загрузка...
Структурно-функціональна організація організму людини PDF Печать E-mail

Структурно-функціональна організація організму людини

1.1. Логіка викладу і засвоєння матеріалу
1.    Предмет фізіології та її зміст. Зв’язок фізіології з іншими науками. Значення фізіології для психології, педагогіки, теорії і методики фізичного виховання. Методи фізіологічних досліджень.
2.    Короткий нарис історії розвитку фізіології. Роль українських фізіологів у розвитку вчення про механізми нейрогуморальної регуляції функцій організму.
3.    Структурна і функціональна організація організму. Поняття про структурно-функціональну одиницю, фізіологічну систему органів і функціональну систему організму. Основні фізіологічні функції.
4.    Гомеостаз і фізіологічна адаптація. Гомеостатичні константи. Фізіологічна основа адаптації. Регуляція функцій в організмі. Поняття нейрогуморальної регуляції функцій організму. Гуморальні регулятори функцій.

1.2. В результаті вивчення матеріалу теми Ви повинні знати:
•    предмет фізіології людини, її мету і завдання;
•    значення фізіології для педагогіки, психології, методики фізичного виховання;
•    структурну і функціональну організацію організму людини, основні фізіологічні функції;
•    фізіологічні механізми адаптації, спрямовані на підтримання гомеостазу внутрішнього середовища організму;
•    сутність механізмів нейрогуморальної регуляції функцій в організмі.

вміти:
•    оперувати основними положеннями фізіології як науки;
•    використовувати знання матеріалу теми в педагогічній практиці, в практиці розумового, психічного і фізичного вдосконалення дітей і підлітків;
•    використовувати знання про фізіологічну адаптацію організму людини щодо чинників довкілля для обґрунтування здорового способу життя.

1.3. Основні терміни і  скорочення.
абсолютна чутливість; абсолютний поріг відчуття; адаптація рецепторів; адекватні подразники; аномалії рефракції; асоціативні зони кори; бінокулярний зір; відчуття; екстерорецептори; збуджуючий постсимантичний потенціал (ЗПП); інтрарецептори; кришталик; механорецептори; пропріорецептори; райдужна оболонка; рецептивні поля; рецептори; рецепторний потенціал; рогівка; сенсорна система; сітківка; склисте тіло; сліпа пляма сітківки; сприйняття; терморецептори; фоторецептори; хеморецептори;

1.4. Теоретичні відомості
1. Предмет фізіології та її зміст
Фізіологія (від грец. physіs – природа і logos – учення) в буквальному розумінні цього терміну – наука, що вивчає природу. Стародавні греки фізіологією називали науку про всю природу, фізіологія сьогодні – це наука про функції клітин, тканин, органів, систем органів і організму в цілому. Функція у фізіології означає прояв життєдіяльності цілісного організму і його частин. Дихання, травлення, кровообіг, виділення, скорочення м’язів, рух, мислення – усе це функції. Фізіологія вивчає також особливості реагування організму, його органів і систем на дію чинників зовнішнього середовища (рушійних сил яких-небудь процесів, явищ). Кінцевою метою фізіології як науки є таке всебічне і глибоке пізнання функцій, яке б дозволило активно впливати на них в бажаному напрямку.
Фізіологію умовно поділяють на окремі наукові дисципліни. В найбільш узагальненому вигляді розрізняють фізіологію рослин і фізіологію тварин і людини. Фізіологія тварин та людини в свою чергу поділяється на загальну, порівняльну і спеціальну. Загальна фізіологія вивчає природу основних життєвих процесів і загальні закономірності реагування організму і його структур на вплив чинників зовнішнього середовища, розкриває основні процеси життєдіяльності, характерні для будь-якого організму.
Предметом порівняльної фізіології є вивчення особливостей функціонування органів і систем організму різних видів, а також представників одного і того ж виду на різних етапах їх індивідуального розвитку (онтогенезу).
Спеціальна фізіологія включає в себе фізіологію окремих класів і груп тварин (наприклад, сільськогосподарських тварин, птахів, комах), фізіологію окремих видів (наприклад, овець, великої рогатої худоби), фізіологію окремих тканин, органів і систем (фізіологія опорно-рухового апарата, фізіологія системи дихання, фізіологія серця тощо). Таким чином, спеціальних підрозділів фізіології існує стільки, скільки є різних тканин, органів, систем органів і функцій у живому організмі. Всебічне і глибоке вивчення фізіології людини зумовлено важливим практичним значенням таких її розділів, як фізіологія праці, фізіологія спорту, фізіологія харчування, космічна фізіологія, вікова фізіологія, психофізіологія.
Фізіологія знаходиться в тісних і взаємозалежних зв’язках з іншими науками, зокрема такими як фізика, хімія, біофізика, біохімія, цитологія, ембріологія, анатомія, гістологія, медицина, кібернетика тощо. Фізіологія служить науковою основою (вікова фізіологія, фізіологія фізичного виховання школярів тощо) для розвитку інших галузей знань. Так, дані вікової фізіології враховуються при вирішенні питань фізіологічного обґрунтування розумових і фізичних навантажень дітей та підлітків. Підбір оптимальних норм рухової і інтелектуальної активності повинен проводитись перш за все з врахуванням необхідності збереження і зміцнення здоров’я школярів. Знання вікових особливостей розвитку дітей та підлітків є необхідною передумовою попередження фізичних та психічних перенапружень, обов’язковою умовою індивідуального підходу при організації розумового і фізичного вдосконалення школярів, проведення корекційної роботи в допоміжних школах.
Фізіологія, зокрема її розділ про вищу нервову діяльність, становить природничонаукову основу сучасної психології і педагогіки. Розуміння вікових особливостей фізіологічних процесів, що проходять в організмі школярів, дозволяє вчителю ефективно організувати працю і побут дітей, виховні заходи. З цього приводу К.Д. Ушинський писав: «Щоб всебічно виховувати людину, її необхідно всебічно вивчити. Тільки володіючи знаннями основ анатомії, фізіології і психології дітей, педагоги можуть ціленаправлено виховувати розумові і фізичні здібності дітей».
Визначаючи мету, що стоїть перед фізіологічною наукою, І.П.Павлов (1935) наголошував: «Людина дуже складна і тонка система. Але для того, щоб насолоджуватися скарбами природи, людина повинна бути здоровою, сильною, розумною. І фізіолог зобов’язаний навчити не лише тому, як правильно, тобто корисно і приємно працювати, харчуватись, тощо, але й як правильно думати, почувати і бажати».

