Физиология

Изучение путей и механизмов адаптации организма приобретает особое значение в наши дни в связи с освоением человеком новых географических регионов, необходи­мостью работать в непривычных климатических условиях, миграцией населения в восточные и северные районы страны, освоением Арктики и Антарктиды, необходимостью работы человека в пустынях, в условиях высокогорья, а также в связи с развитием авиации, космонавтики, глубоководных погружений, освоением океанских шельфов, появлением новых видов труда и новых профессий. Все это выдвигает перед физиологией совершенно новые задачи и проблемы, решение которых должно обеспечить удовле­творение требований биологической природы человека, создание оптимальных условий для обеспечения его жизнедеятельности, увеличения производительности труда, сохра­нения и улучшения здоровья. Эти задачи можно решить, лишь глубоко изучив сущность требований биологической природы организма и удовлетворяя эти требования. Известно, что в последнее время люди все в большей мере осознают опасность безответственного отношения к окружающей среде. Они стали все более и более учитывать возможные последствия разрушительного действия человека на природу. Отсюда разработка и осуществление мероприятий, необходимых для защиты окружающей среды, охраны природы. В еще большей мере все это должно относиться и к самому человеку, к нашей собственной биологической природе, по отношению к которой нельзя допускать ни­гилизма.

Организм и окружающая его среда представляют собой единство, поэтому в опреде­ление организма должна входить и среда, влияющая на него. Эта мысль И. М. Сеченова все более раскрывается и наполняется глубоким содержанием с каждым новым этапом развития физиологии, с каждой новой ступенью нашего познания процессов взаимодей­ствия организма и среды. В отличие от растений организм животного активен. Активность выражается в дви­жении, деятельности, поведенческих реакциях, обеспечивающих не только приспособле­ние организма к условиям среды. Это не просто «уравновешивание», т. е. не просто пассивные приспособительные реакции, возникающие с целью компенсировать влияние среды. Поведение организма активно. Оно нередко направлено на преодоление среды, что достигается иногда ценой значительных нарушений гомеостаза. Организм осуществляет активную разведку, поиск в целях изучения иной среды обитания, перехода к новым условиям существования и т. д. Такая деятельность необходима для накопления жизненного опыта, повышения жизне­стойкости вида, улучшения возможности выживания. У человека подобные формы поведения достигли наивысшего развития. Они прояв­ляются в трудовой деятельности, цель которой — изменить окружающую среду и приспо­собить ее к своим потребностям. Его деятельность протекает в условиях не только природ­ной, но и социальной среды — в человеческом обществе. Человеку необходимы постоянное получение информации о состоянии и изменениях внешней среды, переработка этой информации и на основе ее составление планов и про­грамм предстоящей деятельности. Это обеспечивается работой ряда механизмов и систем, описание функций которых и составляет содержание IV раздела учебника.

Новейшие исследования, проведенные при помощи высокочувствительной и малоинерционной аппаратуры, показали, что начальное теплообразование непосредственно связано с процессом генерации потенциала действия. Так установлено, что подъем потенциала действия сопровожда­ется выделением небольшой порции тепла, а окончание пика — его поглощением. Запаздывающее теплообразование после ритмического раздражения нерва продолжается десятки минут.

