Принципы и назначение изучения возрастной физиологии

Размещено на http://allbest.ru

Введение

Предмет возрастной физиологии. Физиология -- наука о функциях живого организма как единого целого, о процессах, протекающих в нем, и механизмах его деятельности.

Возрастная физиология является самостоятельной ветвью физиологии. Она изучает особенности жизнедеятельности организма в различные периоды онтогенеза, функции органов, систем органов и организма в целом по мере его роста и развития, своеобразие этих функций на каждом возрастном этапе.

Возрастная физиология как учебный предмет. Возрастную физиологию как науку не следует отождествлять с курсом возрастной физиологии, являющимся учебной дисциплиной в вузах. Задача возрастной физиологии как науки -- познавать и открывать новое, ее задача как учебного предмета -- сообщить студентам известные знания и методы, созданные наукой.

Предмет курса возрастной физиологии. Курс возрастной физиологии -- это самостоятельная учебная дисциплина, предметом которой является изучение физиологических особенностей детей и подростков, закономерностей их становления в процессе индивидуального развития и особенностей реакции физиологических функций на педагогические воздействия.

1. Значение возрастной физиологии для педагогики и учебно-воспитательного процесса

Главный акцент в курсе возрастной физиологии делается на тех теоретических материалах физиологической науки, которые имеют наибольшее значение в практической деятельности учителей и воспитателей. К числу таких вопросов прежде всего следует отнести закономерности высшей нервной деятельности детей и подростков и функциональные особенности их нервной системы.

Задачи курса возрастной физиологии. В числе основных задач курса возрастной физиологии необходимо назвать следующие.

1. Дать необходимые для работы педагога знания анатомо-физиологических особенностей детей и подростков.

2. Сформировать правильное диалектическое понимание основных биологических закономерностей развития организма детей и подростков.

3. Ознакомить с условно-рефлекторными основами процессов обучения и воспитания детей и подростков.

4. Ознакомить с физиологическими механизмами таких сложных психических процессов, как ощущение, восприятие, внимание, память, мышление и физиологическими основами речи и эмоциональных реакций.

5. Развить у будущих учителей умение использовать знания морфофункциональных особенностей организма детей и подростков и физиологии их высшей нервной деятельности при организации учебно-воспитательной работы и анализе педагогических процессов и явлений.

Физиология (от греч. physis - природа и logos - наука) - наука о функциях живого организма как единого целого, о процессах, протекающих в нем, и механизмах его деятельности.

Дисциплина «возрастная физиология и школьная гигиена» относится к важнейшим разделам биологии, целью изучения которой является функционально-анатомический подход в свете эволюционной теории, раскрытие причинно-следственных отношений в развитии и строении организма ребенка, что создает рациональные предпосылки формирования научной основы здорового образа жизни. Развивающийся организм ребенка - есть комплекс различных структур, находящихся между собой в многообразных и сложных взаимоотношениях и с биологической точки зрения - это продукт длительного процесса развития, движущей силой которого является качественное изменение условий существования.

Наука об организме ребенка - это самый трудный раздел науки о человеке. Если зрелый организм взрослого человека представляет собой относительно однородную систему сложных функций, то в отношении организма ребенка такое рассуждение неправомочно. Даже само слово - ребенок - требует обязательного пояснения, о каком возрасте ребенка идет речь. Еще в 1847 г. С.Ф. Хотовицкий говорил, что "организм ребенка (в отличие от взрослого) заключается не в меньшей величине органов, но в особенности строения органов и их функций".

Возрастная анатомия и физиология является отдельной и значительной ветвью анатомии и физиологии человека и животных, которая изучает возрастные особенности структуры, функции и регуляции деятельности каждого органа, его взаимосвязей с другими органами и возрастных особенностей функционирования детского организма.

Возрастная физиология и школьная гигиена изучает особенности строения и жизнедеятельности организма в различные периоды онтогенеза функции органов, систем органов, своеобразие функций на каждом возрастном этапе.

Школьная гигиена - наука, изучающая взаимодействие организма с внешней средой с целью разработки на этой основе гигиенических нормативов и требований, направленных на охрану и укрепление здоровья, гармоничное развитие и совершенствование функциональных возможностей организма детей и подростков.

Цель преподавания «возрастной физиологии и школьной гигиены» - дать студентам общие закономерности и особенности роста и развития детского организма; научить различать норму от патологии и использовать механизмы компенсации и адаптации для коррекции аномального развития ребенка; учить дифференцированному подходу с учетом особенностей строения и функции детского организма; научить студентов физиолого-гигиеническим основам организации учебно-воспитательного процесса, режима труда и отдыха учащихся с тем, чтобы под их руководством в будущей педагогической деятельности каждый школьник овладел минимумом знаний в области гигиены и медицины, зная свой организм и умея поддерживать его в порядке.