2. Короткий нарис історії розвитку фізіології
Зміст закономірностей, які розкриває сучасна фізіологія, стає яснішим, якщо їх розглядати в історичному плані. Перші уявлення про роботу органів і всього організму людини і тварин виникли в древності у зв’язку з потребами медицини і інтересами натурфілософії – філософії природи. Древня філософія, яка включала систему поглядів відносно анатомічної будови і функцій організму, досягла найвищого розвитку в І-ІІ століттях н. е. у народів Середземномор’я. В ті часи фізіологія була частиною медицини, її розвиток був тісно пов’язаний з діяльністю таких класиків античної медицини і філософії, як Гіппократ (460-377 до н. е.), Аристотель (384-322 до н. е.), Гален (129-201 н. е.). Клавдій Гален, один із засновників експериментальної фізіології, вперше в історії практичної медицини з метою вивчення функцій організму запровадив операції на живих тваринах (вівісекції). Він точно описав м’язи хребетного стовпа та інших частин тіла, виділив три оболонки артерій, виявив 7 пар черепно-мозкових нервів, описав рухову функцію передніх і чутливу задніх корінців спинного мозку, досліджував рух крові по артеріях. Але Гален ще не зміг уявити замкнутої системи кровообігу і вірно описати циркуляцію крові по артеріях і венах. Через 1500 років це зробив англійський лікар Вільям Гарвей. Він визначив величину систолічного об’єму крові, частоту скорочень серця, загальну кількість крові, швидкість руху крові по замкнутому колу кровообігу («Анатомічні дослідження про рух серця і крові у тварин», 1628). Замкнутість кола кровообігу Гарвей пояснював прямим з’єднанням артерій і вен через капіляри, які були відкриті лише через чотири роки після його смерті, італійським дослідником М. Мальпігі. Відкриття кровообігу мало важливе значення для формування фізіології як окремої експериментальної науки, воно, за висловом І. П. Павлова, стало «фундаментом фізіології».
Особливе значення для розвитку фізіології мало відкриття рефлексу французьким ученим Р. Декартом (1596-1650). Декарт легким дотиком подразнював рогівку ока і спостерігав закономірну реакцію-відповідь – змикання повік. Він описав структури (доцентрові нерви, головний мозок, відцентрові нерви, м’язи), які беруть участь у здійсненні даної рефлекторної реакції на подразнення.
Термін «рефлекс» (відбиття, відображення) був запроваджений в науку чеським фізіологом Г. Прохазкі в кінці XVIII ст.; термін «рефлекторна дуга» вперше у 1823 році використав М. Холл при дослідженні рефлекторних реакцій спинного мозку. Блискучим досягненням фізіології XVIII ст. стало відкриття біоелектричних явищ, або «тваринної електрики». Вивчаючи вплив атмосферної електрики на живий організм, італійський дослідник Л. Гальвані (1737-1798), зробив висновок про те, що в м’язах і нервах існують електричні заряди, які лежать в основі збудження тканин. Цей висновок у подальшому був підтверджений іншими спеціалістами в області електрофізіології. Найважливіша властивість живих структур – збудливість –ретельно вивчалася такими відомими німецькими електрофізіологами, як Е. Дюбуа-Реймон (1818-1896), Г. Гельмгольц (1821-1894), Е. Пфлюгер (1818-1896). Російські, українські, американські та інші дослідники нашого століття (М.Є. Введенський, О.О. Ухтомський, В.Ю. Чаговець, Д.С. Воронцов, Дж. Екклс, А. Ходжкін, Б. Катц, Л. Лапік) продовжили вивчення біоелектричних явищ збудливих тканин.
Професор і зав. кафедрою фізіології Київського університету (пізніше Київського медичного інституту) В.Ю. Чаговець (1873-1941) один із перших у світовій науці розробив іонну теорію виникнення біоелектричних потенціалів. Вчений вважав, що електричні потенціали в збудливих тканинах виникають завдяки різній концентрації електролітів у тканині і що основу подразнення і збудження нерва складають зміни концентрації іонів у стимулюючій ділянці. На вирішення тих же проблем фізіології збудження були спрямовані роботи американця Дж. Леба, німців Ю. Берштейна і В. Нернста, російського фізика і фізіолога П.П. Лазарева. Проте уявлення В.Ю. Чаговця виявились найбільш точними, вони пережили час і заклали основу сучасних гіпотез про природу нервового імпульсу і нервового процесу.
В XIX ст. була виявлена структурна одиниця нервової системи – нервова клітина (нейрон), її вперше описав у 1824 р. Р. Дютраше. Дещо пізніше (1838) Т. Шванном і Р. Ремарком було розпочато вивчення ходу нервових волокон у центральній нервовій системі, а О. Дейтерсом (1863) описані дендрити нейронів. Ч. Белл (1811) і Ф. Мажанді (1812) незалежно один від одного визначили функцію передніх (рухових) і задніх (чутливих) корінців спинного мозку.
В 1862 р. російський фізіолог І.М. Сєченов (1829-1905) встановив, що в ЦНС поряд з процесом збудження існує другий основний нервовий процес – процес гальмування. Він показав, що подразнення головного мозку в певних умовах викликає не посилення, а пригнічення діяльності. Відкриття центрального гальмування дозволило І.М. Сєченову зробити висновок про те, що взаємодія процесів збудження і гальмування є основою будь-якого виду рефлекторної діяльності. В своїй книзі «Рефлекси головного мозку» (1863) І.М. Сєченов розвинув ідею про рефлекторну природу процесів, що відбуваються в головному мозку, включаючи найбільш складні із них – процеси людського мислення. Він обґрунтував положення про те, що кора головного мозку також функціонує за принципом рефлексу. Цим самим І.М. Сєченов заклав основу розробленої в подальшому І.П. Павловим фізіології вищої нервової діяльності.
