Быстрота гуморальной регуляции. Образование двигательного навыка. Особенности гуморальной регуляции

При физиологической регуляции организма функции осуществляются на оптимальном уровне для нормальной работоспособности, поддержки гомеостатических условий с процессами метаболизма. Её цель заключается в том, чтобы организм всегда был приспособлен к изменяющимся внешнесредовым условиям.

У организма человека регуляционная деятельность представлена следующими механизмами:

• нервная регуляция;

Работа нервной и гуморальной регуляции совместная, между собой они тесно связаны. Химические соединения, осуществляющие регуляцию организма, осуществляют воздействие на нейроны с полным изменением их состояния. Гормональные соединения, секретирующиеся в соответствующих железах, также влияют на НС. А функции желез, продуцирующих гормоны, управляются НС, значение которой при поддержке регуляторной функции для организма огромно. Гуморальный фактор является частью нервно-гуморальной регуляции.

Примеры регуляций

Наглядность регуляции покажет пример того, как изменяется осмотическое давление крови при состоянии, когда человек хочет пить. Данный тип давления увеличивается из-за дефицита влаги внутри организма. Это приводит к раздражённости осмотических рецепторов. Появившаяся возбуждённость через нервные пути передаётся в ЦНС. Из неё множество импульсов попадают к гипофизарной железе, происходит стимуляция с выделением в кровоток антидиуретического гипофизарного гормона. В кровотоке гормон проникает к изогнутым почечным каналам, происходит усиление обратного всасывания влаги из клубочкового ультрафильтрата (первичной мочи) в кровоток. Результат этого ─ наблюдается снижение выделяемой с водой мочи, происходит восстановление отклонившегося от нормальных показателей осмотического давления организма.

При избыточном глюкозном уровне кровотока нервной системой осуществляется стимуляция функций интросекреторной области эндокринного органа, вырабатывающего инсулиновывй гормон. Уже в кровотоке поступление инсулинового гормона увеличилось, ненужная глюкоза вследствие его влияния переходит к печени, мышцам в гликогеновом виде. Усиленная физическая работа способствует увеличению потребления глюкозы, в кровотоке её объём уменьшается, осуществляется усиление функций надпочечников. Адреналиновым гормоном осуществляется переход гликогена в глюкозу. Таким образом, нервная регуляция, воздействующая на внутрисекреторные железы, осуществляет стимуляцию либо торможение функций важных активных биологических соединений.

Гуморальная регуляция жизненных функций организма в отличие от нервной регуляции при переносе информации применяет разную жидкостную среду организма. Передача сигналов осуществляется с помощью химических соединений:

• гормональных;
• медиаторных;
• электролитных и многих других.

Гуморальная регуляция, также, как и нервная регуляция содержит некоторые отличия.

• отсутствует конкретный адресат. Течение биовеществ доставляется к разным клеткам организма;
• информация доставляется с небольшой скоростью, которая сопоставима скорости течения биоактивных сред: от 0.5-0.6 до 4.5-5 м/с;
• действие длинное.

Нервная регуляция жизненных функций в теле человека осуществляется с помощью ЦНС и ПНС. Передача сигналов осуществляется с помощью многочисленных импульсов.

Данная регуляция характерна своими отличиями.

• существует конкретный адрес доставки сигнала к конкретному органу, ткани;
• доставка информации осуществляется с большой скоростью. Скорость импульса ─ до 115-119 м/с;
• действие кратковременное.

Гуморальное регулирование

Гуморальный механизм ─ это древняя форма взаимодействия, которая со временем совершенствовалась. У человека существуют несколько разных вариантов реализации данного механизма. Неспецифическим вариантом регуляции является местным.

Местная клеточная регуляция осуществляется тремя методами, их основание составляет перенос сигналов соединениями в границе единственного органа либо ткани при помощи:

• креаторной клеточной связи;
• простых видов метаболита;
• активных биологических соединений.

Благодаря креаторной связи происходит межклеточный информационный обмен, необходимый для направленной настройки внутриклеточного синтезировния белковых молекул с другими процессами для преобразования клеток в ткани, дифференцирования, развитием с ростом, а в итоге выполнения функций клеток, содержащихся в ткани, как целостной многоклеточной системы.

Метаболит является продуктом процессов метаболизма, может действовать аутокринно, то есть изменять клеточную работоспособность, посредством которой он выделяется, или паракринно, то есть изменять клеточную работу, где клетка располагается в границе той же ткани, достигая её через внутриклеточную жидкость. К примеру, при накоплении молочной кислоты во время физической работы сосуды, приносящие к мышцам кровь, расширяются, кислородное насыщение мышцы увеличивается, однако, сила мышечной сокращаемости снижается. Так проявляется гуморальная регуляция.

Гормоны, расположенные в тканях, также являются биологическими активными соединениями - продуктами метаболизма клеток, но имеют более сложное химическое строение. Они представлены:

• биогенными аминами;
• кининами;
• ангиотензинами;
• простогландинами;
• эндотелиями и другими соединениями.

Данные соединения изменяют следующие биофизические клеточные свойства:

• мембранная проницаемость;
• настройку энергетических обменных процессов;
• мембранный потенциал;
• ферментные реакции.

Ещё они способствуют образованию второстепенных посредников и изменяют тканевое кровоснабжение.

БАВ (биологически активные вещества) исполняют регуляцию клеток с помощью специальных клеточно-мембранных рецепторов. БАВ также модулируют регуляторные влияния, поскольку меняют клеточную чувствительность к нервным и гормональным воздействиям путём изменённого числа клеточных рецепторов и их сходства к различным молекулам, несущих информацию.

