А. Надежность регуляторных механизмов. При отсутствии патологии органы и системы организма обеспечивают такой уровень процессов и констант, который необходим организму согласно его потребностям в различных условиях жизнедеятельности, Это достигается благодаря высокой надежности функционирования регуляторных механизмов, что в свою очередь обеспечивается за счет ряда факторов.

1. Регуляторных механизмов несколько, они дополняют друг друга (нервный, гуморальный: гормоны, метаболиты, тканевые гормоны, медиаторы - и миогенный).

2. Каждый механизм может оказывать разнонаправленные влияния на орган. Например, симпатический нерв тормозит сокращение желудка, а парасимпатический нерв усиливает. Множество химических веществ стимулирует или тормозит деятельность различных органов: например, адреналин тормозит, а серотонин усиливает сокращения желудка и кишечника.

3. Каждый нерв (симпатический и парасимпатический) и любое вещество, циркулирующее в крови, также могут оказывать разнонаправленные влияния на один и тот же орган. Например, симпатический нерв и ангиотензин суживают кровеносные сосуды; естественно, что при уменьшении их активности сосуды расширяются.

4. Нервные и гуморальные механизмы регуляции взаимодействуют между собой. Например, выделяющийся из парасимпатических окончаний ацетилхолин свое действие оказывает не только на клетки - эффекторы органа, но и тормозит выброс норадреналина из рядом расположенных симпатических терминалей. Последние такое же влияние с помощью норадреналина оказывают на выделение ацетилхолина парасимпатическими терминалями. Это резко увеличивает эффект действия самого ацетилхолина или норадреналина на орган. Адренокортикотропный гормон (АКТГ) стимулирует выработку гормонов коры надпочечников, однако избыточный их уровень посредством обратной отрицательной связи (см. раздел 1.6, Б-1) угнетает выработку самого АКТГ, что ведет к снижению выделения кортикоидов.

5. Если продолжить цепочку этого анализа, имея в виду приспособительный результат (поддержание констант организма на оптимальном уровне) и работу эффекторов, то обнаружим несколько путей системной их регуляции. Так, необходимый для организма уровень артериального давления (АД) поддерживается за счет изменения интенсивности работы сердца; регуляции просвета сосудов; количества циркулирующей жидкости, что реализуется с помощью перехода жидкости из сосудов в ткани и обратно и с помощью изменения ее объема, выводимого с мочой, депонирования крови или выхода ее из депо и циркуляции по сосудам организма.

Таким образом, если перемножить все пять перечисленных вариантов регуляции констант организма с учетом того, что у каждого имеется их несколько или даже несколько десятков (например, гуморальных веществ), то общее число этих вариантов будет исчисляться сотнями! Это и обеспечивает весьма высокую степень надежности системной регуляции процессов и констант даже в экстремальных условиях и при патологических процессах в организме.

И наконец, надежность системной регуляции функций организма высока еще и потому, что имеется два типа регуляции.

Б. Типы регуляции. В литературе встречается несколько терминов, дублирующих и даже противоречащих друг другу. В частности, мы полагаем, что деление регуляции на типы по отклонению и по возмущению некорректно. В обоих случаях есть возмущающий фактор. Например, возмущающим фактором является отклонение регулируемой константы от нормы (регуляция по отклонению), т.е. тип регуляции по отклонению без возмущающего фактора не реализуется. В зависимости от момента включения регуляторных механизмов относительно изменения константы организма от нормальной величины следует выделить регуляцию по отклонению и регуляцию по опережению. Эти два понятия включают в себя все другие и исключают терминологическую путаницу.