За допомогою власного експериментального методу дослідження умовних рефлексів, дуги яких замикаються в корі головного мозку, І.П. Павлов разом з своїми учнями вивчив основні процеси, які протікають у корі великих півкуль головного мозку і довів, що мозкова кора забезпечує найбільш складні форми відношень організму з середовищем і вищу інтеграцію організму, тобто об’єднання функцій усіх його органів, тканин і клітин. Вивчаючи психічні процеси, що лежать в основі поведінки тварин і людини, І.П.Павлов визначив основні закономірності утворення і гальмування умовних рефлексів, установив типи вищої нервової діяльності, розробив кіркову теорію сну і гіпнозу, заклав фундамент вчення про розвиток і співвідношення двох сигнальних систем.
Важливу роль у розвитку фізіологічних знань про механізм нервової діяльності організму відіграли відкриття і узагальнення англійського фізіолога Ч. Шеррінгтона (1859-1952). Вчений вивчив принцип реципрокної іннервації антагоністичних м’язів (м’язів-згиначів і м’язів-розгиначів), показав наявність аферентної іннервації м’язів, і вказав на пропріорецепторів у координації рухів, сформулював уявлення про синапси і визначив їх значення в механізмах збудження і гальмування, провів детальний аналіз феномену децеребраційної ригідності, вивчив природу і механізми спінального шоку, дослідив взаємодію аферентних і еферентних провідних систем ЦНС, сформулював принцип «загального кінцевого шляху».
Ч. Шеррінгтон створив учення про рецептивні поля, розділив всі рецептори на екстеро-, інтеро- і пропріорецептори, написав класичні монографії «Інтегративна діяльність нервової системи» (1906), «Рефлекторна діяльність спинного мозку» та ін.
В 1921 р. австрійський фізіолог і фармаколог О. Леві в дослідах з подразненням симпатичного і парасимпатичного нервів ізольованого серця жаби відкрив медіатори – хімічні речовини, які беруть участь у передачі нервових імпульсів з нервових закінчень на клітини виконавчого органа. Пізніше було встановлено, що утворення фізіологічно активних речовин (медіаторів) відбувається при збудженні і гальмуванні всіх відділів центральної і периферичної нервової системи. Медіатори ацетилхолін, норадреналін, гамма-аміномасляна кислота, гліцин та ін. проявляють свою дію в синапсах. Російський вчений О.Ф. Самойлов (1867-1930), американський – У. Кеннон (1871-1945) та інші фізіологи різних країн світу, вивчаючи механізми медіаторної дії цих речовин, створили нейрогуморальну теорію регуляції функцій організму.
В середині XX століття і пізніше було проведено багато досліджень структурнофункціональних особливостей різноманітних утворень мозку, взаємодії кори великих півкуль і підкіркових нервових центрів. Зокрема, американський вчений Х. Мегун і італійський – Дж. Моруцці відкрили активуючий і гальмівний впливи ретикулярної формації на різні відділи мозку. А. Мак-Лін детально описав структуру, локалізацію і функціональну роль лімбічної системи, яка бере участь у формуванні емоцій.
Учень І.П. Павлова П.К. Анохін запропонував теорію функціональних систем, на основі якої сформулював загальні закономірності еволюційного процесу і формування поведінкових реакцій.
На Україні розвиток фізіології розгорнувся на початку XIX століття і пов’язаний переважно з такими науковими центрами, як Київ, Харків, Одеса. Провідними українськими дослідниками в галузі фізіології і фізіологічної анатомії були О.П. Вальтер, В.О. Бец, В.Ю. Чаговець, О.О. Богомолець, Д.С. Воронцов, А.І. Ємченко (Київ), І.П. Щелков, М.Ф. Білецький, В.Я. Данилевський, О.В. Нагорний, Г.В. Фольборт, Є.К. Приходькова, В.М. Нікітін (Харків), П.А. Спіро, Б.Ф. Веріго, Б.П. Бабкін (Одеса) та інші.
О.П. Вальтер (1817-1889) вперше виявив вплив симпатичних нервів на діаметр кровоносних судин. В.О. Бец (1834-1894) – один із основоположників учення про архітектоніку кори великих півкуль головного мозку. В 1874 р. Бец описав гігантські пірамідні клітини кори головного мозку (пірамідні клітини Беца). Від цих клітин по низхідному провідному пірамідному тракту направляються нервові імпульси до спинного мозку для регуляції довільних рухів.
О.О. Богомолець (1881-1946) в 1909 році захистив докторську дисертацію про мікроскопічну будову і фізіологічне значення надниркових залоз у здоровому і хворому організмі. Проводив наукові дослідження в області патологічної фізіології і гематології, розробив теорії механізму дії перелитої крові, керував роботами по консервуванню донорської крові.
Д.С. Воронцов досліджував вплив різних іонів на збудливість нервів, детально вивчив і проаналізував біоелектричні потенціали, в 1924 р. вперше виявив і описав слідову електронегативність нерва. В. Я. Данилевський (1852-1939) у 1874 р. показав, що подразнення деяких ділянок кори великих півкуль у собак викликає зміни дихання, серцевої діяльності, судинного тонусу. З допомогою аналогічних досліджень інші фізіологи вже в середині XX ст. відкрили лімбічну систему (вісцеральний мозок), що впливає на функції органів, іннервованих вегетативною нервовою системою; В. Я. Данилевський започаткував фізіологічне вивчення гіпнозу у тварин і людини.
Г.В. Фольборт (1885-1960) працював над проблемами вищої нервової діяльності, травлення, фізіології втоми і відновних процесів, відкрив новий вид умовних рефлексів – негативні умовні рефлекси, в основі яких лежить утворення тимчасових зв’язків при виникненні гальмування у відповідних центрах кори головного мозку.
Б.Ф. Веріго (1860-1925) відкрив явище катодичної депресії, суть якої полягає в тому, що при тривалій дії постійного електричного струму на нервові волокна під катодом початкове підвищення збудливості змінюється її пониженням, зникають потенціали дії. Відкриття Б. Ф. Веріго явища катодичної депресії стало фізіологічним обґрунтуванням учення про акомодацію нерва і пресинаптичне гальмування.
В теперішній час поглиблене дослідження іонних механізмів збудження і фізіології центральної нервової системи інтенсивно проводять науковці інституту фізіології ім. О.О. Богомольця (м. Київ).