БАВ, образовываясь в разных тканях, воздействуют аутокринно и паракринно, но способны проникать в кровь и действовать системно. Одни из них (кинины) образуются из предшественников в крови плазмы, поэтому эти вещества, при местном действии, даже вызывают распространённый результат, подобный гормональному.

Физиологическая настройка функций организма осуществляется путём слаженного взаимодействия НС и гуморальной системы. Нервная регуляция и гуморальная осуществляют объединение функций организма для его полноценной функциональности, а человеческий организм работает как одно целое.

Взаимодействие организма человека с внешнесредовыми условиями осуществляется с помощью активной НС, работоспособность которой определяется рефлексами.

Предмет физиологии, ее связь с другими науками

Физиология - это наука о функциях и механизмах деятельности клеток, тканей, органов, систем и всего организма в целом. Физиологическая функция - это проявление жизнедеятельности, имеющее приспособительное значение.

физиология как наука неразрывно связана с другими дисциплинами. Она базируется на знаниях физики, биофизики и биомеханики, химии и биохимии, общей биологии, генетики, гистологии, кибернетики, анатомии. В свою очередь, физиология является основой медицины, психологии, педагогики, социологии, теории и методики физического воспитания. В процессе развития физиологической науки из общей физиологии выделились различные ее частные разделы физиология труда, физиология спорта, авиакосмическая физиология, физиология подводного труда, возрастная физиология, психофизиология и др.

Общая физиология представляет собой теоретическую основу физиологии спорта. Она описывает основные закономерности деятельности организма людей разного возраста и пола, различные функциональные состояния, механизмы работы отдельных органов и систем организма и их взаимодействия. Ее практическое значение состоит в научном обосновании возрастных этапов развития организма человека, индивидуальных особенностях отдельных людей, механизмов проявления их физических и умственных способностей, особенностей контроля и возможностей управления функциональным состоянием организма. Физиология вскрывает последствия вредных привычек у человека, обосновывает пути профилактики функциональных нарушений и сохранение здоровья. Знания физиологии помогают педагогу и тренеру в процессах спортивного отбора и спортивной ориентации, в прогнозировании успешности соревновательной деятельности спортсмена, в рациональном построении тренировочного процесса, в обеспечении индивидуализации физических нагрузок и открывают возможности использования функциональных резервов организма.

Методы исследования в физиологии

Для изучения различных процессов и функций живого организма в физиологии используются методы наблюдения и эксперимента.

Наблюдение - метод получения информации путем непосредственной, как правило, визуальной регистрации физиологических явлений и процессов, происходящих в определенных условиях.

Эксперимент - метод получения новой информации о причинно-следственных отношениях между явлениями и процессами в контролируемых и управляемых условиях. Острым называется эксперимент, реализуемый относительно кратковременно. Хроническим называется эксперимент, протекающий длительно (дни, недели, месяцы, годы).

Метод наблюдения

Сущность этого метода заключается в оценке проявления определенного физиологического процесса, функции органа или ткани в естественных условиях. Это самый первый метод, который зародился еще в Древней Греции. В Египте при мумицифи- ровании трупы вскрывали и жрецы анализировали состояние различных органов в связи с ранее зафиксированными данными о частоте пульса, количестве и качестве мочи и другими показателями у наблюдаемых ими людей.

В настоящее время ученые, проводя исследования методом наблюдений, используют в своем арсенале ряд простых и сложных приборов (наложение фистул, вживление электродов), что позволяет надежнее определить механизм функционирования органов и тканей. Например, наблюдая за деятельностью слюнной железы, можно установить, какой объем слюны выделяется за определенный период суток, ее цвет, густоту и т.д.

Однако наблюдение явления не дает ответа на вопрос, каким образом осуществляются тот или иной физиологический процесс или функция.

Более широко наблюдательный метод применяют в зоопсихологии и этологии.

Экспериментальный метод

Физиологический эксперимент - это целенаправленное вмешательство в организм животного с целью выяснить влияние разных факторов на отдельные его функции. Такое вмешательство иногда требует хирургической подготовки животного, которая может носить острую (вивисекция) или хроническую (экспериментально-хирургическая) форму. Поэтому эксперименты подразделяются на два вида: острый (вивисекция) и хронический.

Экспериментальный метод, в отличие от метода наблюдения, позволяет выяснить причину осуществления какого-то процесса или функции.

Вивисекцию проводили на ранних этапах развития физиологии на обездвиженных животных без применения наркоза. Но начиная с XIX в. в остром эксперименте стали использовать общую анестезию.

Острый эксперимент имеет свои достойнства и недостатки. К достоинствам относится возможность моделировать разные ситуации и получать результаты в относительно короткий срок. К недостаткам относится то, что в остром эксперименте исключается влияние центральной нервной системы на организм при применении общей анестезии и нарушается целостность реагирования организма на разные воздействия. Кроме того, часто животных после острого эксперимента приходится усыплять.

Поэтому позднее были разработаны методыхронического эксперимента , при котором проводят длительное наблюдение за животными после оперативного вмешательства и выздоровления животного.

Академиком И.П. Павловым был разработан метод наложения фистул на полые органы (желудок, кишечник, мочевой пузырь). Использование фистульной методики позволило выяснить механизмы функционирования очень многих органов. В стерильных условиях анестезированному животному выполняют хирургическую операцию, позволяющую получить доступ к определенному внутреннему органу, вживляют фистульную трубку или выводят наружу и подшивают к коже проток железы. Непосредственно опыт начинают после заживления послеоперационной раны и выздоровления животного, когда физиологические процессы приходят в норму. Благодаря этой методике стало возможным длительно изучать картину физиологических процессов в естественных условиях.