1. Регуляция по отклонению - циклический механизм, при котором всякое отклонение от оптимального уровня регулируемой константы мобилизует все аппараты функциональной системы к восстановлению ее на прежнем уровне. Регуляция по отклонению предполагает наличие в составе системного комплекса канала отрицательной обратной связи, обеспечивающего разнонаправленное влияние: усиление стимулирующих механизмов управления в случае ослабления показателей процесса, а также ослабление стимулирующих механизмов в случае чрезмерного усиления показателей процесса и констант. В отличие от отрицательной обратной связи положительная обратная связь, встречающаяся в организме редко, оказывает только однонаправленное влияние, причем стимулирует развитие процесса, находящегося под контролем управляющего комплекса. Поэтому положительная обратная связь делает систему неустойчивой, неспособной обеспечить стабильность регулируемого процесса в пределах физиологического оптимума. Например, если бы АД регулировалось по принципу положительной обратной связи, то в случае его снижения действие регуляторных механизмов привело бы к еще большему его снижению, а в случае повышения - к еще большему его увеличению. Примером положительной обратной связи является усиление начавшейся секреции пищеварительных соков в желудке после приема пищи, что осуществляется с помощью продуктов гидролиза, всосавшихся в кровь.

Таким образом, функциональные системы своими саморегуляторными механизмами поддерживают основные показатели внутренней среды в диапазоне колебаний, не нарушающих оптимальный ход жизнедеятельности организма. Из этого вытекает, что представление о константах внутренней среды организма как стабильных показателях гомеостазиса относительно. Вместе с тем выделяют «жесткие» константы, которые поддерживаются соответствующими функциональными системами на сравнительно фиксированном уровне и отклонение которых от этого уровня оказывается минимальным, так как чревато серьезными нарушениями метаболизма. Выделяют также«пластичные», «мягкие» константы, отклонение которых от оптимального уровня допускается в широком физиологическом диапазоне. Примерами «жестких» констант являются уровень осмотического давления, величина рН. «Пластичные» константы - это величина АД, температура тела, концентрация питательных веществ в крови.

В учебной и научной литературе встречаются также понятия «установочная точка» и «заданное значение» того или иного параметра. Эти понятия позаимствованы из технических дисциплин. Отклонения параметра от заданной величины в техническом устройстве немедленно включает регуляторные механизмы, возвращающие ее параметры к «заданному значению». В технике подобная постановка вопроса о «заданном значении» вполне уместна. Эту «установочную точку» задает конструктор. В организме имеет место не «заданное значение» или «установочная точка», а определенное значение его констант, в том числе и постоянная температура тела высших животных и человека. Определенный уровень констант организма обеспечивает относительно независимый (свободный) образ жизни. Этот уровень констант сформировался в процессе эволюции. Сформировались и механизмы регуляции этих констант. Поэтому понятия «установочная точка» и «заданное значение» следует признать некорректными в физиологии. Существует общепринятое понятие «гомеостазис», т. е. постоянство внутренней среды организма, которое подразумевает постоянство различных констант организма. Поддержание этого динамического постоянства (все константы колеблются - одни больше, другие меньше) обеспечивается всеми регуляторными механизмами.

2. Регуляция по опережению заключается в том, что регулирующие механизмы включаются до реального изменения параметра регулируемого процесса (константы) на основе информации, поступающей в нервный центр функциональной системы и сигнализирующей о возможном изменении регулируемого процесса (константы) в будущем. Например, терморецепторы (детекторы температуры), находящиеся внутри тела, обеспечивают контроль за температурной константой внутренних областей тела. Терморецепторы кожи в основном играют роль детекторов температуры окружающей среды (возмущающий фактор). При значительных отклонениях температуры окружающей среды создаются предпосылки возможного изменения температуры внутренней среды организма. В норме, однако, этого не происходит, так как импульсация от терморецепторов кожи, непрерывно поступая в гипоталамический терморегуляторный центр, позволяет терморегуляторному центру произвести компенсаторные изменения работы эффекторов системы до момента реального изменения температуры внутренней среды организма. Усиление вентиляции легких при физической нагрузке начинается раньше увеличения потребления кислорода и накопления угольной кислоты в крови. Это осуществляется благодаря афферентной импульсации от проприорецепторов активно работающих мышц. Следовательно, импульсация проприорецепторов выступает как фактор, организующий перестройку работы функциональной системы, поддерживающей оптимальный для метаболизма уровень , и рН внутренней среды с опережением.

Регуляция по опережению может реализоваться с помощью механизма, условного рефлекса. Показано, что у кондукторов товарных поездов в зимнее время резко нарастает производство тепла по мере удаления от станции отправления, где кондуктор находился в теплой комнате. На обратном пути по мере приближения к станции производство тепла в организме отчетливо снижается, хотя в обоих случаях кондуктор подвергался одинаково интенсивному охлаждению, а все физические условия отдачи тепла не менялись (А.Д.Слоним).

