История развития физиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Сельского Хозяйства Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Государственный Аграрный Университет Северного Зауралья

Институт Биотехнологии и Ветеринарной Медицины

РЕФЕРАТ

По Физиологии

На теме “История развития физиологии”

Выполнил: Студент Юлдашев А.Э

Проверила: доцент Пашаян С.А.

Тюмень 2013



1. История развития физиологии

Физиология возникла в глубокой древности из потребностей медицины, так как для предупреждения болезней и лечения людей необходимо было знать строение организма и функции органов. Поэтому анатомию и физиологию изучали врачи древней Греции и Рима. Физиологические познания древних ученых основывались главным образом на догадках, вивисекции производились очень редко и поэтому многие заключения о функциях тела были неточными или ошибочными.

Немногочисленные физиологические факты, полученные учеными древнего мира, намеренно замалчивались до XIV-XV вв. во времена феодализма, а идеалистические умозрительные предположения древних о существовании души, не зависимой от тела, были канонизированы во всех религиозных верованиях и утверждались как непреложные истины. В средние века религиозные догмы насаждались насильственно, а научные знания жестоко искоренялись. Католическая церковь запрещала вскрывать трупы, без чего невозможны т очные знания строения организма. В средние века религия привела к застою экспериментальную науку и нанесла огромный вред ее развитию.

Возрождение анатомии и физиологии началось с крушением феодального общества. А. Везалий (1514-1564) был не только основателем современной анатомии человека, но и проводил вивисекции на собаках, позволившие установить важные факты. М. Сервет (1509 или 1511-1553) подробно изучил малый круг кровообращения, изменение крови в легких и предположил существование в них капилляров. За свои смелые научные воззрения, направленные против религии, М. Сервет был сожжен церковниками.

Анатом Фабриций (1537-1619) обнаружил клапаны в венах.

Английский врач Уильям Гарвей (1578-1657) открыл большой круг кровообращения в острых опытах на животных и Путем наблюдений на людях. Он строил свои выводы на результатах вивисекции животных, поэтому его научный труд является физиологическим и считается началом современной экспериментальной физиологии.

В первой половине XVII в. естествоиспытатель и философ Рене Декарт (1596-1650), проводя вивисекции на животных и наблюдения на людях, изучал роль сердца и пищеварение. Главное его открытие в физиологии -- схема безусловного рефлекса ни основе изучения акта мигания при прикосновении к роговице.

Идея Декарта о рефлексе получила дальнейшее развитие и трудах чешского ученого И. Прохаски (1749-1820).

Важный вклад в физиологию внес итальянский физиолог и физик Л. Гальвани (1737-1798) -- один из основателей теории электричества. Он открыл возникновение электрического тока и нервах и мышцах лягушки при одновременном соприкосновении их с двумя разнородными металлами (железом и медью), что вызывало сокращение мышц, а затем доказал существование электричества в нервах. Итальянский физик и физиолог А. Вольта (1745-1827) разъяснил, что при одновременном соприкосновении нервов и мышц с двумя разнородными металлами действует внешний электрический ток, а не собственное электричество. Он показал, что электрический ток возбуждает органы чувств, нервы и мышцы. Таким образом, Гальвани и Вольта стали основателями электрофизиологии, получившей дальнейшее развитие в трудах немецкого физиолога Дюбуа-Реймона (1818-1896) и др.

Большое значение для физиологии имели биохимические исследования пищеварительных ферментов и роли ферментов в синтезе белков, проведенные А. Я. Данилевским (1838-1923).

Прогресс физиологии в XIX в. был основан на успехах физики и химии, приложенных к исследованию функций организма и его химического состава и сочетавшихся с вивисекцией. Это направление получило большое развитие.

Ч. Белл (1774-1842) и Ф. Мажанди (1783-1855) доказали, что центростремительные (чувствительные) и центробежные нервные волокна существуют раздельно. Ч. Белл обнаружил чувствительность мышц и утверждал существование нервного, рефлекторного кольца между мозгом и скелетной мышцей.

Ф. Мажанди доказал влияние нервной системы на регуляцию обмена веществ в органах и тканях -- трофическую функцию нервной системы. Ученик Мажанди Клод Бернар (1813-1878) сделал много важных физиологических открытий: им показано пищеварительное значение слюны и поджелудочного сока, обнаружены синтез углеводов в печени и роль ее в поддержании уровня сахара в крови, роль нервной системы в углеводном обмене и в регуляции просвета кровеносных сосудов, открыты функции многих нервов, изучены давление крови, газы крови, электрические токи нервов и мышц и многие другие вопросы.

К. Бернар считал, что большинство важнейших функций организма регулируется нервной системой.

Значительный вклад в физиологию внесли в прошлом веке также И. Мюллер (1801-1858) и его школа. Ему принадлежат многочисленные исследования по анатомии, сравнительной анатомии, гистологии, эмбриологии, по физиологии органов чувств, голосового аппарата и рефлексам. Его ученик Г. Гельмгольц (1821-1894) сделал важные открытия в области физики, физиологии зрения и слуха, нервной и мышечной систем.

Для развития современной физиологии большое значение имеют исследования о природе нервного процесса (А. Ходжкин, А. Хаксли и др.), о закономерностях функционирования нервной системы (Ч. Шеррингтон, Р. Магнус, Д. Экклс и др.) и органов чувств (Р. Гранит), об активных веществах, участвующих в передаче нервного процесса (Г. Дейл, Д. Нахмансон, М. Бакк и др.), о функциях мозгового ствола (Г. Мэгун, Г. Моруцци и др.), головного мозга (Ю. Конорский), сердечнососудистой системы (В. Старлинг, К. Уиггерс, К. Гейманс и др.), о пищеварении (И. М. Бэйлисс, А. Айви и др.), деятельности ночек (А. Кешни, A. Ричардс и др.).

2. Русская физиология

В России физиология зародилась в XVIII в. Физиологические эксперименты производили B. Ф. Зуев (1754-1794), А. М. Филомафитский (1807-1849) и др. Первый отечественный учебник физиологии написал Д. М. Велланский (1773-1847). Вначале изучались физиология дыхания, крови и кровообращения, движения, а затем основным направлением стало исследование функций разных отделов нервной системы (Д. Н. Орловский, 1821 -- 1856; А. А. Соколовский, 1822--1891 и др.).

