. Эта стадия характеризуется тем, что действие уже сформировано как центральный процесс, но внешне оно еще не реализуется.

Следующая стадия - это само выполнение программы поведения. Эфферентное возбуждение достигает исполнительных механизмов, и действие осуществляется. Благодаря аппарату акцептора результатов действия, в котором программируется цель и способы поведения, организм имеет возможность сравнивать их с поступающей афферентной информацией о результатах и параметрах совершаемого действия, т.е. с обратной афферентацией. Именно результаты сравнения определяют последующее построение поведения, либо оно корректируется, либо оно прекращается, как в случае достижения конечного результата. Следовательно, если сигнализация о совершенном действии полностью соответствует заготовленной информации, содержащейся в акцепторе действия, то поисковое поведение завершается. Соответствующая потребность удовлетворяется и животное успокаивается. В случае, когда результаты действия не совпадают с акцепторами действия и возникает их рассогласование, появляется ориентировочно - исследовательская деятельность. В результате этого заново перестраивается весь афферентный синтез, принимается новое решение, создается новый акцептор результатов действия строится новая программа действий. Это происходит до тех пор, пока результаты поведения не станут соответствовать свойствам нового акцептора действия. И тогда поведенческий акт завершается последней санкционирующей стадией - удовлетворением потребностей.

Таким образом, в концепции функциональной системы наиболее важным ключевым этапом, определяющим развитие поведения, является выделение цели поведения. Она представлена аппаратом акцептора результатов действия, который содержит два типа образов, регулирующих поведение - сами цели и способы их достижения. Выделение цели связывается с операцией принятия решений как заключительного этапа афферентного синтеза. Возникает вопрос, в чем суть механизма, который приводит к принятию решения, в результате которого и формируется цель. Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть роль эмоций в развитие целенаправленного поведения.

Исследователи выделяют две группы эмоциональных явлений. Первая группа - это ведущие эмоции. Их возникновение связано с появлением или усилением потребностей. Так, возникновение той или другой биологической потребности, прежде всего, отражается в появлении отрицательных эмоциональных переживаниях, выражающих биологическую значимость тех изменений, которые развиваются во внутренней среде организма. Качество и специфика ведущего эмоционального переживания тесно увязаны с типом и особенностями, породившими потребности.

Вторая группа эмоциональных переживаний - ситуативные эмоции. Ситуативные эмоции возникают в процессе действий совершаемых в отношении целей, и являются следствием сравнения реальных результатов с ожидаемыми. В структуре поведенческого акта, по П.К. Анохину, эти переживания возникают в результате сопоставления обратной афферентации с акцептором действия. В случаях рассогласования возникают эмоциональные переживания с отрицательным знаком. При совпадении параметров результатов действия с ожидаемыми эмоциональные переживания носят положительный характер. Наиболее прямое отношение к формированию цели поведения имеют ведущие эмоции. Это касается как отрицательных, так и положительных эмоциональных переживаний. Ведущие эмоции с отрицательным знаком сигнализируют субъекту о биологической значимости тех отклонений, которые совершаются в его внутренней среде. Они и определяют зону поиска целевых объектов, так как эмоциональные переживания, порожденные потребностью, направлены на те предметы, которые способны ее удовлетворить. Например, в ситуации длительного голодания переживания голода проецируется на пищу. В результате этого меняется отношение животного к пищевым объектам. Оно эмоционально, с жадностью набрасывается на еду, тогда как сытое животное может проявить полное равнодушие к пище. Целенаправленное поведение - поиск целевого объекта, удовлетворяющего потребность, - побуждается не только отрицательными эмоциональными переживаниями. Побудительной силой обладают и представления о тех положительных эмоциях, которые в результате индивидуального прошлого опыта связаны в памяти животного и человека с получением будущего положительного подкрепления или награды, удовлетворяющего данную конкретную потребность. Положительные эмоции фиксируются в памяти и впоследствии возникают всякий раз как своеобразные представления о будущем результате при возникновении соответствующей потребности.