Благодаря динамической организации регуляторных механизмов функциональные системы обеспечивают гомеостазис организма как в состоянии покоя, так и в состоянии его повышенной активности в среде обитания.

ГОМЕОСТАЗИС

Понятия

Гомеостазис (homeostasis) - от греч. homois - подобный, сходный + stasis - стояние, неподвижность.

Это понятие ввел в физиологию В.Кэннон (1929) и определил его как совокупность скоординированных реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление внутренней среды организма. В переводе на русский язык это означает не реакцию, а состояние внутренней среды организма. В настоящее время (совершенно обоснованно, с нашей точки зрения)под гомеостазисом понимают динамическое постоянство внутренней среды организма и параметров деятельности органов.

Внутренняя среда организма - это совокупность крови, лимфы, межклеточной и цереброспинальной (спинномозговой) жидкости. Под постоянством внутренней среды организма понимают ее биохимический состав, объем, состав форменных элементов и температуру. Состав внутренней среды определяют ее константы: например, рН крови (артериальный - 7,4; венозный - 7,34), осмотическое давление крови (7,6 атм), вязкость всех жидкостей организма (у крови она в 4,5-5 раз больше, чем у воды) и др. «Поддержание постоянства условий жизни в нашей внутренней среде - необходимый элемент свободной и независимой жизни», -отмечал К.Бернар (1878). Благодаря этому постоянству мы в значительной степени не зависимы от окружающей среды.

Постоянство внутренней среды зависит от устойчивого функционирования внутренних органов (параметров их деятельности). Например, при нарушении газообменной функции легких нарушается содержание O 2 и CO 2 в крови и межклеточной жидкости, рН крови и других жидкостей организма. Устойчивая деятельность почки также определяет многие константы внутренней среды: рН, осмотическое давление, количество жидкости в организме и др.

Возможны такие ситуации, когда внутренняя среда не нарушена, а гомеостазис не наблюдается. Например, повышенное АД вследствие спазма кровеносных сосудов (в тяжелых случаях это гипертоническая болезнь) является нарушением гомеостазиса, ведущим к ухудшению трудовой деятельности, но повышение АД может не сопровождаться отклонениями от нормы внутренней среды организма. Следовательно, возможно серьезное отклонение параметров деятельности внутренних органов без изменений внутренней среды организма. Таковым, например, является тахикардия (большая частота сердечных сокращений) как компенсаторная рефлекторная реакция при низком АД вследствие уменьшения тонуса кровеносных сосудов. В данном случае параметры деятельности внутренних органов также сильно отклонены от нормы, гомеостазис нарушен, трудоспособность снижена, однако состояние внутренней среды организма может находиться в пределах нормы.

Динамическое постоянство внутренней среды и параметров деятельности органов. Имеется в виду, что физиологические и биохимические константы и интенсивность деятельности органов вариабельны и соответствуют потребностям организма в различных условиях его жизнедеятельности. Так, например, во время физической нагрузки частота и сила сердечных сокращений увеличиваются иногда в два и даже в три раза, при этом максимальное (систолическое) АД сильно возрастает (иногда и диастолическое); в крови накапливаются метаболиты (молочная кислота, СO 2 , адениловая кислота, закисляется внутренняя среда организма), наблюдается гиперпноэ - увеличение интенсивности внешнего дыхания, но эти изменения не являются патологическими, т.е. гомеостазис остается динамическим. Если бы параметры функционирования органов и систем организма не изменялись в связи с изменением интенсивности их деятельности, то организм не смог бы выдерживать повышенные нагрузки. Следует отметить, что во время физической нагрузки функции не всех органов и систем активируются: например, деятельность системы пищеварения, напротив, угнетается. В покое наблюдаются противоположные изменения: снижаются потреблениеO 2 , обмен веществ, ослабевает деятельность сердца и дыхания, исчезают отклонения биохимических показателей, газов крови. Постепенно все значения возвращаются к норме в покое.