Основателем отечественной школы физиологии был И. М. Сеченов (1829-1905). В 1862 г. он открыл торможение в нервных центрах, а в 1868 г. -- суммацию возбуждения в них. Он один из первых проводил электрофизиологические исследования нервной системы. В труде И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» излагается основная идея рефлекторной теории.

Рефлекторная теория И. М. Сеченова получила развитие в трудах И. П. Павлова (1849-1936), а также его непосредственных учеников -- Н. Е. Введенского (1852-1922), А. Ф. Самойлова (1867-1930) и др.

Выдающиеся открытия в физиологии нервной системы сделали учителя И. П. Павлова, И. Ф. Цион (1842-1912) и Ф. В. Овсянников (1827-1906).

И. Ф. Цион совместно с К. Людвигом открыл центростремительный нерв, вызывающий замедление работы сердца и расширение кровеносных сосудов. Он обнаружил нервы, ускоряющие работу сердца; сосудосуживающее действие чревного нерва; окончательно доказал, что симпатические нервные волокна выходят из спинного мозга по передним корешкам, и впервые указал на взаимосвязь возбуждения и торможения в нервной системе. Он сформулировал гипотезу о торможении как интерференции двух сталкивающихся волн возбуждения.

Ф. В. Овсянников исследовал регуляцию кровообращения центральной нервной системой.

Первые работы И. П. Павлова также были посвящены регуляции нервной системой работы сердца и кровообращения и изучению трофической функции нервной системы, а затем И. П. Павлов и его ученики впервые детально изучили роль нервной системы в работе пищеварительных желез. Развивая идею И. М. Сеченова о рефлексах головного мозга, И. П. Павлов открыл условные рефлексы. Школа И. П. Павлова вскрыла основные физиологические закономерности работы головного мозга как органа, обеспечивающего соответствие функций организма изменяющимся условиям его существования.

И. П. Павлов исходил из ведущей роли нервной системы во взаимодействии целостного животного организма с внешней средой и в регуляции деятельности всех сто органов. Он экспериментально развил принцип нервизма, состоящий в исследовании влияния нервной системы на все функции организма. Школа И. П. Павлова занимает ведущее место в отечественной физиологии.

Н. Е. Введенский создал теорию единства возбуждения и торможения, их взаимных переходов, провел важные электрофизиологические работы по изучению функций нервов и мышц. Его ученик А. А. Ухтомский (1875-1942) обосновал принцип работы нервных центров -- теорию доминанты, которая является дальнейшим развитием концепций И. П. Павлова и Н. Е. Введенского о взаимоотношениях нервных центров, а также создал представление об усвоении нервной системой ритма раздражений. А. Ф. Самойлов (1867--1930) сделал большой вклад в электрофизиологию и успешно развивал теорию о химических передатчиках нервного процесса.

В исследовании функций животных организмов И. М. Сеченов и И. П. Павлов и их ученики руководствовались идеями Ч. Дарвина. Для отечественной физиологии характерно исследование функции в эволюции, в их фило- и онтогенетическом развитии. Ученик И. П. Павлова Л. А. Орбели (1882-1958) создал современную отечественную эволюционную физиологию, глубоко изучил роль вегетативной нервной системы в деятельности головного мозга, органов чувств и скелетной мускулатуры.

В. М. Бехтерев (1857-1927) развил теорию условных рефлексов в патологии нервной системы людей и в психиатрии и глубоко изучил строение и функции нервной системы. Пользуясь методом условных (сочетательных) рефлексов на людях и животных и операциями на животных, он исследовал влияние внутренних органов на деятельность головного мозга и регуляцию работы внутренних органов головным мозгом.

В изучении влияния головного мозга на внутренние органы первые важные исследования принадлежат В. Я. Данилевскому (1852-1939). Он же один из первых изучил электрические явления в головном мозге.

анатомия мюллер физиология

3. Физиологические открытия и развитие физиологических идей в новейшее время

Успехи современной физиологии основаны на использовании методов биофизики и биохимии.

Тонкие и чрезвычайно точные электронные приборы позволяют изучать функции отдельных клеток и даже отдельных клеточных структур. Например, микроэлектродной методикой непосредственно исследуют жизнедеятельность отдельных нервных клеток, мышечных волокон, рецепторов сетчатки. Это достигается регистрацией электрических явлений (биологических потенциалов), возникающих в процессе обмена веществ в отдельных клетках и их составных частях.

Для отведения биопотенциалов применяют микроэлектроды двух видов: жидкостные (капиллярные) и металлические. Жидкостные микроэлектроды лучше металлических, так как исключают возможность поляризации. Для внеклеточной регистрации биопотенциалов применяют электроды с внешним диаметром 1-4 мкм (микрон, микрометр), а для внутриклеточной -- менее 0,5 мкм. Микроэлектроды вводят на заданную глубину в ткань без нарушения ее функции и соединяют с усилительной и регистрирующей аппаратурой. Точность их введения в глубину органа и клетки, например в нервную клетку головного мозга, достигается стереотаксическим аппаратом. Этот аппарат используется в острых и хронических опытах. Микроэлектроды вводят через втулки, укрепленные в отверстиях, сделанных в черепе, пли через проколы в черепе. Голова прочно фиксируется, специальные устройства позволяют плавно се поворачивать, а микровинты -- продвигать микроэлектроды вглубь мозга с точностью до десятых долей микрона. К стереотаксическим пласт инкам прикрепляют несколько микроэлектродов, вводимых в разные структуры головного мозга посредством микроманипуляторов.

Для микрофизиологических исследований, например для изучения передачи возбуждения с одной нервной клетки на другую или с нервной клетки на мышечную клетку, применяют электронные микроскопы, увеличивающие в сотни тысяч раз. Обычный электронный микроскоп увеличивает в 10 000-15 000 раз и, кроме того, имеет оптическое увеличение негатива в 10 раз. Электронные микроскопы обладают разрешающей способностью в несколько единиц или десятков А (ангстрем равен 0,1 нм (нанометра) или 1*1010 метра).