Таким образом, в структуре поведенческого акта формирования акцептора результатов действия опосредованно содержанием эмоциональных переживаний. Ведущие эмоции выделяют цель поведения и тем самым инициируют поведение, определяется его вектор. Ситуативные эмоции, возникающие в результате оценок отдельных этапов или поведения в целом, побуждают субъект действовать либо в прежнем направлении, либо менять поведение, его тактику, способы достижения цели.

Согласно теории функциональной системы, хотя поведение и строится на рефлекторном принципе, но оно не может быть определено как последовательность или цепь рефлексов. Поведение отличается от совокупности рефлексов наличием особой структуры, включающей в качестве обязательного элемента программирования, которое выполняет функцию опережающего отражения действительности. Постоянное сравнение результатов поведения с этими программирующими механизмами, обновление содержания самого программирования и обуславливают целенаправленность поведения. Таким образом, в рассмотренной структуре поведенческого акта отчетливо представлены главные характеристики поведения: его целенаправленность и активная роль субъекта в процессе построения поведения.

3 ФИЗИОЛОГИЯ ЖЕЛЕЗ ВНУТРЕННЕЙ СЕКРЕЦИИ

Чтобы понять, как функционируют эндокринные органы, и в частности щитовидная железа, необходимо кратко рассмотреть механизм действия гормонов.

Рисунок 1 - Схема расположения эндокринных органов

Эндокринную функцию организма обеспечивают системы, в которые входят:

1) эндокринные железы, секретирующие гормоны;

2) гормоны и различные пути их транспортировки;

3) соответствующие органы или ткани-мишени, отвечающие на действие гормонов.

Эндокринная система поддерживает постоянство внутренней среды организма, необходимое для нормального течения физиологических процессов. Железы внутренней секреции представляют собой специализированные органы, имеющие железистое строение. Различают железы только с внутренней секрецией (гипофиз, надпочечники, щитовидная железа, околощитовидные железы) и смешанные - с внутренней и внешней секрецией. Примером может служить поджелудочная железа. Ее внешняя секреция заключается в выработке пищеварительных ферментов, которые по специальному протоку поступают в двенадцатиперстную кишку, а внутренняя секреция состоит в том, что в специализированных бета-клетках панкреатических островков (Лангерганса) вырабатывается гормон инсулин, поступающий непосредственно в кровь и регулирующий уровень сахара в крови. Половые железы также осуществляют внутреннюю и внешнюю секрецию. Название и расположение желез внутренней секреции, продуцируемые ими гормоны, химическая природа последних представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Гормоны желез внутренней секреции (Потемкин В.В., 1986)

Термин «гормон», в переводе с греческого означающий «возбуждаю», «побуждаю», был введен в практику Бейлиссом и Старлингом. В январе 1902 г. они провели свой знаменитый, ставший классическим опыт, который убедительно доказал участие гуморального фактора в регуляции секреторной деятельности поджелудочной железы. Бейлисс и Старлинг считали гормоном любое вещество, в норме продуцируемое клетками какой-либо части организма и переносимое кровью к отдаленным частям, на которые оно действует для блага организма в целом.

В настоящее время гормоны определяют как высокоактивные вещества, образующиеся в железах внутренней секреции, поступающие в кровь и оказывающие регулирующее влияние на функции удаленных от места их секреции органов и систем организма. Их называют также химическими посредниками, которые секретируются непосредственно в кровоток специализированными клетками, способными синтезировать и высвобождать гормоны в ответ на специфические сигналы.

По химическому строению гормоны делятся на:

1) гормоны - производные аминокислот;

2) белковые и полипептидные гормоны;

3) стероидные гормоны.

По физиологическому действию гормоны делят на пусковые и исполнители. К пусковым гормонам (активаторам деятельности других эндокринных желез) относятся нейрогормоны гипоталамуса и тропные гормоны гипофиза. Гормоны-исполнители оказывают непосредственное действие на основные функции организма.