Норма - это среднестатистическое значение констант внутренней среды и параметров деятельности органов и систем организма. Для каждого человека они могут существенно отличаться от усредненной нормы, тем более от показателей у отдельных лиц. Поэтому для показателей нормальных величин имеются границы этой нормы, причем у разных констант разброс параметров весьма отличен. Например, максимальное АД у молодого человека в покое составляет 110-120 мм рт. ст. (разброс 10 мм рт. ст.), а колебания рН крови в покое равны нескольким сотым долям. Различают «жесткие» и «пластические» константы (П.К.Анохин; см. раздел 1.6, Б1). Величина АД различается в разныепериоды онтогенеза. Так, в конце 1-го года жизни систолическое АД составляет ≈ 95 мм рт. ст., в возрасте 5 лет ≈100 мм, в 10 лет - 105 мм рт. ст., т.е. норма вариабельна в антогенезе. «Жесткими» константами являются те параметры внутренней среды, которые определяют оптимальную активность ферментов и тем самым возможность оптимального для организма протекания обменных процессов.

Гомеостазис, соответствующий потребностям организма в различных условиях его жизнедеятельности, поддерживается благодаря высокой надежности в работе различных органов и систем организма.

В многоклеточном организме существует единая нейро-эндокринная система, которая обеспечивает согласованную регуляцию функций, структур и обмена веществ в различных органах и тканях.

Нервная система, как правило, через химический синапс (с помощью медиаторов), влияет на ближайшую к нервному окончанию клетку, а эндокринные образования вырабатывают гормоны, действующие на множество, даже удаленных от места их выработки, органов и тканей.

Нервная и эндокринная системы регулируют активность друг друга. Кроме того, одни и те же биологически активные вещества (БАВ) могут секретироваться эндокринными железами и нейронами (например, норадреналин).

Даже один отдел нервной системы (например, гипоталамус) способен влиять на другие структуры, как по нервным путям, так и с помощью гормонов.

Общая физиология эндокринной системы

Существование эндокринной системы невозможно без секреторных клеток. Они, вырабатывают свои биологически активные секреты (гормоны), которые поступают во внутренние внеклеточные среды организма (тканевая жидкость, лимфа и кровь). Поэтому эндокринные железы часто называют железами внутренней секреции.

В эндокринную систему входят (рис. 1) эндокринные железы (органы, в которых большинство клеток секретируют гормоны), нейрогемальные образования (нейроны, секретирующие вещества, обладающие свойствами гормонов)и диффузная эндокринная система (клетки секретирующие гормоны в органах и тканях, состоящих преимущественно из «неэндокринных» структур).

Рис. 1. Основные представители эндокринной системы: а) железы внутренней секреции (на примере надпочечника); б) нейрогемальные образования и в) диффузная эндокринная система (на примере поджелудочной железы).

К железам внутренней секреции относятся: гипофиз, щитовидная и околощитовидные железы, надпочечник и эпифиз. Примером нейрогемальной структуры являются нейроны секретирующие окситоцин, а диффузная эндокринная система наиболее характерна для поджелудочной железы, пищеварительного тракта, половых желез, тимуса и почек.

Эндокринные железы постоянно секретируют гормоны (базальный уровень секреции ), а уровень такой секреции, как правило, зависит от скорости их синтеза (только щитовидная железа накапливает в виде коллоида значительные количества гормонов ).

Таким образом, в соответствии с классической моделью эндокринной системы, гормон выделяется эндокринными железами в кровь, циркулирует с ней по всему организму и взаимодействует с клетками-мишенями независимо от степени удаления их от источника секреции.

Гормоны Свойства и классификации гормонов

Гормоны – это органические соединения, вырабатываемые в кровь специализированными клетками и влияющие вне места своего образования на определенные функции организма.

Для гормонов характерны: специфичность и высокая биологическая активность, дистантность действия, способность к прохождению через эндотелий капилляров и быстрая обновляемость.