3. Структурно-функціональна організація організму людини
Організм – це будь-яке живе тіло (істота або рослина) з певною організацією його структур. Схема структурної організації організму: клітина, тканина, орган, система органів, організм. Діяльність структур організму – клітин, тканин, органів і їх систем узгоджена, – підсистеми нижчих рівнів підпорядковані підсистемам і системам вищих рівнів.
Орган – це частина тіла, яка займає в ньому постійне положення, має певну будову, форму і виконує одну чи кілька функцій. Органи – це мозок, серце, печінка, нирки, шлунок, кишечник, легені, селезінка, різні залози зовнішньої і внутрішньої секреції, органи кровотворення, зору, слуху, рівноваги, м’язи. Орган може бути одиночним (серце, печінка, селезінка), парним (нирки, легені), множинним (скелетні м’язи, кістковий кровотворний мозок). Орган складається із кількох видів тканин, але одна з них завжди переважає і визначає його головну специфічну функцію. У м’язі, наприклад, такою тканиною є м’язова. Сотні поперечносмугастих м’язів (двоголовий м’яз плеча, триголовий м’яз плеча, чотириголовий м’яз стегна, мімічні м’язи та інші) – усе це  органи. До їх складу разом з м’язовою тканиною входять сполучна і нервова тканини.
Кілька органів, які спільно виконують який-небудь складний акт діяльності, утворюють систему органів. Наприклад, органи системи травлення включають в себе ротову порожнину, глотку, стравохід, шлунок, тонкий кишечник, товстий кишечник, травні залози, а також нервові центри і залози внутрішньої секреції які забезпечують нейрогуморальну регуляцію функцій цих органів. Окрім системи травлення в організмі людини функціонують нервова система, сенсорні системи (аналізатори), система гормональної регуляції функцій, або система залоз внутрішньої секреції (ендокринна система), система крові, система кровообігу, або серцево-судинна система, лімфатична система, система дихання, система обміну речовин та енергії, системи виділення та розмноження (система сечостатевих органів), скелетна і м’язова системи (опорно-руховий апарат).
Всі перелічені вище структурно-функціональні об’єднання (системи органів), називаються фізіологічними системами. Організм людини являє собою єдине ціле, в якому узгоджена діяльність всіх його структур (клітин, тканин, органів і систем) регулюється нервовою і гуморальною системами.
Організм існує як система систем. Вона, ця суперсистема, саморегулюється, реагуючи як єдине ціле на різні зміни зовнішнього і внутрішнього середовищ. В основі саморегуляції лежить принцип зворотного зв’язку. Механізм зворотного зв’язку відіграє особливо значну роль в автоматичному підтриманні сталості внутрішнього середовища організму – гомеостазу, в діяльності генетичного апарата, нервової і ендокринної систем. При зміні внутрішнього середовища, при відхиленні від певного постійного рівня будь-якого життєво важливого чинника (кров’яного тиску, температури тіла, фізико-хімічних властивостей крові тощо) від рецепторів надходить інформація в ЦНС і відповідно формуються необхідні реакції організму для нормалізації порушених функцій і стану організму.
На кожному рівні структурно-функціональної організації організму – клітинному, тканинному, органному і системному існує тісний взаємозв’язок функції і структур. І скрізь функція відіграє формоутворюючу роль, а структура активно сприяє розвиткові відповідної функції.
Незважаючи на те, що функція і структура живого об’єкта нерозривні, поруч з поняттям структурної організації організму існує поняття функціональної організації організму. Схему функціональної організації організму фізіологи представляють у такому вигляді: функціональна одиниця, фізіологічна система, функціональна система.
Функціональна одиниця – клітина або група клітин, здатних виконувати певну
функцію. Вона може мати досить складну будову, наприклад, рухова одиниця (мотонейрон і м’язові волокна, що іннервуються ним), вертикальна колонка кори головного мозку  (пірамідні і зірчасті клітини), нефрон у нирках тощо. Інтенсивність діяльності кожного органа, наприклад м’яза, регулюється кількістю працюючих функціональних одиниць. Позмінна робота функціонуючих одиниць дає можливість органу працювати довго без втоми. Від кількості функціонуючих одиниць органа залежить інтенсивність його роботи.
Основні фізіологічні функції. Кожна з фізіологічних систем організму виконує свої специфічні функції (дихання, кровообіг, травлення, виділення тощо). Разом з тим кожна з фізіологічних систем включає в себе загальні для усіх систем властивості (функції), зумовлені життєдіяльністю клітин – обмін речовин і енергії, подразливість, саморегуляція, саморепродукція.
Основною функцією живого організму є обмін речовин і енергії. Цей процес складається з сукупності хімічних і фізичних змін, які постійно відбуваються в організмі і обумовлюють перебіг таких специфічних функції організму як ріст, розвиток, розмноження, живлення (травлення), секреція і виділення продуктів життєдіяльності, рух і реакція на дію чинників зовнішнього середовища.
Обмін речовин (метаболізм) – це сукупність постійно взаємодіючих але не завжди однакових щодо інтенсивності процесів асиміляції (анаболізм) і дисиміляції (катаболізм). За рахунок асиміляції відбувається накопичення в організмі пластичних і енергетичних речовин. При цьому пластичні речовини йдуть на формування різних тканин організму, а енергетичні – для здійснення всіх процесів життєдіяльності, включаючи рух. В процесі дисиміляції відбувається розпад хімічних речовин з звільненням енергії, накопиченої в процесі асиміляції. Обмін речовин є необхідною умовою життя. Він відрізняє живе від неживого, світ живих істот від неорганічного світу. Зміни речовин і перетворення енергії відбуваються і в неорганічному світі. Але різниця полягає в тому, що у випадку неорганічних тіл обмін речовин руйнує їх, а у випадку органічних – він є необхідною умовою їх існування.
В забезпеченні обміну речовин і енергії важлива роль відводиться клітинній мембрані з її механічною і регуляторною функціями. Механічна функція мембрани забезпечує ізольованість одних клітин від інших і її цілісність, регуляторна – регуляцію обміну речовин між клітиною і оточуючим її середовищем. При цьому через мембрану здійснюється вибірковий (активний і пасивний) транспорт речовин.
Діяльність кожної фізіологічної системи тісно узгоджується з іншими. Разом вони утворюють більш високий ступінь функціональної організації організму, так звану функціональну систему (П. К. Анохін, 1975).
Функціональна система (ФС) – це тимчасова динамічна організація, всі компоненти якої взаємодіють і забезпечують досягнення корисного для організму результату. Функціональні системи можуть бути, як спадковими, так і набутими в процесі життєдіяльності людини.
Згідно з вченням П. К. Анохіна (1962, 1975) про ФС, вирішальним чинником поведінки є корисний результат запрограмованої дії, і для його досягнення в нервовій системі формується взаємодія нервових центрів, тобто ФС. Отже, ФС як чинник поведінки – це тимчасова динамічна організація тканин, органів, систем організму, всі компоненти якої взаємодіють і забезпечують досягнення поставленої мети (корисного для організму результату). Взаємодіючими компонентами ФС можуть бути різні фізіологічні системи: нервова, аналізаторна, ендокринна, серцево-судинна, дихальна, м’язова та інші (рис. 1.1).
Формування ФС проходить через ряд стадій.
Аферентний синтез – процес зіставлення, відбору і об’єднання (синтезу) різноманітних аферентних потоків збудження. З безлічі внутрішніх і зовнішніх подразнень організм відбирає основне і створює мету майбутньої поведінки. Аферентний синтез включає чотири компоненти: 1) мотивація (внутрішнє спонукання); 2) обстановочна аферентація (оцінка загальної ситуації акту поведінки); 3) пам’ять (сліди минулих подразнень, попередній життєвий досвід); 4) пусковий стимул (сигнальний подразник до дії). На цій першій фазі формування функціональної системи дається відповідь на запитання: що робити?, як робити?, коли робити?
Стадія прийняття рішення – формування лінії поведінки.
Стадія формування програми дії і оцінки (акцептора-приймальника) результату дії. Створюється фізіологічний (функціональний) апарат передбачення і оцінки результату дії, формується модель результату (який звук струни повинен бути при настроюванні інструменту, яку їжу необхідно прийняти, яку професію здобути, яку вагу потрібно підняти тощо). Тут же в акцепторі центру дії, де формується програма, відбувається перевірка, контроль, зіставлення того, що зроблено, з тим, що запрограмовано.
Стадія еферентного збудження – включаються (об’єднуються) соматичні і вегетативні системи, настроюються (впрацьовуються) різні органи для забезпечення необхідної дії (підвищується активність серця та легень, збільшується кровопостачання м’язів, мобілізуються енергетичні ресурси та ін.).