Гормоны отличаются от других биологически активных веществ следующими свойствами:

1) очень высокой биологической активностью;

2) дистанционным характером действия;

3) строгой специфичностью.

Высокая биологическая активность гормонов характеризуется тем, что, находясь в крови в ничтожно малых количествах, они оказывают выраженное действие.

Дистанционный характер действия гормонов заключается в том, что точки приложения их действия располагаются обычно далеко от места образования гормона в эндокринной железе.

Гормоны отличаются строгой специфичностью действия. Это значит, что реакции органов, тканей и клеток на гормоны строго избирательны. Каждый гормон оказывает действие только в определенных органах и тканях, так называемых органах-мишенях (тканях-мишенях). Гормон узнает и взаимодействует со своим органом-мишенью потому, что в этих органах имеются особые соединения - рецепторы. Рецепторы - это информационные белковые молекулы, распознающие и трансформирующие гормональный сигнал в гормональное действие. К настоящему времени идентифицировано более 60 рецепторов. Для стероидов (гормонов коры надпочечников) и тиреоидных гормонов (гормонов щитовидной железы), легко проникающих через мембрану, рецепторные белки расположены внутри клетки. Рецепторы для белковых гормонов и катехоламинов, которые не могут пройти через клеточную мембрану, расположены на поверхности клетки.

4 ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

Краткие анатомо-физиологические данные. Щитовидная железа известна с древних времен. Существовали описания зоба и кретинизма, но авторы этих описаний не связывали заболевание с расстройством функции щитовидной железы. Древние китайцы с успехом лечили кретинизм золой морских водорослей, содержащей йод.

Краткое морфологическое описание железы дал Га-лен (II в. н. э.), который считал ее частью голосового аппарата. Более подробно щитовидная железа была изучена Везалием (1543). Щитовидной эту железу назвал Вар-тон (1656), исходя из ее формы. Долгое время значение щитовидной железы в жизнедеятельности организма было предметом различных толкований. Считали, что она вырабатывает «смазывающие» вещества для органов шеи, или рассматривали железу как сосудистый шунт, который препятствует поступлению избытка крови в головной мозг.

Современные представления о щитовидной железе начали складываться в XIX в. Концепция о внутренней секреции, осуществляемой железой, была сформулирована Кингом в 1836 г. Была осуществлена тиреоидэктомия (удаление железы) у собак (Шифф, 1856), описан кретинизм у лиц, лишенных щитовидной железы (Карлинг, 1850) и кретиноидное состояние у пожилых женщин (Галл, 1874). Позднее болезнь Галла была названа микседемой (Орд, 1880). Возникновение такого состояния после удаления железы по поводу зоба впервые было отмечено в 1883 г. (Кохер и братья Ревердины).

На связь между йодом и деятельностью щитовидной железы было впервые указано Бауманом в 1896 г. Он установил, что этот элемент концентрируется в щитовидной железе. В 1891-1892 г г. предложена заместительная терапия тканью щитовидной железы при микседеме (Меррей, Фокс, Маккензи).

Природа гормонов, вырабатываемых щитовидной железой, была установлена в 1915 г., когда Кендалл выделил из ткани железы и получил в кристаллическом виде тиреоидный гормон тироксин. Позднее Харингтон и Баргер (1927) расшифровали структуру тироксина и осуществили его синтез. Вопрос о природе гормонов щитовидной железы был поставлен вновь, когда Гросс и Пит-Риверс (1952) открыли в железе и плазме крови соединение с тремя атомами йода - трийодтиронин. Это вещество по физиологическому действию оказалось более сильным и быстродействующим, чем тетрайодтиронин (тироксин).

Структура щитовидной железы. Щитовидная железа - небольшой орган, расположенный на передней поверхности шеи в нижней ее части. Она состоит из двух долей, расположенных вдоль боковых частей дыхательного горла. Как правило, правая доля железы больше левой. Доли связаны перешейком, лежащим на передней поверхности трахеи (Рисунок 3).