«Возрастная физиология и школьная гигиена» является также базой для изучения психологии, педагогики, спецпсихологии и спецпедагогики и вместе с этими науками формирует возрастную анатомию, физиологию и школьную гигиену существенным звеном, естественно-научной основой всей системы педагогического образования.

Для дефектологов, работников специальных вспомогательных учреждений знание морфофункциональных особенностей организма ребенка особенно важно, так как именно в период становления, при неправильной организации условий жизни, особенно легко возникают различные патологические нарушения функций нервной системы, опорно-двигательного аппарата, сердечно-сосудистой системы и др.

«Возрастная физиология и школьная гигиена», как функционально-теоретическая дисциплина медико-биологической подготовки работников специальных дошкольных и детских учреждений, обеспечивает знанием объекта будущей деятельности специалистов, содействует формированию научных представлений по вопросам понимания строения, формы и функций развивающегося детского организма при воздействии различных факторов окружающей среды, дает целостное представление о закономерностях конструкции тела ребенка в целом и составляющих его частей, прививает необходимые практические навыки, а также обеспечивает теоретическую базу для успешного изучения дисциплин, связанных с практической деятельностью.

Необходимость для педагогов и воспитателей знания возрастных особенностей функционирования организма ребенка неоднократно подчеркивалась учеными.

«Первое, что должен знать педагог, писала Н.К. Крупская - это строение и жизнь человеческого тела _ анатомию и физиологию человеческого тела и его развитее. Без этого нельзя быть хорошим педагогом, правильно растить ребенка»

Педагогическая эффективность воспитания и обучения находится в тесной зависимости от того, в какой мере учитываются анатомо-физиологические особенности детей и подростков, периоды развития, для которых характерна наибольшая восприимчивость к воздействию тех или иных факторов, а также периоды повышенной чувствительности и пониженной сопротивляемости организма. Знание физиологии ребенка необходимо при физическом воспитании для определения эффективных методов обучения двигательным действиям на уроках физической культуры, для разработки методов формирования двигательных навыков, развития двигательных качеств, для определения содержания физкультурно-оздоровительной работы в школе. Важное значение возрастная физиология имеет для понимания возрастных особенностей психологии ребенка. Объективное изучение функций мозга детей разного возраста позволяет выявить механизмы, определяющие специфику осуществления психических и психофизиологических функций на разных этапах развития детского организма, установить этапы, наиболее чувствительные к корригирующим педагогическим воздействиям, направленным на развитие таких важных для педагогического процесса функций, как восприятие информации, внимание, познавательные потребности.

2. Структура нейронов

Нейроны, или нейроциты, различных отделов нервной системы значительно отличаются друг от друга по функциональному значению и морфологическим особенностям.

В зависимости от функции нейроны делятся на:

- рецепторные (чувствительные, афферентные) - генерируют нервный импульс под влиянием различных воздействий внешней или внутренней среды организма;

- вставочные (ассоциативные) - осуществляют различные связи между нейронами;

- эффекторные (эфферентные, двигательные) - передают возбуждение на ткани рабочих органов, побуждая их к действию.

Характерной чертой для всех зрелых нейронов является наличие у них отростков. Эти отростки обеспечивают проведение нервного импульса по телу человека из одной его части в другую, подчас весьма удаленную, и потому длина их колеблется в больших пределах - от нескольких микрометров до 1-1,5 м.

По функциональному значению отростки нейронов делятся на два вида. Одни выполняют функцию отведения нервного импульса обычно от тел нейронов и называются аксонами или нейритами. Нейрит заканчивается концевым аппаратом или на другом нейроне, или на тканях рабочего органона мышцах, железах.

Второй вид отростков нервных клеток называется дендритами. В большинстве случаев они сильно ветвятся, чем и определяется их название. Дендриты проводят импульс к телу нейрона.

По количеству отростков нейроны делятся на три группы:

- униполярные - клетки с одним отростком;

- биполярные - клетки с двумя отростками;

- Мультиполярные - клетки, имеющие три и больше отростков.

Мультиполярные клетки наиболее распространены у млекопитающих животных и человека. Из многих отростков такого нейрона один представлен нейритом, тогда как все остальные являются дендритами.