Стадія цілеспрямованої дії – сама дія і її результат.
Зворотна аферентація – через аферентні (доцентрові) шляхи надходить інформація в акцептор результату дії, де оцінюється корисність результату дії. Якщо результат відповідає запрограмованому, то організм переходить до іншої дії, створює нову функціональну систему, а якщо ні, то, виправляючи помилки, при повторних спробах (коригуючі дії), намагається досягти бажаного результату.
Таким чином, в кожному конкретному випадку формування ФС, основним моментом є досягнення корисного результату, що супроводжується позитивними, приємними емоціями; недосягнення бажаного результату дії супроводжується негативними емоціями.
Регуляція кров’яного тиску, створення оптимального рівня в крові формених елементів, маси циркулюючої крові, вмісту в тканинах водневих іонів (рН), підтримування оптимального для метаболізму рівня поживних речовин, осмотичного тиску, температури тіла – всі ці та багато інших процесів саморегуляції функцій організму забезпечуються сформованими за генетичними програмами функціональними системами (функціональні системи першого порядку).
Функціональні системи другого порядку регулюють поведінкові акти в процесі пристосування організму до умов зовнішнього середовища. Вони динамічно кожний раз формуються при необхідності досягнути потрібного корисного результату. Після завершення даного поведінкового акту тимчасово створена функціональна система зникає і формується наступна у відповідності з новою домінуючою потребою, з новим мотивом поведінки, з мобілізацією напруженої діяльності багатьох органів і фізіологічних систем.
Формування поведінкових функціональних систем здійснюється як свідомо так і підсвідомо (автоматично). Вони можуть бути миттєвими (наприклад, стрибок) і тривалими (наприклад, підготовка  до проведення уроку в школі).
4. Гомеостаз і фізіологічна адаптація
Фізіологічна адаптація. Багатоклітинні організми існують у зовнішньому середовищі, а їх клітини – у внутрішньому. Внутрішнє середовище – це кров, лімфа, тканинна рідина. Умови зовнішнього середовища змінюються у великому діапазоні своїх показників, а внутрішнє середовище залишається сталим за своїм складом і фізико-хімічними властивостями. Такими постійними, сталими за величиною показниками є температура тіла, осмотичний тиск крові і тканинної рідини, вміст у них іонів натрію, калію, кальцію, хлору і фосфору, білків і глюкози, концентрація водневих іонів тощо.
Температура навколишнього повітря може змінюватися на десятки градусів у мінусову чи плюсову сторону, а температура тіла здорової людини постійно знаходиться на рівні 36-37 °С (36,6 °С). Концентрація глюкози в крові складає в середньому 0,1 %, концентрація іонів кальцію – 0,01 % і т. д. Якщо концентрація глюкози в крові знижується вдвічі, то виникає гіпоглікемічна кома з втратою свідомості. При незначному зниженні іонів кальцію в крові виникають судоми. Отже для забезпечення здорового стану людини ці та інші константи (постійні величини) внутрішнього середовища повинні бути сталими.
Відносна динамічна сталість складу і фізико-хімічних властивостей внутрішнього середовища, і сталість основних фізіологічних функцій організму, називається гомеостазом (від грец. homoіos – подібний, однаковий і stasіs – стан). Термін «гомеостаз» запропонував у 1929 р. американський фізіолог У. Кеннон. Проте, ще в 1878 році французький фізіолог Клод Бернар писав: «Всі життєві процеси мають тільки одну мету: підтримання сталості умов життя в нашому внутрішньому середовищі». Гомеостаз забезпечується складною системою координованих пристосувальних (адаптаційних) механізмів. Ці механізми мають нервову і гуморальну природу.