Специфичность проявляется местом образования и избирательным действием гормонов на клетки. Биологическая активность гормонов характеризуется чувствительностью мишени к очень низким их концентрациям (10 -6 -10 -21 М). Дистантность действия заключается в проявлении эффектов гормонов на значительном расстоянии от места их образования (эндокринное действие). Способность к прохождению через эндотелий капилляров облегчает секрецию гормонов в кровь и переход их к клеткам-мишеням, а быстрая обновляемость объясняется высокой скоростью инактивации гормона или выведения из организма.

По химической природе гормоны делят на белковые, стероидные, а также производные аминокислот и жирных кислот.

Белковые гормоны дополнительно делят на полипептиды и протеиды (белки). К стероидным относят гормоны коры надпочечника и половых желез. Производными аминокислоты тирозина являются катехоламины (адреналин, норадреналин и дофамин) и тиреоидные гормоны, а жирных кислот - простогландины, тромбоксаны и лейкотриены.

У всех небелковых и некоторых небелковых гормонов также отсутствует видовая специфичность.

Вызываемые гормонами эффекты делят (рис. 2) на метаболические, морфогенетические, кинетические и коррегирующие (например, адреналин усиливает сердечные сокращения, но и без него сердце сокращается).

Эффекты

Метаболи-ческие

Морфогене-тические

Кинетические

Коррегирующие

Изменяют интенсивность обмена веществ

Регулируют дифференцировку и метаморфоз тканей

Повышают активность клеток-мишеней

Влияют на структуры, способные работать и при отсутствии гормонов

Рис. 2. Основные физиологические эффекты гормонов.

Гормоны переносятся кровью в растворенном и связанном (с белками) состояниях. Связанные гормоны неактивны и не разрушаются. Поэтому белки плазмы обеспечивают функции транспорта и депо гормона в крови. Часть из них (например, альбумины) взаимодействует с многими гормонами, но существуют и специфические переносчики. Например, кортикостероиды преимущественно связываются с транскортином.

Регуляция многих процессов в организме обеспечивается по принципу обратной связи. Он впервые был сформулирован отечественным ученым М.М. Завадовским в 1933 г. Под обратной связью подразумевается влияние результата деятельности системы на ее активность.

Различают «длинный», «короткий» и «ультракороткий» (рис. 3) уровни обратной связи.

Рис. 3. Уровни обратной связи.

Длинный уровень регуляции обеспечивает взаимодействие удаленных клеток, короткий – находящихся в соседних тканях, а ультракороткий – только в пределах одного структурного образования.

Основные понятия и ключевые термины: регуляторные системы, нервная, эндокринная, иммунная системы.

Вспомните! Что такое регуляция функций организма человека?

Регуляция (от лат. regulation) - приводить в порядок, устраивать.

Подумайте!

Организм человека - это сложная система. В нём содержатся миллиарды клеток, миллионы структурных единиц, тысячи органов, сотни функциональных систем, десятки физиологических систем. А благодаря чему они все работают слаженно, как единое целое?

Каковы особенности регуляторных систем организма человека?

РЕГУЛЯТОРНЫЕ СИСТЕМЫ

вокупность органов, оказывающих ведущее влияние на деятельность физиологических систем, органов и клеток. Эти системы имеют особенности строения и функций, связанные с их назначением.

В регуляторных системах имеются центральные и периферические отделы. В центральных органах формируются руководящие команды, а периферические органы обеспечивают распределение и передачу их рабочим органам для выполнения (принцип централизации).

Для осуществления контроля за выполнением команд центральные органы регуляторных систем получают ответную информацию от рабочих органов. Эту особенность деятельности биологических систем называют принципом обратной связи.

Информация от регуляторных систем по всему организму передаётся в виде сигналов. Поэтому клетки таких систем обладают способностью продуцировать электрические импульсы и химические вещества, кодировать и распространять информацию.

Регуляторные системы осуществляют регуляцию функций в соответствии с изменениями внешней или внутренней среды. Поэтому руководящие команды, которые направляются в органы, имеют или стимулирующий, или замедляющий характер (принцип двойного действия).

Такие особенности в организме человека свойственны трём системам - нервной, эндокринной и иммунной. И именно они являются регуляторными системами нашего организма.

Итак, основными особенностями регуляторных систем являются:

1) наличие центральных и периферических отделов; 2) способность продуцировать руководящие сигналы; 3) деятельность по принципу обратной связи; 4) двойной способ регуляции.