Биполярные клетки имеют два отростка - нейрит и дендрит. Истинные биполярные клетки в теле человека встречаются редко. К ним относятся часть клеток сетчатки глаза, спирального ганглия внутреннего уха и некоторые другие. Однако по существу своего строения к биполярным клеткам должна быть отнесена большая группа афферентных, так называемых псевдоуниполярных нейронов краниальных и спинальных нервных узлов. Псевдоуниполярными они называются потому, что нейрит и дендрит этих клеток начинается с общего выроста тела, создающего впечатление одного отростка, с последующим Т-образным делением его.

Истинных униполярных клеток, то есть клеток с одним отростком - нейритом, в теле человека нет.

Нейроны человека в подавляющем большинстве содержат одно ядро, расположенное в центре, реже - эксцентрично. Двуядерные нейроны и тем более многоядерные встречаются крайне редко, например: нейроны в предстательной железе и шейке матки. Форма ядер нейронов округлая. В соответствии с высокой активностью метаболизма хроматин в их ядрах диспергирован. В ядре имеется 1, а иногда 2 и 3 крупных ядрышка.

В соответствии с высокой специфичностью функциональной активности нейронов они имеют специализированную плазмолемму, их цитоплазма богата органеллами. В цитоплазме хорошо развита эндоплазматическая сеть, рибосомы, митохондрии, комплекс Гольджи, лизосомы, нейротубулы и нейрофиламенты.

Плазмолемма нейронов, кроме функции, типичной для цитолеммы любой клетки, характеризуется способностью проводить возбуждение. Сущность этого процесса сводится к быстрому перемещению локальной деполяризации плазмолеммы по ее дендритам к перикариону и аксону.

Обилие гранулярной эндоплазматической сети в нейроцитах соответствует высокому уровню синтетических процессов в цитоплазме и, в частности, синтеза белков, необходимых для подержания массы их перикарионов и отростков. Для аксонов, не имеющих органелл, синтезирующих белок, характерен постоянный ток цитоплазмы от перикариона к терминалям со скоростью 1-3 мм в сутки. Это медленный ток, несущий белки, в частности ферменты, необходимые для синтеза медиаторов в окончаниях аксонов. Кроме того, существует быстрый ток (5-10 мм в час), транспортирующий главным образом компоненты, необходимые для синоптической функции. Помимо тока веществ от перикариона к терминалам аксонов и дендритов наблюдается и обратный (ретроградный) ток, посредством которого ряд компонентов цитоплазмы возвращается из окончаний в тело клетки. В транспорте веществ по отросткам нейроцитов участвуют эндоплазматическая сеть, ограниченные мембраной пузырьки и гранулы, микротрубочки и актиномиозиновая система цитоскелета.

Комплекс Гольджи в нервных клетках определяется как скопление различных по форме колечек, извитых нитей, зернышек. Клеточный центр чаще располагается между ядром и дендритами. Митохондрии расположены как в теле нейрона, так и во всех отростках. Особенно богата митохондриями цитоплазма нейроцитов в концевых аппаратах отростков, в частности в области синапсов.

Основные свойства нейрона -- возбудимость и проводимость.

Возбудимость присуща клеткам всех тканей. Но у нервных клеток она очень высока. Раздражения вызывают в клетке ответную реакцию. Способность воспринимать раздражения и отвечать на них называется возбудимостью.

Раздражение вызывает в нейроне сложный процесс -- возбуждение. Оно мгновенно охватывает весь нейрон, а затем распространяется на все нервыные клетки, с которыми соприкасается этот нейрон. Способность нейрона передавать возбуждение называется проводимостью. Из центральной нервной системы к органам передают возбуждение центробежные нейроны.

От органона в центральную нервную систему оно проводится по центростремительным нейронам. Тела нейронов лежат преимущественно в центральной нервной системе. Они серого цвета и образуют серое вещество головного и спинного мозга.

Возбуждение проводится с различной скоростью: от 0,5 до 120 м/сек. Быстрее всего оно передается к мышцам. Если в мышцу поступает поток нервных импульсов, то она сокращается.

При ходьбе мышцы ног попеременно сокращаются и расслабляются. Расслабление мышц происходит под влиянием торможения. В том случае, когда синапсы задерживают нервные импульсы, развивается процесс торможения. Нервные импульсы не доходят до мышцы и она расслабляется.

3. Свойства нервных волокон

Как всякая возбуждаемая ткань нервное волокно обладает рядом свойств: возбудимостью, лабильностью и проводимостью (изолированным и двухсторонним проведением импульсов) и другими свойствами.