Подобные изменения характерны и для других отраслей промышленности. Естественно, что при этом возрастают ответственность рабочего и величина нервного напряжения на фоне резкого уменьшения физического труда, что способствует развитию гипокинезии. Гипокинезия сегодня нередко достигает опасного для здоровья уровня. Чтобы предупредить вредные воздействия ее, врачу необходимо знать механизмы влияния гипокинезии на организм человека. Исследования, проведенные специалистами в области космической физиологии и медицины, показали, что длительное уменьшение уровня физической активности вызывает: 1) значительное снижение энергозатрат, что приводит к уменьшению скорости синтеза микроэргов, разобщению окисления и фосфорилирования, изменению общего газообмена, увеличению кислородного долга и кислородного запроса при нагрузке, снижению силы мышц и работоспособности; 2) понижение функций мышечных волокон, что сопровождается снижением метаболизма и активности ферментов, синтетической роли системы- ДНК—РНК— белок, преобладанием процессов катаболизма, умень­шением мышечной массы, потерей массы тела и силы мышц; 3) уменьшение афферентной импуль­сации от мышц, что вызывает изменение трофики мышц, структуры и функции синапсов, нарушение тонкой проприоцептивной чувствительности в мышцах, точности и координации движений; 4) пере­распределение массы циркулирующей крови, снижение гидростатического давления, уменьшение нагрузки на сердечно-сосудистую систему, что обусловливает уменьшение массы миокарда и нарушение биоэнергетики сердца; снижение тонуса сосудов, детренированность сердечно-сосу­дистой системы, ортостатичеекую неустойчивость, общее снижение функции сердечно-сосудистой системы при нагрузках; 5) рефлексы с волюморецепторов; 6) полиурию; 7) изменение водно-солевого обмена; дегидратацию и снижение массы тела; 9) изменение нагрузки на костный аппарат, сопровождающееся нарушением белково-фосфорно-кальциевого обмена в костях, изме­нением структуры кости и выходом из них кальция, повышением уровня кальция в крови и моче, изменением кальциевого обмена, нарушением прочности костей; 10) изменение афферентной импульсации, поступающей в центральную нервную систему, снижение ее тонуса; 11) нарушение трофической регуляции, что в свою очередь вызывает нарушение функций высшей нервной деятель­ности, повышение продукции АКТГ, стимуляцию, а затем истощение функции надпочечников, снижение реактивности и общую астенизацию организма. Гипокинезия является одним из существенных факторов риска заболеваний сер­дечно-сосудистой системы, представляющих важную проблему современной медицины.

При измерении микроспектрофотометром поглощения лучей разной длины волны одиночной колбочкой оказалось, что одни колбочки максимально поглощают красно-оранжевые лучи, другие — зеленые, третьи — синие лучи. Таким образом, в сетчатке выявлены три группы колбочек, каждая из которых воспринимает лучи, соответствующие одному из основных цветов спектра. Трехкомпонентная теория цветового зрения объясняет ряд психофизиологических феноменов, например последовательные цветовые образы, и некоторые факты патологии цветовосприятия (слепота по отношению к отдельным цветам). В последние годы в сет­чатке и зрительных центрах исследовано много так называемых оппонентных нейронов. Они отличаются тем, что действие на глаз излучений в какой-то части спектра их возбуж­дает, а в других частях спектра — тормозит. Считают, что такие нейроны наиболее эффективно кодируют информацию о цвете. Эти данные имеют много общего с постулиро­ванными Э. Герингом процессами, однако переносят их из рецепторов в нейронные слои анализатора. Противоречие между двумя теориями цветового зрения, таким образом, снимается. Последовательные цветовые образы. Если долго смотреть на окрашенный предмет, а затем перевести взор на белую бумагу, то тот же предмет виден окрашенным в допол­нительный цвет. Согласно трехкомпонентной теории, при длительном действии лучей определенной длины волны (определенного цвета) в колбочках, которые их воспринимают, происходит расщепление соответствующего светочувствительного вещества. Поэтому, когда после этого на глаз действует белый свет, входящие в его состав лучи той длины, которые ранее действовали на глаз, соответствующими колбочками воспринимаются хуже. В ито­ге возникает ощущение дополнительного цвета (из белого цвета вычитается тот, который действовал на глаз до этого).

При большой силе одиночного раздражения может возникнуть сокращение гладкой мышцы. Скрытый период одиночного сокращения этой мышцы значительно больше, чем скелетной мышцы. Так, в кишечной мускулатуре кролика он составляет 0,25—1 с. Продолжительность самого сокращения тоже велика ( 41): в желудке кролика она достигает 5 с, а в желудке лягушки — 1 мин и более. Особенно медленно протекает расслабление после сокращения. Волна сокращения распространяется по гладкой мускулатуре с той же скоростью, что и волна возбуждения (2—10 смс), но эта медли­тельность сократительной деятельности гладких мышц сочетается с большой их силой. Так, мышцы желудка птиц способны поднимать 1 кг на 1 см 2 своего поперечного сечения. Вследствие замедленного сокращения гладкая мышца даже при редких ритмических раздражениях (для желудка лягушки достаточно 10—12 раздражений в минуту) легко переходит в длительное состояние стойкого сокращения, напоминающее тетанус скелет­ных мышц. Энергетические расходы при таком стойком сокращении гладкой мышцы очень малы, что отличает это сокращение от тетануса поперечнополосатой мышцы. Автоматия гладких мышц. Характерной особенностью гладких мышц, отличающей их от скелетных, является способность к спонтанной автоматической деятельности. Спонтанные сокращения можно наблюдать при исследовании гладких мышц желудка, кишок, желчного пузыря, мочеточников и ряда других органов.