Как организована регуляторная деятельность нервной системы?

Нервная система — это совокупность органов человека, которые воспринимают, анализируют и обеспечивают деятельность физиологических систем органов в очень быстром режиме. По строению нервную систему делят на две части -центральную и периферическую. К центральной относят головной и спинной мозг, а к периферической - нервы. Деятельность нервной системы - рефлекторная, осуществляется с помощью нервных импульсов, возникающих в нервных клетках. Рефлекс - это ответная реакция организма на раздражение, которое происходит при участии нервной системы. Любая деятельность физиологических систем имеет рефлекторный характер. Так, с помощью рефлексов регулируются выделение слюны на вкусную еду, отдергивание руки от колючек розы и т. п.

Рефлекторные сигналы передаются с высокой скоростью нервными путями, образующими рефлекторные дуги. Это путь, по которому импульсы передаются от рецепторов к центральным отделам нервной системы и от них - к рабочим органам. Рефлекторная дуга состоит из 5 частей: 1 - рецепторное звено (воспринимает раздражение и превращает в импульсы); 2 - чувствительное (центростремительное) звено (передаёт возбуждение в центральную нервную систему); 3 - центральное звено (в нём происходит анализ информации с участием вставных нейронов); 4 - двигательное (центробежное) звено (передаёт руководящие импульсы к рабочему органу); 5 - рабочее звено (при участии мышцы или железы происходит определённое действие) (ил. 10).

Передача возбуждения с одного нейрона на другой осуществляется с помощью синапсов. Это участок кон

такта одного нейрона с другим или с рабочим органом. Возбуждение в синапсах передаётся особыми веществами-медиаторами. Они синтезируются пресинаптической мембраной и накапливаются в синаптических пузырьках. Когда нервные импульсы доходят до синапса, пузырьки лопаются, и медиаторные молекулы попадают в синаптическую щель. Мембрана дендрита, называемая постсинаптической, принимает информацию и превращает её в импульсы. Возбуждение передаётся дальше уже следующим нейроном.

Итак, благодаря электрической природе нервных импульсов и наличию специальных проводящих путей нервная система осуществляет рефлекторную регуляцию очень быстро и обеспечивает конкретное влияние на органы.

Почему эндокринная и иммунная системы являются регуляторными?

Эндокринная система — это совокупность желёз, обеспечивающих гуморальную регуляцию функций физиологических систем. Высшим отделом эндокринной регуляции является гипоталамус, который вместе с гипофизом управляет периферическими железами. Клетки эндокринных желёз образуют гормоны и посылают их во внутреннюю среду. Кровь, а впоследствии и тканевая жидкость, доставляют эти химические сигналы в клетки. Гормоны могут замедлять или усиливать функции клеток. Например, гормон надпочечников адреналин оживляет работу сердца, ацетилхолин - тормозит. Влияние гормонов на органы - это более медленный способ управления функциями, чем с помощью нервной системы, однако это влияние может быть общим и долгосрочным.

Иммунная система — это совокупность органов, образующих специальные химические соединения и клетки для обеспечения защитного воздействия на клетки, ткани и органы. К центральным органам иммунной системы относятся красный костный мозг и тимус, а к периферическим - миндалины, аппендикс, лимфоузлы. Центральное место среди клеток иммунной системы занимают различные лейкоциты, а среди химических соединений - антитела, вырабатываемые в ответ на чужеродные белковые соединения. Клетки и вещества иммунной системы распространяются с помощью жидкостей внутренней среды. А их воздействие, как и гормонов, имеет медленный, длительный и общий характер.

Итак, эндокринная и иммунная системы являются регуляторными системами и осуществляют в организме человека гуморальную и иммунную регуляцию.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Учимся познавать

Самостоятельная работа с таблицей

Сравните нервную, эндокринную и иммунную регуляторные системы, определите сходство и различия между ними.

Биология + Нейрофизиология

Платон Григорьевич Костюк (1924-2010) -выдающийся украинский нейрофизиолог. Учёный впервые сконструировал и использовал микроэлектродную технику для исследования организации нервных центров, проник в нервную клетку, зарегистрировав её сигналы. Исследовал, как происходит в нервной системе преобразование информации из электрической формы в молекулярную. Платон Костюк доказал, что важную роль в этих процессах играют ионы кальция. А какова роль ионов кальция в нервной регуляции функций организма человека?