Адаптація екстремальних чинників (за М. Агаджаняном, 1981): А – класифікація чинників адаптації; Б – фази адаптації
У відповідь на вплив подразників зовнішнього середовища організм в цілому і окремі його системи відповідають реакцією фізіологічної адаптації – активного пристосування (рис. 1.2). Адаптація завжди направлена на попередження порушень гомеостазу (рис. 1.3).
Ефективність адаптації знаходиться в прямій залежності від досконалості механізмів нервової і гуморальної регуляцій.
Регуляція функцій в організмі. Організм людини являє собою цілісну високоорганізовану систему, яка саморегулюється в процесі її функціонування. Кожна із ста трильйонів клітин організму людини має надзвичайно складну структуру, різноманітні функції і багатосторонню взаємодію з іншими клітинами. В процесі історичного розвитку тваринного світу (філогенезу) з багатоклітинних організмів розвинулась нервова система, яка разом з гуморальними механізмами регулює і координує всі функції організму в його постійній взаємодії з зовнішнім середовищем.
Спільний регулюючий вплив нервової системи і гуморальних чинників (біологічно активних хімічних речовин залоз внутрішньої секреції, крові, лімфи і тканинної рідини) на фізіологічні процеси називається нейрогуморальною регуляцією. Нервова система має центральний і периферійний відділи, тобто розрізняють центральну нервову систему (ЦНС) і периферійну нервову систему (ПНС, див. тема 4, розділ 1). Нервова система об’єднує, регулює діяльність всіх органів, тканин і клітин організму, забезпечує взаємодію організму з зовнішнім середовищем; регулює поведінку у зовнішньому середовищі, пристосовує діяльність всього організму до мінливих умов довкілля.