Возбудимость. Разные нервные волокна обладают различной возбудимостью. Мякотные нервные волокна обладают более высокой возбудимостью, по сравнению с безмякотными.

Лабильность. Мякотные нервные волокна обладают более высокой лабильностью по сравнению с другими нервными образованиями. В чувствительных нервных волокнах частота разряда может достигать 1000 и более импульсов в 1 сек. Очень низкая лабильность у безмякотных волокон.

Изолированное проведение возбуждения. Несмотря на то, что нерв состоит из многих пучков нервных волокон, возбуждение по каждому волокну распространяется изолированно, не переходя на соседнее. Это обеспечивается наличием миелиновой оболочки, которая (как указано выше) обладает хорошими изолирующими свойствами, как и любая другая оболочка.

В безмякотном волокне возбуждение распространяется медленно, потенциалы действия небольшие, хотя оболочка волокна тонкая, импульсы все равно передаются изолированно.

Физиологическая и анатомическая непрерывность является обязательным условиям для проведения импульсов по нервному волокну. Возбуждение может проводиться только по целому, неповрежденному нервному волокну. При повреждении оболочки нарушается изолированное проведение. При перерезке нерва, его сдавливании, сильном растягивании или отравлении (мышьяк, новокаин) импульсы не распространяются.

Двустороннее проведение возбуждения. Возбуждение по нервному волокну может распространяться в обе стороны. В пределах каждого нейрона импульсы возбуждения распространяются по нервному волокну в обе стороны с одинаковой скоростью от раздражаемого участка.

Скорость проведения возбуждения. Распространение возбуждения по нервному волокну заключается в последовательном возникновении и исчезновении потенциала действия (круговых токов) на протяжении нервного волокна.

Такое непрерывное проведение импульсов характерно для безмякотных нервных волокон. В мякотных нервных волокнах возбуждение распространяется скачкообразно (сальтораторно), перескакивая от одного перехвата Ранвье к другому, т.к. круговые толки могут возникать лишь между двумя перехватами Ранвье (возбужденным и невозбужденным). Прерывистый механизм передачи импульсов по миелиновому волокну имеет преимущество перед-непрерывным, т.к. обеспечивает большую скорость проведения, меньший расход энергии и повышенную надежность (вследствие высокой плотности тока на перехватах Ранвье). Так как длина межперехватных участков пропорциональна диаметру нервного волокна, то чем тоньше осевой цилиндр, тем длиннее участки волокна между перехватами Ранвье, следовательно, выше скорость проведения импульса возбуждения. Мякотные волокна типа А проводят возбуждение со скоростью от 5 до 120 м/с, а в мякотных волокнах типа В скорость проведения возбуждения колеблется от 3 до 18 м/с. В безмякотных нервных волокнах типа С - от 0,5 до 3 м/с, в скелетных мышечных волокнах - до 5 м/с.

Обмен веществ в нервном волокне. Интенсивность обмена веществ в нервных волокнах в состоянии покоя невысокая. В состоянии покоя для получения энергии в нервном волокне в основном расщепляется глюкоза и в незначительном количестве жиры и белки.

При возбуждении в нервном волокне обмен веществ увеличивается, возрастает потребление кислорода и выделение углекислоты, а также тепла. Например, седалищный нерв лягушки в покое выделяет 0,008 мг СО2 и 4,14*10-3 кал на 1 г нерва в минуту, а при раздражении на 16% увеличивается выделение СО2.

Утомление нерва. Низкий расход энергии и интенсивные процессы ресинтеза богатых энергией фосфорных соединений (АТФ и креатинфосфата) лежат в основе малой утомляемости нервных волокон. В опытах Н.Е. Введенского (1884) нерв подвергался непрерывному раздражению индукционным током на протяжении многих часов без заметного ослабления действия нерва на мышцу.

В целом организме малой утомляемости нервных волокон способствует тот факт, что частота импульсации из нервных центров (50 - 100 имп/с) на периферию значительно ниже предельных возможностей волокон генерировать импульсы, т.е. лабильность нервных волокон значительно выше лабильности тела нервной клетки.

Это и создает благоприятные условия для выполнения нервных волокном его основной функции - проведение (передачу) нервных импульсов (информации) в клетку и из тела клетки.

4. Понятие о раздражении и раздражителях, о возбудимости, возбуждении, торможении

Раздражимость - это способность клеток, тканей, организма в целом переходить под воздействием факторов внешней или внутренней среды из состояния физиологического покоя в состояние активности. Состояние активности проявляется изменением физиологических параметров клетки, ткани, организма, например изменением метаболизма.