Метод эксперимента, как и метод наблюдения, предусматривает использование простой и сложной современной аппаратуры, приборов, входящих в системы, предназначенные для воздействия на объект и регистрации различных проявлений жизнедеятельности.

Изобретение кимографа и разработка метода графической регистрации артериального давления немецким ученым К. Людвигом в 1847 г. открыло новый этап в развитии физиологии. Кимограф позволил осуществлять объективную запись изучаемого процесса.

Позднее были разработаны методы регистрации сокращения сердца и мышц (Т. Энгельман) и методика регистрации изменения сосудистого тонуса (плетизмография).

Объективнаяграфическая регистрация биоэлектрических явлений стала возможной благодаря струнному гальванометру, изобретенному голландским физиологом Эйнтховеном. Ему впервые удалось записать на фотопленке электрокардиограмму. Графическая регистрация биоэлектрических потенциалов послужила основой развития электрофизиологии. В настоящее время электроэнцефалографию широко используют в практике и научных исследованиях.

Важным этапом в развитии электрофизиологии явилось изобретение микроэлектродов. При помощи микроманипуляторов их можно вводить непосредственно в клетку и регистрировать биоэлектрические потенциалы. Микроэлектродная техника позволила расшифровать механизмы генерации биопотенциалов в мембранах клетки.

Немецкий физиолог Дюбуа-Реймон является основоположником метода электрического раздражения органов и тканей с помощью индукционной катушки для дозированного электрического раздражения живых тканей. В настоящее время для этого используют электронные стимуляторы, позволяющие получить электрические импульсы любой частоты и силы. Электростимуляция стала важным методом исследования функций органов и тканей.

К экспериментальным методам относится множество физиологических методов.

Удаление (экстирпация) органа, например определенной железы внутренней секреции, позволяет выяснить ее влияние на различные органы и системы животного. Удаление различных участков коры головного мозга позволило ученым выяснить их влияние на организм.

Современные успехи физиологии были обусловлены использованием радиоэлектронной техники.

Вживление электродов в различные участки мозга помогло установить активность различных нервных центров.

Введениерадиоактивных изотопов в организм позволяет ученым изучать метаболизм разных веществ в органах и тканях.

Томографический метод с использованием ядерного магнитного резонанса имеет очень важное значение для выяснения механизмов физиологических процессов на молекулярном уровне.

Биохимические ибиофизические методы помогают с высокой точностью выявлять различные метаболиты в органах и тканях у животных в состоянии нормы и при патологии.

Знание количественных характеристик различных физиологических процессов и взаимоотношений между ними позволило создать их математические модели. С помощью этих моделей физиологические процессы воспроизводят на компьютере и исследуют различные варианты реакций.

3. Этапы развития развития физиологии. Аналитический и системный поход к изучению функций организма.

В развитии физиологии условно выделяют два этапа:

до научный (до 1628 года);

научный (после 1628 года).

Донаучный этап развития физиологии. Представителями до научного этапа можно считать известных ученых древности Гиппократа, Авицену, Галена, Парацельса и многих других. Гиппократ и Гален, например, разработали представления о типах поведения человека (представления о холериках, сангвиниках, меланхоликах и флегматиках). Авицена разработал ряд оригинальных представлений об индивидуальном здоровье и способах его укрепления.

Научный этап развития физиологии.Датой начала научного этапа физиологии считают дату выхода в свет труда известного английского врача и физиолога Уильяма Гарвея «Анатомические исследования о движении сердца и крови у животных» (1628). В данной работе впервые У.Гарвей сформулировал представления о движении крови у животных по большому кругу кровообращения. При этом все данные были получены экспериментально с использованием нового для того времени метода-метода вивисекции (буквально термин вивисекция означает живосечение).

Важной вехой в развитии физиологии можно считать работы известного французского ученого Рене Декарта (1596-1650), который впервые сформулировал представления об отражательном механизме, который впоследствии был назван чешским ученым И.Прохазкой (1749-1820) рефлексом.

Аналитическая физиология рассматривала отдельные органы и их функции – способ организации деятельности этих органов, функциональное их значение в жизни организма.

Объединяя, интегрируя все добытые биологические знания, физиология обеспечивала системный подход к изучению жизнедеятельности организма, рассматривая его как сложную, целостную и динамическую систему, активно взаимодействующую с окружающей средой.

5.Общие свойства возбудимых тканей. Виды раздражителей

Особое место в физиологии отводится возбудимым тканям. Не все ткани в организме способны одинаково быстро отвечать на действия раздражителей. Только некоторые из них в процессе эволюции выработали это свойство -- быстрый ответ на действие раздражителя.

Под раздражителемпонимают любое изменение условий внешней и внутренней среды, если оно возникает внезапно, имеет достаточную силу, удерживается определенное время, вызывает обратимые изменения структуры и деятельности живых тканей и клеток. Процесс воздействия раздражителя на живые структуры называется раздражением.

Различают три группы раздражителей: физические, физико-химические и химические. Особо выделяют как раздражитель нервный импульс.

По физиологическому значению все раздражители подразделяют на адекватные и неадекватные. Адекватные -- это раздражители, которые действуют на организм и его структуры в естественных условиях, и структуры организма приспособлены к восприятию этого раздражителя. Неадекватные -- это раздражители, которые в естественных условиях не действуют на организм, и структуры организма не приспособлены к их восприятию. Поэтому такие раздражители чаще всего вызывают нарушение функции организма.

Ткани и клетки организма, специально приспособленные к осуществлению быстрых ответных реакций на действие раздражителя, называютсявозбудимыми тканями. К ним относятся нервная, железистая и мышечная ткани.

Возбудимые ткани обладают рядом специфических свойств: возбудимостью и проводимостью.