Существенное значение для развития современной физиологии имеет гистологическая химия, изучающая расположение в определенных гистологических структурах характерных для них химических соединений как в покое, так и при изменениях физиологических функций. Успехи гистологической химии стали возможными благодаря применению электронного микроскопа и тончайших методов химического исследования.

В результате применения электронных приборов сделаны важнейшие открытия современной физиологии. Получены новые факты о функциях разных структур головного мозга в отдельности и в их взаимоотношениях (ретикулярной формации мозгового ствола, лимбической доли, миндалевидных ядер, ядер промежуточного мозга, гипоталамической, или подбугровой, области и др.). Исследовано участие этих структур в образовании условных рефлексов, в эмоциях. Глубоко изучена роль гормонов и химических передатчиков нервного процесса (медиаторов) в деятельности разных отделов центральной и периферической нервной системы, нервно-мышечной и других систем. Установлено их значение в образовании условных рефлексов, в формировании возбуждения, торможения и распространении нервного процесса, в восстановлении (регенерации) нервной системы.

Благодаря развитию тонких биохимических методов открыты ранее неизвестные медиаторы нервной системы, образующиеся в естественных условиях. В результате этих открытий возникла возможность направленно воздействовать на психику.

Таким образом, взаимодействие и взаимная связь физиологии с биологией, математикой, физикой и химией -- основная тенденция ее современного развития.

Физиология -- наука о процессах, протекающих в живых организмах и обеспечивающих их существование в окружающем материальном мире. Физиология раскрывает законы, по которым совершаются функции целостного животного организма, его органов, тканей, клеток и составляющих их структурных единиц. Функция -- результат изменений обмена веществ, совершающихся в организме, его органах и клетках при активном приспособлении к постоянно изменяющимся условиям внешней среды и при одновременном активном воздействии организма на окружающую его среду.

Предмет, метод и задачи

Физиология -- экспериментальная наука. Эксперименты ставятся на лабораторных животных (собаках, кошках, кроликах, лягушках и др.), а также на обезьянах, сельскохозяйственных животных (коровах, свиньях, козах и др.), птицах и здоровых людях.

Для эксперимента на животных обычно производится вивисекция, или живосечение, в двух видах опытов: острых и хронических.

В остром опыте животное наркотизируется или оперируется с целью сделать его неподвижным без соблюдения правил, необходимых для продолжения жизни, и поэтому после опыта животное умерщвляется. В остром опыте у животного оперативным путем обнажаются исследуемые органы, подходящие к ним нервы и кровеносные сосуды.

Некоторые острые опыты ставятся на изолированных органах, тканях, жизнедеятельность которых поддерживается специальными приемами, обеспечивающими нормальный обмен веществ, например пропусканием через проходящие в них кровеносные сосуды крови, обогащенной кислородом, или заменяющих ее растворов (метод перфузии), а в опытах на отдельных клетках (нервных, мышечных и др.) -- помещением клеток в эти растворы.

Недостаток острых опытов состоит в том, что они осуществляются сразу же после повреждения покровных тканей, кровеносных сосудов и нервов, т. е. в неестественных условиях.

В хронических опытах животные заранее подвергаются соответствующей операции в стерильных условиях и после полного выздоровления на них в течение многих лет могут изучаться функции в нормальных условиях жизни. Однако и в хронических опытах могут сказываться отдаленные последствия операции, например смещение соседних органов, рубцы, частичное выключение функции изучаемого органа. В настоящее время телевизионное наблюдение и регистрация важнейших функций у человека и животных производятся посредством радиодатчиков и телеметрических систем на значительных земных и даже космических расстояниях, без всякого ущерба для жизнедеятельности организма.

Радиодатчики, прикрепляемые снаружи или вводимые внутрь (например, радиопилюли), позволяют без нарушения здоровья исследовать в нормальных условиях жизни функции головного мозга, сердца, кровеносных сосудов, дыхательного аппарата, скелетных мышц и других органов человека и животных. Значительно облегчает эксперимент и сокращает его продолжительность использование электронных устройств.

В современной физиологии для изучения функций применяются также модели. Они представляют собой физические аппараты, имитирующие функцию, построенные на основании математических гипотез или теорий, согласно которым по предположению исследователя протекает изучаемый физиологический процесс или осуществляется функция в естественных условиях.

Использование физических моделей, или моделирование, позволяет проверить вне организма правильность физиологической гипотезы или теории и имеет большое значение для поиска новых решений, соответствующих объективным законам природы, по которым осуществляется изучаемый процесс или функция, т. е. для новых открытий физиологических законов. Например, созданы искусственные электронные модели деятельности нервной системы, нервной клетки, органов чувств, скелетной мышцы.

Моделирование имеет огромное практическое значение, так как кибернетические машины используются как орудия умственного и физического труда, а в медицине временно замещают органы. Например, машины для счета, перевода с одного языка на другой, определения скорости наступления и продолжительности двигательной реакции, насыщения крови кислородом, счета эритроцитов, сердечно-легочный аппарат, искусственные почки и др.

Следует, однако, учесть, что кибернетические электронные модели органов весьма существенно упрощают их функции. Главное отличие этих моделей в том, что в них действуют электронные процессы, а в организме происходят сложнейшие физиологические и биохимические процессы.

В физиологии для изучения функций организма человека издавна исследуют аналогичные функции у животных, организм которых является относительно более простой моделью организма человека. Модельными можно считать также опыты изучения деятельности изолированных органов, тканей и клеток. Результаты изучения закономерностей функционирования организма животных используются не только для раскрытия физиологических механизмов функционирования организма человека, но и для создания новых кибернетических машин, используемых в современной технике (бионика).

Новые методы эксперимента, основанные на успехах современном электроники, кибернетики, автоматики, позволяют глубже и полнее изучать физиологические процессы в естественных условиях, открывать новые, ранее не доступные исследователю законы физиологии и даже на длительное время заменять неработающие органы.

Основная задача физиологии -- дальнейшее раскрытие специфических физиологических законов деятельности нервной системы н других систем организма человека и животных, что необходимо для разработки способов управления всеми проявлениями жизни организма, и прежде всего обмена веществ и энергии, психики и поведения.