Возбудимость - это способность живой ткани отвечать на раздражение активной специфической реакцией - возбуждением, т.е. генерацией нервного импульса, сокращением, секрецией. Т.е. возбудимость характеризует специализированные ткани - нервную, мышечные, железистые, которые называются возбудимыми. Возбуждение - это комплекс процессов реагирования возбудимой ткани на действие раздражителя, проявляющийся изменением мембранного потенциала, метаболизма и т.д. Возбудимые ткани обладают проводимостью. Это способность ткани проводить возбуждение. Наибольшей проводимостью обладают нервы и скелетные мышцы.

Раздражитель - это фактор внешней или внутренней среды действующий на живую ткань.

Процесс воздействия раздражителя на клетку, ткань, организм называется раздражением.

Все раздражители делятся на следующие группы:

1.По природе

а) физические (электричество, свет, звук, механические воздействия и т.д.)

б) химические (кислоты, щелочи, гормоны и т.д.)

в) физико-химические (осмотическое давление, парциальное давление газов и т.д.)

г) биологические (пища для животного, особь другого пола)

д) социальные (слово для человека).

2.По месту воздействия:

а) внешние (экзогенные)

б) внутренние (эндогенные)

3.По силе:

а) подпороговые (не вызывающие ответной реакции)

б) пороговые (раздражители минимальной силы, при которой возникает возбуждение)

в) сверхпороговые (силой выше пороговой)

4.По физиологическому характеру:

а) адекватные (физиологичные для данной клетки или рецептора, которые приспособились к нему в процессе эволюции, например, свет для фоторецепторов глаза).

б) неадекватные

Если реакция на раздражитель является рефлекторной, то выделяют также:

а) безусловно-рефлекторные раздражители

б) условно-рефлекторные

физиология возбудимость нервный рефлекторный

5. Понятия возбуждения и торможения

Функционирование условно рефлекторного механизма базируется на двух основных нервных процессах: возбуждения и торможения. Достаточно сильное раздражение органа приводит его в активное деятельное состояние - возбуждение.

Возбуждение - свойство живых организмов, активный ответ возбудимой ткани на раздражение. Основная функция нервной системы, направленная на реализацию того или иного способа активации организма. Оно проявляется в мгновенных и существенных сдвигах в процессах обмена веществ, то есть может происходить только в живых клетках. Первый и притом обязательный признак возникшего возбуждения - электрическая реакция на результат изменений электрического заряда поверхностной мембраны клеток. Затем наступает специфическая для каждого органа реакция, чаще всего выражающаяся во внешней работе: мышца сокращается, железа выделяет сок, в нервной клетке возникает импульс.

Возбудимость, то есть способность в ответ на раздражение приходить в состояние возбуждения, - одно из основных свойств живой клетки. Исчезновение возбудимости означает прекращение рабочих функций, а в конечном счете, и жизни.

Вызвать состояние возбуждения можно различными раздражителями, например механическими (укол булавкой, удар), химическими (кислота, щелочь), электрическими. Наименьшая сила раздражения, достаточная для того, чтобы вызвать минимальное возбуждение, называется порогом раздражения.

По мере укрепления условного рефлекса происходит усиление тормозного процесса.

Торможение - активный, неразрывно связанный с возбуждением процесс, приводящий к задержке деятельности нервных центров или рабочих органов. В первом случае торможение называется центральным, во втором -периферическим.

В зависимости от природы физиологического механизма, лежащего в основе тормозного эффекта на условнорефлекторную деятельность организма, различают безусловное (внешнее и запредельное) и условное (внутреннее) торможение условных рефлексов.

Торможение безусловное - разновидность коркового торможения. В отличие от условного торможения наступает без предварительной выработки. Включает в себя: 1) индукционное (внешнее) торможение; 2) запредельное (охранительное) торможение.

Внешнее торможение условного рефлекса возникает под действием другого постороннего условного или безусловного раздражителя. Когда под влиянием какого-нибудь изменения внешней или внутренней среды в коре больших полушарий возникает достаточно сильный очаг возбуждения, то вследствие отрицательной индукции, возбудимость других ее пунктов оказывается пониженной - в той или иной степени в них развивается тормозное состояние.

Индукционное (внешнее) торможение - экстренное прекращение условнорефлекторной деятельности под воздействием посторонних стимулов, биологическое значение его - преимущественное обеспечение ориентировочной реакции на неожиданно возникший раздражитель. Примером такого торможения может служить следующий опыт.

Размещено на Allbest.ru