Нервову регуляцію діяльності організму доповнює гуморальна регуляція. Основне значення в гуморальній регуляції мають залози внутрішньої секреції (ендокринні залози), які виробляють і виділяють у кров гормони (див. розділ 4. Гормональна регуляція функцій організму).
Крім гормонів ендокринної системи, до гуморальних регуляторів функцій організму належать: 1) продукти обміну речовин, наприклад, вуглекислий газ (СО2); 2) тканинні гормони типу нейроактивних пептидів та деяких інших хімічних сполук; 3) медіаторні речовини – ацетилхолін, норадреналін, адреналін, гамма-аміномасляна кислота та інші. Виділяючись у великій кількості в працюючому органі, СО2 викликає місцеве розширення судин даного органа і тим самим збільшує його кровопостачання; діючи на інтерорецептори і безпосередньо на нервові центри довгастого мозку, СО2 стимулює дихання, серцеву діяльність, оптимізує тонус судин. Молочна кислота, яка утворюється в інтенсивно функціонуючих м’язах, так же, як і СО2, розширює судини в працюючих тканинах, активує кровообіг і дихання.
Пептиди – органічні речовини, до складу яких входять залишки однакових або різних амінокислот, з’єднаних між собою пептидними зв’язками (-СО-NH-). Деякі з них є нейрогормонами; вивільняючись з нервових клітин вони переносяться до інших клітин течією крові. До таких пептидів належать рилізинг-гормони (ліберини), які виробляються нервовими клітинами гіпоталамуса. В різних відділах ЦНС знайдені нейроактивні пептиди (ендорфіни), речовини з морфіноподібною дією. Окрім знеболюючої дії, ендорфіни зменшують рухову активність шлунково-кишкового тракту, впливають на емоційний стан людини.
Представниками високоактивних пептидів (гуморальних регуляторів діяльності) є такі тканинні гормони як гастрин, секретин, холецистокінін. Гастрин (гормон слизової оболонки воротаря шлунка) стимулює секрецію шлункового соку та ферментів підшлункової залози, посилює виділення жовчі і стимулює моторну функцію шлунка і кишечника; секретин (гормон слизової оболонки тонкої кишки) стимулює секрецію соку підшлункової залози і жовчі; холецистокінін стимулює спорожнення жовчного міхура і секрецію ферментів підшлункової залози.
Гуморальні хімічні чинники є учасниками кожного рефлекторного акту. В синапсах ЦНС, в симпатичних і парасимпатичних гангліях вегетативної нервової системи, в нервово-м’язових синапсах при передачі збудження виділяються в синаптичні щілини відповідні медіатори – ацетилхолін, норадреналін та ін. До гуморальних чинників, які проявляють високу біологічну активність, належать гістамін, брадикінін, серотонін, простагландини.
Таким чином, регуляція функцій організму людини здійснюється двома тісно взаємодіючими, взаємодоповнюючими механізмами – системою нервової регуляції і системою гуморальної регуляції (рис. 1.4).