Следовательно, физиология участвует в выяснении сущности явлений жизни, изучения физики и химии живого, разработке способов управления жизненными процессами, в частности обменом веществ, наследственностью и направленными изменениями организмов.

Физиология имеет цель: 1) исследование законов осуществления нормальных функций в живом организме в зависимости от постоянно изменяющихся и развивающихся условий его жизни и 2) исследование исторического, филогенетического, и индивидуального, онтогенетического, развития функций живого организма и их взаимосвязи.

Открытие законов осуществления нормальных функций организма человека и животных имеет большое теоретическое значение, так как выявляет пути дальнейших плодотворных исследований еще не изученных механизмов деятельности организма, его органов и систем. Особенно важно изучение функций отдельных клеток (клеточный уровень), составных частей клетки (субклеточный уровень) и расположения и строения молекул живого вещества (молекулярный уровень)

4. Кровь

Кровь, лимфа и тканевая жидкость - это внутренняя среда организма. Внутренняя среда организма обладает динамическим постоянством констант - гомеостазом. Гомеостаз - условие независимого существования организма человека. В 1939 году Ланг ввел в науку понятие «система крови» - это органы кроветворения, органы кроверазрушения, периферическая кровь, нейрогуморальный аппарат регуляции.

Эритроциты образуются в красном костном мозге. В нем же осуществляется разрушение эритроцитов, синтез гемоглобина. Разрушение эритроцитов, а также дифференцировка лимфоцитов происходит и в селезенке.

Функции системы крови следующие:

Поддержание гомеостаза.

Транспортная (перенос газов крови, питательных веществ, продуктов их метаболизма).

Терморегуляторная.

Защитная (участие в иммунных реакциях).

Экскреторная (выделительная) и др.

Обмен крови в организме человека составляет 4-6 литров (или 6-8% от массы тела). Всего 40-45% крови движется по сосудам; при нагрузках на организм кровь выходит из кровяных депо (селезенка, печень, легкие), и ее обмен увеличивается.

На каждые 100 частей крови приходится 45% форменных элементов, а 55% - это жидкая часть крови - плазма. Цвет крови различается: артериальная кровь алая, венозная - темно-вишневая. Вязкость крови составляет 5 единиц и зависит от содержания в крови форменных элементов и белков. Плотность крови находится в пределах 1,050-1,060. Важнейшим показателем крови является кислотно-щелочное равновесие - рН крови - 7,36-7,4 единицы. Следовательно, активная реакция крови слабощелочная; рН крови поддерживается в крови буферными системами. Важнейшей из них является гемоглобиновая. Плазма крови на 90-92% состоит из воды, а 8-10% - это ее сухой остаток. В состав плазмы входят белки, глюкоза, минеральные вещества, жиры, небелковые азотсодержащие вещества и др. Плазма, из которой извлечен один из ее белков - фибриноген, называется сывороткой крови. Сыворотка используется для определения групповой принадлежности крови.

Форменные элементы крови (клетки) разделяются на эритроциты, лейкоциты, тромбоциты.

Эритроциты - красные кровяные клетки - это безъядерные высокоспециализированные клетки крови. Их количество составляет от 4» 1012 до 5 «1012 штук в литре крови. Их основная функция - транспортная: перенос кислорода и углекислого газа за счет содержимого эритроцитов - гемоглобина.

Лейкоциты - белые кровяные клетки, имеющие ядро и обладающие амебоидным движением. Их содержание в крови колеблется от 4*109 до 9*109 штук в литре крови. Лейкоциты разделяются на две фракции - зернистые и незернистые. Процентное соотношение зернистых лейкоцитов и незернистых называется лейкоцитарной формулой. Основная функция этих клеток крови - защитная - участие в поддержании иммунитета.

Тромбоциты - красные кровяные пластины - выполняют также защитную функцию, участвуя в механизмах свертывания крови. Их количество в крови здорового человека колеблется от 250 «109 до 400-Ю9 штук в литре крови. Различают процесс свертывания в мелких сосудах, например, капиллярах, и в крупных - артериях, венах. Процесс свертывания крови называется гемостазом. Если гемостаз протекает в капиллярах, то он сводится к кратковременному спазму сосудов, приклеиванию, а затем скучиванию тромбоцитов к месту повреждения сосуда, что приводит к образованию тромбоцитарной пробки. В крупных сосудах гемостаз протекает ферментативным путем в три фазы.

На 1-й фазе при разрушении тромбоцитов выделяется активный фермент тромбопластин. Затем, на 2-й стадии, тромбопластин ускоряет реакции перехода содержащегося в плазме белка протромбина в тромбин. На 3-й стадии под действием тромбина из растворенного в плазме фибриногена образуется нерастворимый фибрин, выпадающий в виде нитей. В нитях фибрина запутываются форменные элементы крови, образуется тромб. Затем происходит уплотнение сгустка путем удаления из него сыворотки. Время свертывания крови в норме составляет от 3 до 5 минут.

В организме человека существуют во взаимодействии две системы: свертывающая и противосвертывающая. Противосвертывающая включает целый ряд химических веществ, ингибирующих все или выборочные фазы свертывания крови. Универсальным противосвертывающим веществом является гепарин. В результате взаимодействия свертывающей и противосвертывающей систем кровь пребывает в жидко-агрегатном состоянии.

Еще в 1901 году австрийский ученый Карл Ландштейнер, смешивая эритроциты с сывороткой крови, обнаружил, что при одних сочетаниях сыворотки и эритроцитов разных людей наблюдается агглютинация (т.е. склеивание эритроцитов), а при других - нет. Это происходит в результате взаимодействия присутствующих в эритроцитах факторов - агглютиногенов - и содержащихся в плазме антител (агглютининов). Ландштейнер установил, что в крови одних людей совсем нет агглютиногенов (I группа, или 0), в крови других - только агглютиноген А (II группа, А), у третьих - только агглютинген В (III группа, В), а четвертая содержит оба агглютиногена. В то же время в крови разных людей существуют либо один, либо два, либо ни одного агглютинина. Никогда не встречаются в крови одного человека в норме одноименные агглютиноген и агглютинин. Таким образом, было описано четыре группы крови.