Возбудимость -- способность возбудимой ткани отвечать изменением структуры и деятельности на действие раздражителя, т.е. отвечать особой биологической реакцией, называемой возбуждением.

Возбуждение -- ответная реакция возбудимой ткани на действие возбудителя, проявляющаяся в совокупности физических, физико-химических, химических, метаболических процессов и изменений деятельности. Возбуждение -- волнообразный процесс, который проявляется в разных возбудимых тканях специфический образом: в мышечной -- сокращением, в железистой -- образованием и выделением секрета, в нервной -- возникновением и проведением нервного импульса.

Развитие возбуждения сопровождается кратковременным исчезновением возбудимости. Затем она быстро восстанавливается.

Обязательным и общим признаком возбуждения возбудимых тканей является возникновение биологического тока действия, т.е. биоэлектрических явлений.

Проводимость -- это свойство возбудимой ткани активно проводить волну возбуждения. Например, двигательный нерв кошки проводит возбуждение со скоростью 1200 см/с.

нервная и гуморальная регуляция функций. Особенности, знвчение.

Гуморальная регуляция осуществляется через жидкие среды организма (кровь (гумор), лимфу, межклеточную, цереброспинальную жидкости) с помощью различных биологически активных веществ, которые выделяются специализированными клетками, тканями или органами. Этот вид регуляции может осуществляться на уровне структур органа - местная саморегуляция, или обеспечивать генерализованные эффекты через систему гормональной регуляции. В кровь поступают химические вещества, образующиеся в специализированных тканях и обладающих специфическими функциями. Среди этих веществ различают: метаболиты, медиаторы, гормоны. Они могут действовать местно или дистантно. Например, продукты гидролиза АТФ, концентрация которых возрастает при повышении функциональной активности клеток, вызывают расширение кровеносных сосудов и улучшают трофику этих клеток. Особенно важную роль играют гормоны- продукты секреции специальных, эндокринных органов. К железам внутренней секреции относят: гипофиз, щитовидную и околощитовидные железы, островковый аппарат поджелудочной железы, кору и мозговое вещество надпочечников, половые железы, плаценту и эпифиз. Гормоны влияют на обмен веществ, стимулируют морфообразовательные процессы, дифференцировку, рост, метаморфоз клеток, включают определенную деятельность исполнительных органов, изменяют интенсивность деятельности исполнительных органов и тканей. Гуморальный путь регуляции действует относительно медленно, скорость ответной реакции зависит от скорости образования и секреции гормона, его проникновения в лимфу и кровь, скорости кровотока. Локальное действие гормона определяется наличием к нему специфического рецептора. Длительность действия гормона зависит от скорости его разрушения в организме. В различных клетках организма, в том числе и мозге, образуются нейропептиды, которые действуют на поведение организма, целый ряд различных функций и регулируют секрецию гормонов.

Нервная регуляция осуществляется посредством нервной системы, базируется на переработке информации нейронами и передаче ее по нервам. Имеет следующие особенности:

Большую скорость развития действия;

Точность связи;

Высокую специфичность - в реакции участвует строго определенное количество компонентов, необходимых в данный момент.

Нервная регуляция осуществляется быстро, с направленностью сигнала к определенному адресату. Передача информации (потенциалов действия нейронов) осуществляется со скоростью до 80-120 м/с без снижения амплитуды и потери энергии. Нервной регуляции подлежат соматические и вегетативные функции организма. Основной принцип нервной регуляции - рефлекс. Нервный механизм регуляции филогенетически возник позднее местного и гуморального и обеспечивает высокую точность, скорость и надежность ответной реакции. Он является наиболее совершенным механизмом регуляции.

©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2016-02-13

В целом организме нервный и гуморальный механизмы регуляции действуют совместно. Оба механизма регуляции взаимосвязаны. Химические регуляторы, образующиеся в организме, влияют и на нервные клетки, изменяя их состояние. Влияют на состояние нервной системы и образующиеся в железах внутренней секреции гормоны. Но функциями эндокринных желез управляет нервная система. Ей в организме принадлежит ведущая роль в регуляции всей деятельности. Гуморальные факторы - звено в нейро-гуморальной регуляции. В качестве примера напомним регуляцию осмотического давления крови при жажде. Вследствие недостатка воды повышается осмотическое давление во внутренней среде организма. Это приводит к раздражению специальных рецепторов - осморецепторов. Возникшее возбуждение по нервным путям направляется в центральную нервную систему. Оттуда импульсы направляются к железе внутренней секреции - гипофизу - и стимулируют выделение в кровь антидиуретического гормона гипофиза. Этот гормон, попадая в кровь, приносится к извитым канальцам почек и усиливает обратное всасывание воды из первичной мочи в кровь. Таким образом уменьшается количество выводимой с мочой воды и восстанавливается нарушенное осмотическое давление в организме.

При избытке сахара в крови нервная система стимулирует функцию внутрисекреторной части поджелудочной железы. Теперь в кровь поступает больше гормона инсулина, и лишний сахар под его влиянием откладывается в печени и мышцах в виде гликогена. При усиленной мышечной работе, когда повышается потребление сахара и в крови его становится недостаточно, усиливается деятельность надпочечников. Гормон надпочечников адреналин способствует превращению гликогена в сахар. Так нервная система, воздействуя на железы внутренней секреции, стимулирует или тормозит отделение ими биологически активных веществ.

Влияния нервной системы осуществляются через секреторные нервы. Кроме того, нервы подходят к кровеносным сосудам эндокринных желез. Меняя просвет сосудов, они влияют на деятельность этих желез.