Биология + Психология

Каждый человек реагирует на цвета по-разному, в зависимости от темперамента и состояния здоровья. Психологи на основе отношения к цвету определяют характер человека, его наклонности, интеллект, тип психики. Так, красный цвет укрепляет память, придаёт бодрость и энергичность, возбуждает нервную систему, а фиолетовый цвет усиливает творчество, успокаивающе действие на нервную систему, повышает мышечный тонус. Применив знания о регуляторных системах, попробуйте объяснить механизм воздействия цвета на организм человека.

РЕЗУЛЬТАТ

	Вопросы для самоконтроля
	1. Что такое регуляторные системы? 2. Назовите регуляторные системы организма человека. 3. Что такое рефлекс? 4. Что такое рефлекторная дуга? 5. Назовите составляющие рефлекторной дуги. 6. Что такое эндокринная и иммунная регуляторные системы?
	7. Какие особенности имеют регуляторные системы организма человека? 8. Как организована регуляторная деятельность нервной системы? 9. Почему эндокринная и иммунная системы являются регуляторными?
	10. Назовите сходство и различия между нервной, эндокринной и иммунной системами регуляции организма.

Это материал учебника

Общие принципы регуляции жизнедеятельности организма

На всем протяжении своего развития организм непрерыв­но обновляется, сохраняя одни свои свойства и изменяя или утрачивая другие. Однако имеются основные свойства, хотя и частично изменяющиеся, но постоянно позволяющие ему под­держивать свое существование и адекватно приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды. Их всего три:

Обмен веществ и энергии,

Раздражимость,

Регуляция и саморегуляция.

Каждое из этих свойств можно проследить на клеточном, тканевом и системном уровнях, но на каждом из этих уровней они имеют свои особенности.

Организм человека является совокупностью иерархически связанных (не только взаимосвязанных, но и взаимозависи­мых, взаимоподчиненных) систем, но в то же время представ­ляет собой единую сложнейшую многоэлементную систему. Взаимосвязанная и нормальная жизнедеятельность всех со­ставных частей (органов и систем) организма возможна только при непременном условии сохранения относительного физи­ко-химического постоянства его внутренней среды. Это по­стоянство имеет динамический характер, поскольку поддер­живается не на абсолютно постоянном уровне, а в пределах допустимых колебаний основных физиологических функций. Оно называется гомеостазом.

Гомеостаз возможен благодаря механизмам регуляции и саморегуляции. Регуляция - это осуществление реакций организма и его систем, обеспечивающих адекватность протекания жизненных функций и деятельности различным ха­рактеристикам внешней среды (физическим, химическим, информационным, семантическим и др.). Регуляция выпол­няет функцию интеграции человеческого организма как еди­ного целого.

Регуляция функций органов – это изменение интенсивности их работы для достижения полезного результата согласно потребностям организма в различных условиях его жизнедеятельности.

Изменение параметров функций при поддержании их в границах гомеостаза происходит на каждом уровне органи­зма или в любой иерархической системе за счет саморегуляции, или внутренних для системы механизмов управления жизнедеятельностью. Местные механизмы саморегуляции, свойственные органам и системам, можно наблюдать на при­мерах работы сердца, желудка, кишечника или автоматизма чередований вдоха и выдоха в системе дыхания. Для осуществ­ления функций организма в целом необходима взаимосвязь и взаимозависимость функций составляющих его систем. В этом смысле можно рассматривать организм как самоорганизующу­юся и саморегулируемую систему, а саморегуляцию как свой­ство всего организма.

Деятельность организма как единого целого осуществляется благодаря регуляции со стороны нервной и гуморальной системы. Эти две системы взаимосвязаны и оказывают взаимовлияние друг на друга.

Регуляция функций в организме человека имеет в своей основе воздействие на физиологическую систему, орган или совокупность органов посредством управляющих сигналов, поступающих в виде нервных импульсов или непосредственно гуморального (химического) фактора. При анализе механизмов регуляции, как правило, рассматривают раздельно реф­лекторную и гуморальную составляющие.