Учение о группах крови усложнилось в связи с открытием новых систем агглютиногенов. Своеобразным агглютиногеном является также резус-фактор, открытый Ландштейнером в 1940 году. 85% людей имеют этот агглютиноген в крови, а 15% - не имеют. Резус-фактор имеет большое значение в медицинской практике. Изучение крови на резус-фактор теперь обязательно проводят вместе с обычным определением группы крови во избежание резус-конфликта.

Система кровообращения у человека - это сердце и замкнутая система кровеносных сосудов, включающая артерии, вены, капилляры. Кровь движется по сосудам главным образом за счет работы сердца. Сокращаясь, сердце выбрасывает порцию крови (70 мл) в артерии, при расслаблении сердца в него вливается кровь из вен. Масса сердца колеблется в пределах 200-400 г., по объему оно сопоставимо с кулаком, сердце сокращается ритмично. Частота сердцебиений составляет 75 раз в минуту. Объем крови, перекачиваемой сердцем за 1 минуту, составляет 6 л, но может достигать и 30 л/мин, если человек находится в состоянии возбуждения или выполняет большую физическую нагрузку.

Сердце человека состоит из 2 половин - правой и левой. В каждой из них имеются 2 камеры - предсердие и желудочек. Следовательно, сердце у человека - четырехкамерное.

Из левого желудочка артериальная кровь выталкивается в самую крупную артерию - аорту. Аорта дает начало большому кругу кровообращения, назначение которого - питание кровью, богатой кислородом и питательными веществами, всего тела человека. В капиллярах, имеющих микроскопическую величину (2,5-30 мкм), артериальная кровь насыщается углекислым газом и продуктами распада и превращается в венозную. Венозная кровь собирается вначале в мелкие, а затем в крупные вены и, наконец, по двум полным венам возвращается в правое предсердие. Правым предсердием заканчивается большой круг кровообращения. Малый (легочный) круг кровообращения начинается из правого желудочка сердца легочным стволом, затем кровь направляется в легкие. В легких, благодаря газообмену, венозная кровь превращается в артериальную, а затем по четырем легочным венам возвращается в левое предсердие, а оттуда - в левый желудочек сердца. Таким образом, благодаря сокращениям сердца, кровь поступает в артерии, вены, капилляры. Последние образуют густую сеть длиной 200 000 км.

Сердечная мышца обладает целым рядом физиологических свойств (например, автоматией), исследовать которые можно с помощью различных физиологических методов, самым традиционным из которых является электрокардиография. Методика представляет собой снятие электрических потенциалов сердца с поверхности тела. Регистрация электрокардиограммы производится в стандартных (от конечностей) и грудных отделах.

Особенности кровотока в артериях, венах, капиллярах изучает специальный раздел физиологии - гемодинамика. Одним из методов, применяемых в гемодинамике, является регистрация артериального давления. В нормальных условиях у взрослого человека максимальное (систолическое) давление составляет 110-125 мм рт. ст., а минимальное (диастолическое) - 70-85 мм рт. ст.

Физиология органов дыхания - обеспечение тканей организма человека кислородом и освобождение их от углекислого газа. Наряду с этим органы дыхания участвуют в голосообразовании, обонянии и других функциях. В дыхательной системе выделяют органы, которые выполняют воздухопроводящую (полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи) и газообменную функции (легкие). В процессе дыхания атмосферный кислород связывается Кровью и доставляется в клетки и ткани организма. Внутри клеточное дыхание обеспечивает освобождение энергии, необходимой для поддержания процессов жизнедеятельности. Образующийся при этом углекислый газ (С02) переносится кровью к легким и удаляется с выдыхаемым воздухом.

Поступление воздуха в легкие (вдох) является результатом сокращения дыхательных мышц и увеличения объема легких. Выдох происходит вследствие расслабления дыхательных мышц. Следовательно, дыхательный цикл складывается из вдоха и выдоха. Дыхание происходит непрерывно вследствие нервных импульсов, поступающих из дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозгу. Дыхательный центр обладает автоматией, но его работа контролируется корой больших полушарий.

Эффективность внешнего дыхания может быть оценена по величине легочной вентиляции, т.е. по объему воздуха, проходящего через дыхательные пути. Взрослый человек за один дыхательный цикл вдыхает и выдыхает в среднем около 500 см3 воздуха. Этот объем называется дыхательным. При дополнительном (после нормального вдоха) максимальном вдохе можно вдохнуть еще 1500-2000 см3 воздуха. Это дополнительный объем вдоха. После спокойного выдоха можно дополнительно выдохнуть еще около 1500-3000 см3воздуха. Это дополнительный объем выдоха. Жизненная емкость легких равна суммарной величине дыхательного и дополнительного объемов вдоха и выдоха (3-5 литров). Определение жизненной емкости легких производят методом спирометрии.

Пищеварительная система состоит из пищеварительной трубки (длиной 8-9 м) и тесно связанных с нею крупных пищеварительных желез - печени, поджелудочной железы, слюнных желез (крупных и мелких). Пищеварительная система начинается полостью рта и заканчивается задним проходом. Сущность пищеварения состоит в физической и химической переработке пищи, в результате которой становится возможным всасывание питательных веществ через стенки пищеварительного тракта и поступление их в кровь или лимфу. К питательным веществам относятся белки, жиры, углеводы, вода, минеральные вещества. В пищеварительном аппарате происходят сложные физико-химические превращения пищи: от формирования пищевого комка в ротовой полости до всасывания и удаления непереваренных ее остатков. Эти процессы осуществляются в результате двигательной, всасывающей и секреторной функций аппарата пищеварения. Все эти три пищеварительные функции регулируются нервным и гуморальным (посредством гормонов) путем. Нервный центр, регулирующий функции пищеварения, а также пищевую мотивацию, находится в гипоталамусе (промежуточный мозг), а гормоны большей частью образуются в самом желудочно-кишечном тракте.