И наконец, в эндокринных железах располагаются чувствительные окончания центростремительных нервов, сигнализирующих в центральную нервную систему о состоянии эндокринной железы. Таким образом, нервная система оказывает влияние на состояние желез внутренней секреции. Состояние железы, выработка ею гормона в большой степени зависят от нервных влияний. В связи с этим многие эндокринные заболевания развиваются вследствие поражения нервной системы (сахарный диабет, базедова болезнь, расстройство функции половых желез). Например, описан случай тяжелого заболевания щитовидной железы, развившегося у матери, потерявшей за одну ночь двух детей, умерших от дифтерии.

Не только нервная система оказывает влияние на состояние эндокринных желез, но и гормоны действуют на нервную систему. Большое влияние они оказывают на деятельность коры больших полушарий головного мозга. Издавна было известно, что кастрация, т. е. удаление половых желез у домашних животных, делает их выносливыми и спокойными (например, вол в сравнении с быком).

Если повышается функция щитовидной железы (базедова болезнь), человек становится очень раздражительным, эмоциональным. Наоборот, при понижении функции щитовидной железы (микседема) человек становится вялым, пассивным, эмоции у него снижены. Если функция щитовидной железы понижена с раннего детства, то у ребенка отстает физическое и умственное развитие (кретинизм). У животных с удаленной щитовидной железой труднее образуются условные рефлексы.

Тесная связь деятельности желез внутренней секреции и центральной нервной системы подтверждается и особенностями строения эндокринной системы. В промежуточном отделе головного мозга имеется образование - гипоталамус, который является одновременно и нервным центром, и своеобразной железой внутренней секреции. Он образован нервными клетками, но не совсем обычными: они способны вырабатывать особые вещества, которые поступают в кровь, притекающую от гипоталамуса к гипофизу. Активные вещества гипоталамуса побуждают гипофиз вырабатывать другие гормоны; к ним относится гормон роста, тиреотропный гормон (он активизирует работу щитовидной железы), гонадотропные гормоны (они активизируют работу половых желез) и др. Под влиянием гормонов гипофиза другие эндокринные железы вырабатывают свои гормоны, которые действуют на различные органы, ткани и клетки организма.

Между гипоталамусом, гипофизом и периферическими эндокринными железами существует прямая и обратная связь . Например, гипофиз вырабатывает тиреотропный гормон , который стимулирует деятельность щитовидной железы. Под влиянием тиреотропного гормона гипофиза щитовидная железа вырабатывает свой гормон - тироксин , который влияет на все органы и ткани организма. Тироксин влияет и на сам гипофиз, как бы информируя его о результатах его деятельности: чем больше гипофиз выделяет тиреотропного гормона, тем больше щитовидная железа выделяет тироксина. Но если тиреотропный гормон гипофиза стимулирует работу щитовидной железы (это прямая связь), то, напротив, тироксин тормозит деятельность гипофиза, уменьшая выработку тиреотропного гормона (это обратная связь). Механизм прямой и обратной связи имеет очень важное значение в деятельности эндокринной системы, так как благодаря ему работа всех желез внутренней секреции не выходит за границы физиологической нормы.

На рисунке 3 представлена схема нейро-эндокринной регуляции деятельности организма.

Изучение функциональных отношений между разными железами внутренней секреции показало, что почти все они влияют Друг на друга, тесно взаимодействуя.

Регуляция функций организма - процесс сложный, осуществляющийся нейро-гуморальным путем. При этом нервные факторы регуляции взаимодействуют с гуморальными. Даже передача возбуждения с одного нейрона на другой или на исполнительные органы (мышцы, железы), как показали исследования, осуществляется при участии химических посредников - медиаторов. Самым распространенным передатчиком (медиатором) возбуждения является ацетилхолин . Нервная клетка сама вырабатывает ацетилхолин, затрачивая значительное количество энергии. Ацетилхолин накапливается в окончаниях нервных клеток в виде мелких пузырьков. Когда возбуждение достигает окончаний отростков нервной клетки, ацетилхолин проходит через мембрану клетки и способствует передаче возбуждения другой клетке.

Кроме ацетилхолина, обнаружены и другие передатчики нервных импульсов. В окончаниях симпатических нервов обнаружены медиаторы адреналин и норадреналин.

Вопросы и задания к главе "Регуляция функций организма"

1. Чем отличаются гормоны от ферментов?

2. Какова роль гормонов в регуляции функций организма?

3. Какие вы знаете химические вещества, принимающие участие в регуляции функций организма?

4. Как нервная система поддерживает постоянство внутренней среды организма? Приведите примеры.

5. Приведите примеры условных рефлексов у человека.

6. Приведите примеры нейро-гуморальной регуляции функций в организме человека.

Главная роль в регуляции функций организма и обеспечении его целостности принадлежит нервной системе. Этот механизм регуляции является более совершенным. Во-первых, нервные влияния передаются значительно быстрее, чем химические воздействия, и потому организм через нервную систему осуществляет быстрые ответные реакции на действие раздражителей. В связи со значительной скоростью проведения нервных импульсов взаимодействие между частями организма устанавливается быстро в соответствии с потребностями организма.

Во-вторых, нервные импульсы приходят к определенным органам, и потому ответные реакции, осуществляемые через нервную систему, не только более быстрые, но и более точные, чем при гуморальной регуляции функций.

Рефлекс - основная форма нервной деятельности

Вся деятельность нервной системы осуществляется рефлекторным путем. С помощью рефлексов осуществляется взаимодействие различных систем целого организма и его приспособление к меняющимся условиям среды.

При повышении кровяного давления в аорте рефлекторно меняется деятельность сердца. В ответ на температурные воздействия внешней среды у человека суживаются или расширяются кровеносные сосуды кожи, под влиянием различных раздражителей рефлекторно меняется сердечная деятельность, интенсивность дыхания и т. д.