Загальна схема відношень між центральною нервовою системою, аденогіпофізом і периферичними залозами внутрішньої секреції (стрілками показані прямі і зворотні зв’язки).

1.5. Ситуаційні запитання і задачі
1.    Що вивчає сучасна фізіологія, як наука? Її кінцева мета?
2.    Вкажіть, які окремі наукові дисципліни є складовими фізіології?         Які існують спеціальні підрозділи фізіології?
3.    В яких взаємозв’язках знаходиться фізіологія з іншими науками? Значення фізіології людини для педагогічної практики, сучасної психології і теорії фізичного виховання дітей та молоді.
4.    Вкажіть на роль вітчизняних і зарубіжних вчених в розвитку фізіології людини.
5.    Які структури організму складають структурну організацію? Фізіологічні системи організму.
6.    Вкажіть на взаємозв’язок структури і функції. Які компоненти є складовими функціональної організації організму?
7.    Дайте загальну характеристику основним фізіологічним функціям організму.
8.    Що є вирішальним чинником поведінки згідно з вченням П. К. Анохіна про функціональні системи (ФС)? Взаємодіючі компоненти і стадії формування ФС.
9.    Що таке гомеостаз і які механізми забезпечують його підтримання? Наведіть приклади можливого порушення гомеостазу при захворюваннях.
10.    Які механізми забезпечують регулювання функцій організму в його постійній взаємодії з подразниками зовнішнього середовища?



УДК 612(075.8)
ББК 28.01я7
© П.Д. Плахтій,  В.П.Молєв

 

Шановні відвідувачі цього сайту! Окремі структурні частини тексту (формули, таблиці, малюнки тощо) можуть бути відсутні в його електронній версії. Для отримання повної версії тексту, що Вас зацікавив, звертайтеся, будь ласка, за: ICQ: 604-606-238, e-mail: Apgrate9@meta.ua

Загрузка...
>