В ротовой полости осуществляется первичная химическая и физическая переработка пищи. Так, под действием ферментов слюны - амилазы и мальтазы - происходит гидролиз (расщепление) углеводов при рН (кислотно-щелочном) равновесии 5,8-7,5. Слюноотделение происходит рефлекторно. Оно усиливается, когда мы чувствуем приятные запахи, или, например, при попадании инородных частиц в ротовую полость. Объем слюноотделения составляет 0,5 мл в минуту в состоянии покоя (это облегчает речедвигательную функцию) и 5 мл в минуту во время еды. Слюна также обладает бактерицидными свойствами. Физическая обработка пищи включает размельчение (жевание) и формирование пищевого комка. Кроме того, в ротовой полости происходит формирование вкусовых ощущений. В этом большую роль играет также слюна, которая в данном случае выступает в роли растворителя. Известно четыре первичных вкусовых ощущения: кислое, соленое, сладкое, горькое. Они неравномерно распределяются на поверхности языка.

После глотания пища попадает в желудок. В зависимости от состава пища находится в желудке разное время. Хлеб и мясо перевариваются за 2-3 часа, жиры - 7-8 часов. В желудке из жидких и твердых компонентов пищи постепенно формируется полужидкая кашица - химус. Желудочный сок имеет очень сложный состав, так как является продуктом секреции трех типов желудочных желез. Он содержит ферменты: пепсиногены, расщепляющие белки; липазы, расщепляющие жиры, и др. Кроме того, в состав желудочного сока входят хлористо-водородная кислота (НС1), придающая соку кислую реакцию (0,9-1,5), и слизь (мукополисахариды), предохраняющая стенку желудка от самопереваривания.

Почти полное освобождение желудка происходит через 2-3 часа после приема пищи. При этом он начинает сокращаться в режиме 3 раза в минуту (продолжительность сокращений от 2 до 20 секунд). Желудок ежедневно выделяет 1,5 л желудочного сока.

Пищеварение в 12-перстной кишке отличается еще большей сложностью ввиду того, что туда поступают три пищеварительных сока - желчь, поджелудочный сок и собственный кишечный сок. В 12-перстной кишке химус подвергается действию ферментов, гидролизирующих и жиры, и углеводы, и белки, а также нуклеиновые кислоты; рН при этом составляет 7,5-8,5. Наиболее активны ферменты поджелудочного сока. Желчь облегчает переваривание жиров, превращая их в эмульсию. В 12-перстной кишке подвергаются дальнейшему расщеплению углеводы.

В тонком кишечнике (тощая и подвздошная кишка) сочетаются три взаимосвязанных процесса - полостное (внеклеточное) пищеварение, пристеночное (мембранное) и всасывание. Вместе они представляют собой этапы пищеварительно-транспортного конвейера. Химус продвигается по тонкой кишке со скоростью 2,5 см в минуту и переваривается в ней за 5-6 часов. Кишка сокращается 13 раз в минуту, что способствует перемешиванию и расщеплению пищи. Клетки кишечного эпителия покрыты микроворсинками, представляющими собой выросты высотой 1-2 мкм. Количество их огромно - от 50 до 200 млн. на 1 мм2 поверхности кишечника. Общая площадь кишечника за счет этого возрастает до 400 м2. В порах между микроворсинками адсорбированы ферменты.

В кишечном соке содержится полный набор ферментов, расщепляющих белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты. Эти ферменты осуществляют пристеночное пищеварение. Через микроворсинки происходит и всасывание простых молекул этих веществ в кровь и в лимфу. Так, белки всасываются в кровь в виде аминокислот, углеводы - в виде глюкозы и других моносахаров, а жиры - в виде глицерина и жирных кислот в лимфу и частично в кровь.

Процесс пищеварения заканчивается в толстом кишечнике. Железы толстого кишечника секретируют слизь. В толстом кишечнике благодаря населяющим его бактериям происходит брожение клетчатки и гниение белков. При гниении белков образуется ряд ядовитых продуктов, которые, всасываясь в кровь, обеззараживаются в печени.

Печень выполняет барьерную (защитную) функцию, синтезируя из ядовитых веществ безвредные для организма вещества. В толстом кишечнике завершается активное всасывание воды и формирование каловых масс. Микрофлора (бактерии) толстого кишечника осуществляет биосинтез некоторых биологически активных веществ (например, витаминов группы В и К).

5. Физиология выделения

К выделительным органам относят почки, кожу, потовые, сальные железы, легкие. Органы мочевыделения - это почки, мочеточники, мочевой пузырь, мочеиспускательный канал. Функции почек многообразны:

Участие в регуляции водного баланса организма.

Участие в постоянстве ионного баланса.

Регуляция осмотического давления во внутренней среде организма.

Поддержание кислотно-щелочного равновесия и др.

Однако основная функция почек - экскреторная - удаление из организма вредных и чужеродных для него веществ путем образования и выведения мочи.

Почки находятся в брюшной полости. По форме они напоминают боб, каждая из них весом 120-200 г., длиной 10-12 см, шириной б см, толщиной 3 см. Почки располагаются по обе стороны от позвоночного столба. На вогнутом крае почки имеется углубление - почечные ворота, через которые проходят сосуды, нервы и мочеточник. На разрезе через почку видно, что она состоит из коркового и мозгового вещества.

Мозговое вещество (внутри) представлено 10-15 почечными пирамидками. Корковое вещество расположено снаружи и проникает в мозговое, образуя почечные столбы. В корковом веществе находятся структурно-функциональные элементы почки - нефроны (1 миллион в каждой почке). Нефрон начинается почечным тельцем, состоящим из капсулы и капиллярного клубочка. Капсула переходит в систему канальцев - извитых и прямых. Канальцы, в свою очередь, переходят в собирательную трубочку, которая впадает в сосочковый проток, открывающийся на вершине пирамиды в полость малой почечной чаши. Несколько малых чаш открываются в большую чашу, а 2-3 большие - в почечную лоханку. Почечная лоханка, суживаясь, переходит в мочеточник.

Почки каждую минуту пропускают более 1 литра крови, а всего ими за сутки фильтруется и очищается 1700 л крови. В нефронах происходит процесс мочеобразования путем:

фильтрации (в капсуле нефрона) под давлением;

обратного всасывания (в канальцах);

секреции (в канальцах).

Образовавшаяся моча через мочеточник поступает в мочевой пузырь, где накапливается, а затем через мочеиспускательный канал выводится наружу.