Благодаря рефлекторной деятельности организм быстро реагирует на различные воздействия внутренней и внешней среды.

Раздражения воспринимаются особыми нервными образованиями - рецепторами . Существуют различные рецепторы: одни из них раздражаются при изменении температуры окружающей среды, другие - при прикосновении, третьи - при болевом раздражении и т. п. Благодаря рецепторам центральная нервная система получает информацию обо всех изменениях окружающей среды, а также об изменениях внутри организма.

При раздражении рецептора в нем возникает нервный импульс, который распространяется по центростремительному нервному волокну и достигает центральной нервной системы. О характере раздражения центральная нервная система "узнает" по силе и частоте нервных импульсов. В центральной нервной системе происходит сложный процесс переработки поступивших нервных импульсов, и уже по центробежным нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы направляются к исполнительному органу (эффектору).

Для осуществления рефлекторного акта необходима целостность рефлекторной дуги (рис. 2).

Опыт 2

Обездвижьте лягушку. Для этого заверните лягушку в марлевую или полотняную салфетку, оставив открытой лишь, голову. Задние лапки при этом должны быть вытянуты, а передние плотно прижаты к туловищу. Введите тупое лезвие ножниц в рот лягушки и отсеките верхнюю челюсть с черепной коробкой. Спинной мозг не разрушайте. Лягушку, у которой сохранен только спинной мозг, а вышележащие отделы центральной нервной системы удалены, называют спинальной. Укрепите лягушку в штативе, зажав зажимом нижнюю челюсть либо приколов булавками нижнюю челюсть к пробке, укрепленной в штативе. Оставьте лягушку висеть несколько минут. О восстановлении рефлекторной деятельности после удаления головного мозга судите по появлению ответной реакции на щипок. Лягушку во избежание подсыхания кожи периодически опускайте в стакан с водой. Налейте в маленький стаканчик 0,5-процентный раствор соляной кислоты, опустите в него заднюю лапку лягушки и наблюдайте рефлекторное отдергивание лапки. Смойте кислоту водой. На задней лапке, на середине голени, сделайте кольцевой разрез кожи и хирургическим пинцетом снимите ее с нижней части лапки, проследив за тем, чтобы кожа была тщательно снята со всех пальцев. Опустите лапку в раствор кислоты. Почему теперь лягушка не отдергивает конечность? В этот же раствор кислоты опустите другую лапку лягушки, с которой кожа не снята. Как реагирует лягушка теперь?

Разрушьте спинной мозг лягушки, введя в позвоночный канал препаровальную иглу. Опустите лапку, на которой сохранена кожа" в раствор кислоты. Почему теперь лягушка не отдергивает лапку?

Нервные импульсы при любом рефлекторном акте, приходя в центральную нервную систему, способны распространяться по разным ее отделам, вовлекая в процесс возбуждения многие нейроны. Поэтому правильнее говорить, что структурную основу рефлекторных реакций составляют нейронные цепи из центростремительных, центральных и центробежных нейронов.

Принцип обратных связей

Между центральной нервной системой и исполнительными органами существуют как прямые, так и обратные связи. При действии раздражителя на рецепторы возникает двигательная реакция. В результате этой реакции в исполнительных органах (эффекторах) - мышцах, сухожилиях, суставных сумках - возбуждаются рецепторы, от которых нервные импульсы поступают в центральную нервную систему. Это вторичные центростремительные импульсы , или обратные связи . Эти импульсы постоянно сигнализируют нервным центрам о состоянии двигательного аппарата, и в ответ на эти сигналы из центральной нервной системы к мышцам поступают новые импульсы, включающие следующую фазу движения или изменяющие движение в соответствии с условиями деятельности.

Обратная связь очень важна в механизмах координации, которую осуществляет нервная система. У больных, у которых нарушена чувствительность мышц, движения, особенно ходьба, утрачивают плавность, становятся некоординированными.

Условные и безусловные рефлексы

Человек рождается с целым рядом готовых, врожденных рефлекторных реакций. Это безусловные рефлексы . К ним относятся акты глотания, сосания, чихания, жевания, слюноотделение, отделение желудочного сока, поддержание температуры тела и др. Количество врожденных безусловных рефлексов ограничено, и они не могут обеспечить приспособление организма к постоянно меняющимся условиям среды.

На базе врожденных безусловных реакций в процессе индивидуальной жизни формируются условные рефлексы . Эти рефлексы у высших животных и человека весьма многочисленны и играют огромную роль в приспособлении организмов к условиям существования. Условные рефлексы имеют сигнальное значение. Благодаря условным рефлексам организм заранее как бы предупреждается о приближении чего-то значимого. По запаху гари человек и животное узнают о приближающейся беде, пожаре; животные по запаху, звукам отыскивают добычу или, напротив, спасаются от нападения хищников. На основе многочисленных условных связей, образовавшихся в течение индивидуальной жизни, человек приобретает жизненный опыт, помогающий ему ориентироваться в окружающей среде.

Для того чтобы яснее стало различие между безусловными и условными рефлексами, давайте совершим (мысленно) экскурсию в родильный дом.

В родильном доме есть три главных помещения: палата, где происходят роды, палата новорожденных и комната матерей. После того как ребенок родился, его приносят в палату новорожденных и дают немного отдохнуть (обычно 6-12 ч), а затем везут к матери - кормить. И только мать приложит ребенка к груди, как он хватает ее ртом и начинает сосать. Никто ребенка этому не учил. Сосание - пример безусловного рефлекса.