Огромная роль в интегральном функционировании сенсорных систем принадлежит интерорецепторам. Они воспринимают различные изменения внутренней среды орга­низма и рефлекторно через ЦНС и вегетативный отдел нервной системы обеспечивают регуляцию работы всех внутренних органов, взаимосвязь и координацию их деятель­ности, направленную на поддержание гомеостаза и формирование защитно-приспосо­бительных реакций. Типичными в этом отношении являются рефлексы Геринга и Брейера (саморегуляция дыхания), рефлексы с прессо- и хеморецепторов каротидного синуса, рефлекторное выделение желудочного сока, рефлекторные акты мочеиспускания и дефекации, рефлекторные кашель и рвота и др.

В соматосенсорную анализаторную систему включают систему кожной чувстви­тельности и чувствительную систему скелетно-мышечного аппарата, главная роль в которой принадлежит проприорецепции. Кожная рецепция Кожные рецепторы. Рецепторная поверхность кожной чувствительной системы огромна — от 1,4 до 2,1 м2. В коже сосредоточено большое количество чувствительных к прикосновению, давлению, вибрации, теплу и холоду, а также к болевым раздражениям нервных окончаний. Они весьма различны по структуре ( 228), локализуются на 228. Виды кожных рецепторов. I — пластинчатое тельце (Фатера — Начини); 2 — осязательное (Мейсснера) тельце; 3 — нервное сплетение в волосяном мешочке; 4 — луковица (колба Краузе); 5 - нервное сплетение в роговой оболочке; Н нервное волокно. разной глубине кожи и распределены неравномерно по ее поверхности. Больше всего их в коже пальцев рук, ладоней, подошв, губ и половых органов. У человека в коже с волосяным покровом (90 % всей кожной поверхности) основ­ным типом рецепторов являются свободные нервные окончания ветвящихся нервных волокон, идущих вдоль мелких сосудов, а также более глубоко локализованные раз­ветвления тонких нервных волокон, оплетающих волосяную сумку. Эти окончания обеспечивают высокую чувствительность волос к прикосновению. Рецепторами прикос­новения считают также осязательные мениски (диски Меркеля), образованные в нижней части эпидермиса контактом свободных нервных окончаний с модифицированными эпителиальными структурами. Их особенно много в коже пальцев рук.

Ощущения, продолжающиеся после того, как прекратилось раздражение, называют­ся последовательными образами. Если посмотреть на лампу и затем закрыть глаза, то лампа видна еще в течение некоторого времени. Если же после длительного фиксирова­ния на освещенном предмете перевести глаза на светлый фон, то некоторое время можно видеть негативное изображение этого предмета, т.е. более светлые его части — более тем­ными, а более темные — более светлыми. Это явление получило название отрицательного последовательного образа. Фиксирование взгляда на освещенном предмете вызывает изменение состояния определенных участков сетчатки: если после этого перевести взор на равномерно освещенный экран, то отражаемый им свет оказывает более сильное возбуждающее действие на те участки, которые не были возбуждены. Цветовое зрение На длинноволновом краю видимого спектра находятся лучи красного цвета (длина волны 723—647 н,м), на коротковолновом — фиолетового (длина волны 424—397 нм). Остальные цвета спектра (оранжевый, желтый, зеленый, зелено-голубой, синий) имеют промежуточные значения длины волны. Смешение лучей всех спектральных цветов дает белый цвет. Белый цвет может быть получен и при смешении двух так называемых парных дополнительныгх цветов: красного и синего, желтого и синего. Если произвести смешение цветов, взятых из разных пар, то можно получить промежуточные цвета. В результате смешения трех основных цветов спектра — красного, зеленого и синего — мо­гут быть получены любые цвета. Теории цветоощущения. Существует ряд теорий цветоощущения; наибольшим при­знанием пользуется трехкомпонентная теория. Она утверждает существование в сетчатке трех разных типов цветовоспринимающих фоторецепторов — колбочек.