Моча выделяется в количестве 1-1,5 л в сутки. Она светло-желтого цвета, кислотно-щелочное равновесие (рН) колеблется от 4,5 до 8 единиц. Моча содержит вредные продукты метаболизма: мочевину, мочевую кислоту, аммиак, а также воду и неорганические вещества и пигмент урохром. В норме у здорового человека не должны содержаться в моче глюкоза и белок. Это может быть связано с различными заболеваниями (сахарный диабет, нефрит и др.).

6. Железы внутренней секреции

Наряду с нервной регуляцией функций в организме человека существует гормональная регуляция с помощью биологически активных веществ - гормонов. Деятельность нервной и гормональной регуляции взаимосвязана. Гормоны в организме человека влияют на следующие процессы:

обмен веществ и энергии;

рост, развитие;

размножение;

адаптация.

Гормоны - это биологически активные вещества, вырабатываемые специальными железами внутренней секреции, поступающие в кровь и изменяющие функции органов - мишеней.

Гормоны обладают следующими свойствами:

образуются специальными клетками эндокринных желез;

обладают высокой биологической активностью;

поступают в кровь;

действуют на расстоянии от места образования - дистанционно;

большинство их не обладает видовой специфичностью;

быстро разрушаются.

Все железы внутренней секреции делятся на центральные и периферические.

К центральным железам относятся гипофиз (ведущая железа внутренней секреции), эпифиз и гипоталамус (структура промежуточного мозга). Периферические железы делятся на гипофиззависимые и гипофизнезависимые. К гипофиззависимым железам относят щитовидную железу, корковое вещество надпочечников, половые железы. К гипофизнезависимым железам относят паращитовидные железы, поджелудочную железу, тимус (вилочковую железу) и мозговое вещество надпочечников. Необходимо отметить, что половые железы и поджелудочная железа являются смешанными, так как имеют и внешнесекреторную, и внутрисекреторную части.

В организме человека имеются и отдельные гормон-продуцирующие клетки, находящиеся, например, в органах желудочно-кишечного тракта или тканях.

Гипофиз является ведущей железой внутренней секреции. Он находится на основании мозга и имеет три доли: переднюю (аденогипофиз), промежуточную, заднюю (нейрогипофиз). Гипофиз связан с гипоталамусом и составляет с ним вместе единую гипоталамо-гипофизарную систему.

В передней доле (аденогипофизе) вырабатываются гормон роста и группа так называемых тропных гормонов, оказывающих влияние на щитовидную железу, половые железы, надпочечники. Средняя (промежуточная) доля вырабатывает гормон, влияющий на пигментообразующую функцию кожи. В задней доле (нейрогипофизе) образуются два гормона, влияющие на функции почек и матки и реализующие свое действие через гипоталамус.

Внутрисекреторная функция эпифиза связана с регуляцией половых функций организма. Разрушение эпифиза приводит к преждевременному половому созреванию.

Функция этой железы связана с регуляцией биологических ритмов в организме человека.

Щитовидная железа регулирует различные виды обмена веществ, а также влияет на энергетический обмен. Особенностью щитовидной железы является ее способность активно извлекать йод из плазмы крови.

Каждый надпочечник состоит из коркового и мозгового вещества. Образование гормонов коры надпочечников находится под влиянием гипофиза. Кортикоидные гормоны обладают широким спектром действия. Основным их действием является влияние на углеводный обмен, обмен минеральных веществ, они оказывают влияние на клеточный и гуморальный иммунитет. Изменение концентрации кортикоидов особенно отчетливо проявляется при действии стрессоров. В связи с тем, что эти гормоны повышают резистентность организма к действию стрессоров, их еще называют гормонами адаптации.

Образование половых гормонов происходит в мужских (яичках) и женских (яичниках) половых железах, или гонадах. Половые гормоны влияют на развитие и созревание половых клеток, развитие вторичных половых признаков у мужчин и женщин, половое поведение. У женщин концентрация половых гормонов непостоянна (женские половые циклы).

Паращитовидные железы (их всего 4) являются гипофизнезависимыми. Гормон паращитовидной железы способствует переходу кальция из костной ткани в кровь. Полное удаление паращитовидных желез может привести к гибели организма.

Поджелудочная железа, являясь железою со смешанной секрецией, также является гипофизнезависимой. Ее гормоны влияют на углеводный обмен. Причем инсулин - это единственный гормон, понижающий уровень глюкозы в крови за счет увеличения способности клеточных мембран пропускать глюкозу внутрь клетки.

Мозговое вещество надпочечников вырабатывает гормоны норадреналин и адреналин. Влияние этих гормонов многообразно. Так, адреналин учащает и усиливает сокращение сердца, повышает в крови уровень глюкозы, понижает секрецию и моторную деятельность желудка и кишечника, расширяет зрачок, повышает работоспособность мышц. Вилочковая железа рассматривается как орган интеграции иммунной и эндокринной систем организма.

7. Нервная система

Нервная система обеспечивает взаимодействие организма с внешней средой и регулирует работу всех органов и в целом организма. Она подразделяется на центральную и периферическую, а также на соматическую и вегетативную.

Соматическая нервная система обеспечивает чувствительную и двигательную функции, а вегетативная - контролирует внутренние органы и железы.

Центральная нервная система состоит из спинного и головного мозга.

Спинной мозг имеет длину 41-45 см, расположен внутри полномочного канала. Вверху он переходит в продолговатый мозг, а внизу истончается и заканчивается мозговым конусом.

От спинного мозга отходят в обе стороны корешки, Образующие вместе спинномозговые нервы (всего 31 пара). Задние корешки состоят из отростков чувствительных нейронов, а передние образованы аксонами двигательных клеток. Внутреннее строение спинного мозга хорошо видно на его поперечном разрезе. Внутри (в виде рогов) находится серое вещество, состоящее из тел нейроном. Белое вещество - это отростки нервных клеток, образующие проводящие пути спинного мозга: восходящие - от спинного мозга к головному, нисходящие - от головного мозга к спинному.

Функции спинного мозга

Рефлекторная. Двигательные и чувствительные рефлексы. Особое значение имеют двигательные рефлексы, рефлексы растяжения, сгибания, разгибания, поддерживающие тонус мышц. Вегетативные рефлексы, например, мочеиспускание, дефекация, сосудистые.