А вот пример условного рефлекса. Сначала, как только новорожденный проголодается, он начинает кричать. Однако через два-три дня в палате новорожденных наблюдается такая картина: подходит время кормления, и дети один за другим начинают просыпаться и плакать. Медицинская сестра по очереди берет их и пеленает, при необходимости подмывает, а затем укладывает на специальную каталку, чтобы везти к матерям. Очень интересно поведение детей: как только их перепеленали, уложили на каталку и вывезли в коридор, все они, как по команде, замолкают. Выработался условный рефлекс на время кормления, на обстановку перед кормлением.

Для выработки условного рефлекса необходимо подкрепление условного раздражителя безусловным рефлексом и их повторение. Стоило 5-6 раз совпасть пеленанию, подмыванию и укладыванию на каталку с последующим кормлением, которое здесь играет роль безусловного рефлекса, как выработался условный рефлекс: перестать кричать, несмотря на все возрастающий голод, ждать несколько минут, пока кормление начнется. Кстати, если вывезти детей в коридор и запоздать с кормлением, то через несколько минут они начинают кричать.

Рефлексы бывают простые и сложные. Все они находятся во взаимной связи и образуют систему рефлексов.

Опыт 3

Выработайте условный мигательный рефлекс у человека. Известно, что при попадании струи воздуха в глаз человек закрывает его. Это защитная, безусловнорефлекторная реакция. Если теперь несколько раз сочетать вдувание воздуха в глаз с каким-нибудь индифферентным раздражителем (стуком метронома, например), то этот индифферентный раздражитель станет сигналом поступления струи воздуха в глаз.

Для вдувания воздуха в глаз возьмите резиновую трубочку, соединенную с грушей для нагнетания воздуха. Рядом поставьте метроном. Метроном, грушу и руки экспериментатора закройте от испытуемого экраном. Включите метроном и через 3 сек нажмите на грушу, вдувая струю воздуха в глаз. Метроном при вдувании воздуха в глаз должен продолжать работу. Выключите метроном, как только наступит мигательная рефлекторная реакция. Через 5-7 мин повторите сочетание звука метронома с вдуванием воздуха в глаз. Опыт продолжайте до тех пор, пока мигание не будет наступать только при звуке метронома, без вдувания воздуха. Вместо метронома можно воспользоваться звонком, колокольчиком и т. п.

Сколько понадобилось сочетаний условного раздражителя с безусловным, чтобы образовался условный мигательный рефлекс?

На более тонком, молекулярном уровне внутри организма, есть системы, которые тоньше чувствуют и лучше знают, как сохранить постоянство внутренней среды в изменчивых условиях среды внешней. Регуляция функция организма происходит с помощью двух важнейших систем — нервной и гуморальной. Это два «кита», сохраняющих постоянство организма и способствующих адекватному ответу организма на то или иное действие извне. Что же это за два «кита»? Как же они регулируют работу сердца и другие функции организма? Разберёмся в этих вопросах подробно и обстоятельно.

1 Координатор №1 — нервная регуляция

Ранее обсуждалось, что сердце обладает автономностью — способностью самостоятельно воспроизводить импульсацию. И это так. В какой-то мере сердце «само себе хозяин», но деятельность сердца, как и работа других внутренних органов, очень чутко откликается на регуляцию вышележащих отделов, а именно на нервную регуляцию. Эта регуляция осуществляется отделом нервной системы под названием вегетативная (ВНС).

ВНС включает себя две важнейшие составляющие: симпатический и парасимпатический отдел. Эти отделы как день и ночь, оказывают противоположное действие на действие внутренних органов, но оба отдела одинаково важны для организма в целом. Рассмотрим, как же влияет на работу сердца, кровяное давление, тонус артериальных сосудов нервная регуляция.

2 Симпатическая активность

Симпатический отдел ВНС состоит из центральной части, расположенной в спинном мозге, и периферической, которая находится непосредственно в ганглиях — нервных узлах. Контроль за симпатикой осуществляет гипофиз, гипоталамус, сосудодвигательный центр продолговатого мозга, а также кора больших полушарий головного мозга. Все эти регулирующие органы взаимосвязаны и не работают друг без друга. Когда же активируется работа симпатического отдела и в чём она проявляется?

Всплеск эмоций, нахлынувшие чувства, страх, стыд, боль — и вот уже сердце готово выскочить из груди, а в висках пульсирует кровь… Это всё проявление эффектов симпатики на работу сердца и регуляцию тонуса сосудов. Так же в стенках артериальных сосудов находятся периферические рецепторы, которые передают сигналы на вышележащие структуры при понижении давления крови, в данном случае симпатическая регуляция «заставляет» сосуды повышать тонус — и давление нормализуется.

Исходя из этих данных можно сделать вывод, что импульсы в отделы симпатики могут поступать как с периферии — сосуды, так и с центра — кора больших полушарий. И в том и в другом случае ответ незамедлительно поступит. И каким же будет ответ? Эффекты симпатики на работу сердца и сосудов оказывают эффект со знаком: «+». Что это означает? Повышение частоты сердечных сокращений, усиление глубины и силы сокращений, повышение давления крови, а также повышение сосудистого тонуса.

Частоту сердцебиения в здоровом сердце устанавливает СА-узел, волокна симпатики заставляют этот узел вырабатывать большее количество импульсов, благодаря этому ЧСС возрастает. Поскольку в большей степени симпатические волокна иннервируют желудочки сердца, то сила и частота желудочковых сокращений будет возрастать, а времени на их расслабление будет затрачиваться меньше. Таким образом, симпатическая нервная регуляция мобилизует работу сердца и сосудов путем повышения их тонуса и усиления силы, частоты, и глубины сердечных толчков.