Проводниковая - связь с головным мозгом. При повреждении спинного мозга возникает спинальный шок, когда выпадают все спинномозговые рефлексы. Затем они могут медленно (за 0,5 года) восстановиться.

Головной мозг.

Головной мозг состоит из 5 отделов:

продолговатый мозг;

задний мозг (мост и мозжечок);

средний мозг;

промежуточный мозг;

конечный, или передний (кора больших полушарий).

Продолговатый мозг имеет форму луковицы и является продолжением спинного мозга. На его передней поверхности находятся пирамиды - в них проходят двигательные пути от коры больших полушарий через спинной мозг к мышцам. Сбоку от них крупные образования - оливы. По задней поверхности проходят тонкий и клиновидные пучки-пути чувствительности (от рецепторов в головной мозг). В толще продолговатого мозга находятся ядра 9-12-й пары черепно-мозговых нервов и диффузно-рассеянные нейроны ретикулярной (сетчатой) формации. Полость внутри продолговатого мозга - IV желудочек.

Функции продолговатого мозга

Рефлекторная - обеспечивает рефлексы кашля, чихания, пищеварительные, сосания, сердечнососудистые, дыхательные, а также рефлексы равновесия.

Проводниковая - обеспечивает прохождение путей от спинного мозга в кору и обратно.

Конечный мозг состоит из двух полушарий, соединение между собой при помощи мозолистого тела. Каждое Полушарие содержит серое и белое вещество. Ближе к основанию мозга лежат базальные ядра - скопление серого вещества (это двигательные центры). Другая часть серого вещества покрывает белое вещество полушарий в виде коры, имеющей шесть слоев. Каждое из полушарий делится бороздами на доли - лобную, парные височные, парные теменные, затылочную. Кора имеет толщину от 1,3 до 1,4 мм и площадь 2200 см2. Клетки коры - чувствительные, двигательные и вставочные. Полость конечного мозга - боковые желудочки.

Функции коры больших полушарий

Кора большого мозга представлена серым веществом и состоит из нескольких слоев клеток. Она образует многочисленные складки, или извилины, которые увеличивают площадь ее поверхности. Белое вещество располагается под корой и состоит из нервных волокон, принадлежащих нейронам коры, и подкорковых образований.

В коре большого мозга выделяют области, ответственные за выполнение двигательных или чувствительных функций.

Двигательная область расположена впереди центральной борозды и содержит нейтроны, отростки которых образуют двигательные проводящие пути, контролирующие выполнение движений на противоположной стороне тела.

В нижней части двигательной коры находится речевой центр Брока. У правшей он располагается в левом полушарии, а у левшей - в правом.

Чувствительная, или сенсорная, зона расположена позади центральной борозды. Эта область отвечает за оценку различных чувствительных стимулов.

Слуховой центр, где анализируются различные звуковые раздражения, расположен в височной доле, книзу от латеральной борозды.

Зрительный центр лежит в затылочной доле и отвечает за формирование зрительных образов.

Центры вкуса и обоняния располагаются в переднем отделе височной доли.

Волокна белого вещества связывают различные части головного мозга и расположенные в них центры между собой, а также со спинным мозгом.

Вегетативная нервная система

Ее функции - регуляция «растительных» функций, питания, дыхания, выделения, размножения (путем иннервации всех внутренних органов и желез).

Вегетативная нервная система делится на два отдела:

симпатический,

парасимпатический.

Орган зрения

С помощью глаз мы получаем до 90% всей информации. Зрительная система воспринимает и анализирует световые раздражители. Свет - это электромагнитное излучение с различными длинами волн. Посредством органа зрения мы определяем форму, величину предметов, степень освещенности, цвета и т.д.

Воспринимающий аппарат глаза расположен в глазном яблоке, стенка которого состоит из трех оболочек: фиброзной (впереди образует роговицу, сзади - склеру), сосудистой и внутренней (сетчатки). Производная сосудистой оболочки - радужка, в центре которой находится отверстие - зрачок. Сзади от радужки расположен хрусталик, который может изменять свою кривизну.

Сетчатка (внутренняя оболочка глазного яблока) состоит из нескольких слоев клеток. Основные клетки сетчатки - это фоторецепторы (палочки - их 130 млн., колбочки - 7 млн). Колбочки возбуждаются при ярком свете, воспринимают цвета; палочки - при сумеречном свете. Вспомогательный аппарат глаза: глазные мышцы, веки, ресницы, слезный аппарат.

В глазу имеются две системы - светопреломляющая и световоспринимающая.

Светопреломляющая система представлена роговицей, хрусталиком и стекловидным телом, заполняющим изнутри глазное яблоко. Назначение светопреломляющей системы - построить правильное изображение предмета на сетчатке.

Световоспринимающая система - это сетчатка. Назначение этой системы - восприятие света.

При действии света происходит распад содержащихся в фоторецепторах сетчатки пигментов (родопсина и йодо-псина). Это приводит к возбуждению рецепторов, в них возникает нервный импульс (потенциал действия), который по зрительной проводящей системе поступает в затылочную долю коры больших полушарий. В коре и происходит опознание образа, т.е. высший анализ и синтез зрительных раздражителей.

Орган слуха

Воспринимает и анализирует звуковые колебания. Звук - это колебательные движения упругих тел, распространяющиеся в различных средах в виде волн.

Звуковые волны обладают двумя переменными пара-рами - частотой и амплитудой. Слуховая система состоит из трех частей:

звукоулавливающей,

звукопередающей,

звуковоспринимающей.

При попадании в ухо звуковой волны приходит в движение барабанная перепонка, а затем цепь слуховых косточек среднего уха; последняя слуховая косточка - стремечко - вдавливает мембрану овального окна, что приводит в движение жидкости, заполняющие лестницу улитки. Далее начинают колебаться определенный участок основной мембраны (соответственно частоте и силе звука) и находящиеся на ней рецепторные клетки. Они возбуждаются, возникает потенциал действия (нервный импульс), передающийся через слуховую проводящую систему в височную кору больших полушарий, где и происходит опознание слуховых раздражителей по всем параметрам, т.е. опознание слуховых образов.