3 Парасимпатическая активность

Противоположный эффект оказывает другой отдел ВНС — парасимпатика. Давайте представим: Вы вкусно отобедали и прилегли отдохнуть, Ваш организм расслаблен, по телу разливается теплота, Вы погружаетесь в полудрёму… Сколько ударов в минуту будет осуществлять ваше сердце в этот момент? Будет ли давление высоким? Нет. Отдыхаете Вы — отдыхает Ваше сердце. Во время отдыха наступает царство вагуса. N.vagi — это главнейший и крупнейший нерв парасимпатической системы.

Действие парасимпатики оказывает тормозящий эффект на работу сердца и сосудов, эффект со знаком «-». А именно: замедляется частота и сила сердечных сокращений, понижается кровяное давление, сосудистый тонус понижается. Активность парасимпатики максимальна в период сна, отдыха, расслабления. Таким образом два отдела поддерживают сердечную деятельность, регулируют её основные показатели, работают слаженно и чётко под контролем вышележащих структур нервной системы.

4 Координатор №2 — гуморальная регуляция

Люди, знающие латынь, понимают смысл слова «гуморальный». Если переводить дословно, то humor — это влага, влажный, имеющий отношение к крови, лимфе. Гуморальная регуляция функций организма осуществляется с помощью крови, биологических жидкостей, а точнее она обеспечивается веществами, которые циркулируют в крови. Эти вещества, осуществляющие гуморальную функцию, известны всем. Это гормоны. Они вырабатываются железами внутренней секреции и поступают в тканевую жидкость, а также в кровь. Достигая органов и тканей, гормоны оказывают на них определённое воздействие.

Гормоны чрезвычайно активны, также они специфичны, поскольку их действие направленно на определённые клетки, ткани, органы. Но гормоны быстро разрушаются, поэтому они должны поступать в кровь постоянно. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью важной, главной железы в полости черепа — гипофиза. Он — «царь» других желез организма. Конкретно на сердце влияют гормоны, производимые надпочечниками, щитовидной железы, половые гормоны, а также вещества, вырабатываемые клетками сердца.

5 Вещества заставляющие сердце трудиться

Адреналин и норадреналин. Гормоны надпочечников. Вырабатываются в больших количествах в экстремальных ситуациях, при стрессе, волнении. Увеличивают частоту и силу сокращений сердца, повышают кровяное давление, мобилизуют все функции организма.

Тироксин. Гормон щитовидки. Усиливает ЧСС. У людей с избыточной функцией данной железы и с повышенной концентрацией данного вещества в крови всегда наблюдается тахикардия — ЧСС более 100 в минуту. Также тироксин повышает чувствительность клеток сердца к другим веществам, влияющим на гуморальную регуляцию функций сердечно-сосудистой системы, например к адреналину.

Половые гормоны. Усиливают сердечную деятельность, поддерживают тонус кровеносных сосудов.

Серотонин или гормон «счастья». Стоит ли описывать его эффект? Всем известно как сердце выпрыгивает из груди и бьётся от счастья?

Простагландины, гистамин оказывают стимулирующее действие, «подгоняющее» сердце.

6 Вещества-релаксанты

Ацетилхолин. Его влияние оказывает на сердце эффекты со знаком «-»: частота, сила сокращений уменьшается, сердце «работает» менее напряжённо.

Предсердные гормоны. Клетки предсердий вырабатывают собственные вещества, которые оказывают действие на сердце и сосуды. К таким веществам относят натрийуретический гормон, он обладает выраженным дилатирующим действием на сосуды, понижает их тонус, вызывая также понижение кровяного давления. Также данное вещество оказывает блокирующих эффект на активность симпатической нервной системы и высвобождение адреналина и норадреналина.

7 Ионы в работе сердца

Большое влияние на сердечные сокращения оказывает концентрация ионов или электролитов в крови. Речь идет о К+, Na+, Ca2+.

Кальций. Важнейший ион, участвующий в сердечном сокращении. Обеспечивает нормальную миокардиальную сократимость. Ионы Ca2+ усиливают сердечную деятельность. Избыток кальция, как и его недостаток негативно влияет на работу сердца, могут возникнуть различные аритмии или даже остановка сердца.

Калий. Ионы К+ в своем избытке замедляют сердечную деятельность, снижает глубину сокращения, понижает возбудимость. При значительном увеличении концентрации возможны нарушения проводимости и остановка сердца. При недостатке К+ сердце также испытывает негативные влияния в виде аритмий и нарушений в работе. Электролитные показатели в крови содержатся на определённом уровне, показатели которого установлены для каждого иона (нормы калия 3,3-5,5, а кальция 2,1-2,65 ммоль/л). Эти показатели гуморальной функции строго определены, и выход любого из них за рамки нормы грозит расстройством работы не только в сердце, а и в других органах.

8 Единое целое

Обе регулирующих системы, и нервная, и гуморальная неразрывно связаны между собой. Нельзя отделить одну от другой, как нельзя в едином организме разграничить функцию правой и левой руки, к примеру. Некоторые авторы даже называют данные системы одним словом: нервно-гуморальная регуляция. Это подчёркивает их взаимосвязь и единство. Ведь управлять организмом — нелёгкая задача и справиться с ней можно только сообща.

Нельзя выделить среди механизмов регуляции главные и второстепенные, они все одинаково важны. Можно лишь констатировать некоторые особенности их работы. Так, для нервной регуляции свойственна быстрота реакции. По нервам, как по проводам, импульс распространяется моментально к органу. А для гуморальной регуляции функций характерно более медленное наступление эффекта, ведь, чтобы веществу по крови попасть к органу, нужно время.