Гуморальными (химическими) регуляторами могут быть некоторые соединения, поступающие в организм с пищей (на­пример, витамины), продукта жизнедеятельности клеток, об­разующиеся в процессе обмена веществ (например, углекисло­та), физиологически активные вещества, синтезируемые в тка­нях и органах (простагландины, кинины и др.), прогормоны и гормоны диффузной эндокринной системы и желез внутрен­ней секреции. Эти химические вещества поступают в ткане­вую жидкость, затем в кровь, разносятся по организму и ока­зывают влияние на клетки, ткани и органы, отдаленные от тех клеток, где они образуются. Гормоны являются важнейшими специализированными химическими регуляторами. Они могут вызывать деятельность органов (пусковой эффект), усиливать или подавлять функции (корригирующий эффект), ускорять или замедлять обменные процессы и оказывать влияние на рост и развитие организма.

Нервный механизм регуляции обладает большей скоро­стью действия по сравнению с гуморальным. В отличие от гу­моральных нервные сигналы направляются к строго опреде­ленным органам. Все клетки, ткани и органы регулируются не­рвной системой, объединяющей и приспосабливающей их дея­тельность к изменяющимся условиям среды. В основе нервной регуляции лежат безусловные и условные рефлексы.

Оба механизма регуляции взаимосвязаны, их трудно раз­граничить, так как они представляют собой разные стороны единой нейрогуморальной регуляции. Существует множество биологически активных веществ, способных оказывать влия­ние на жизнедеятельность нервных клеток и функций нервной системы. С другой стороны, синтез и выделение в кровь гумо­ральных факторов регулируются нервной системой. В совре­менном понимании нейрогуморальная регуляция - это регу­лирующее и координирующее влияние нервной системы и со­держащихся в крови, лимфе и тканевой жидкости биологиче­ски активных веществ на процессы жизнедеятельности орга­низма.

Нейрогуморальная регуляция функций организма - это регуляция деятельности организма, осуществляемая нервной и гуморальной системами. Ведущее значение принадлежит нервной системе (более быстрое реагирование организма на изменения внешней среды).

Регуляция осуществляется согласно принципов: 1) саморегуляции – организм с помощью собственных механизмов изменяет интенсивность функционирования органов и систем согласно своим потребностям в различных условиях жизнедеятельности. Пр: при беге активируется деятельность ЦНС, мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а в покое их активность значительно уменьшается. 2) системный принцип – функциональные системы по П.К. Анохину.

Значение и общий план строения нервной системы. Основные закономерности онтогенеза нервной системы.

Функция нервной системы: регулирует деятельность всех органов и систем, обуславливая их единство, связь с внешней средой при помощи высокодифференцированных клеток, воспринимающих и передающих информацию.

По топографическому принципу нервная система подразделяется на центральную (спинной, головной мозг) и периферическую (соматическую и вегетативную) - представлена волокнами и нервами 12 пар черепномозговых и 31 пара спинномозговых. Соматическая система иннервирует работу скелетных мышц, Вегетативная (автономная) нервная система в свою очередь делиться на симпатическую и парасимпатическую и иннервирует работу внутренних органов.

Нервная система регулирует: 1) поведение организма во внешней среде. Эту регуляцию И.П. Павлов назвал ВНД; 2) регулирует работу внутренних органов - низшая нервная деятельность.

Центральной нервной системе (ЦНС) принадлежит веду­щая роль в организации адаптационных процессов, протекаю­щих в ходе индивидуального развития. Поэтому динамика морфо-функциональных преобразований в этой системе ска­чивается на характере деятельности всех систем организма.

Количество нейронов ЦНС достигает максимального ко­личества у 24-недельного плода и остается постоянным до по­жилого возраста. Дифференцированные нейроны уже не спо­собны к делению, и постоянство их численности играет основ­ную роль в накоплении и хранении информации. Глиальные клетки продолжают оставаться незрелыми и после рождения, что обусловливает дефицит их защитной и опорной функций для ткани мозга, замедленные обменные процессы в мозге, его низкую электрическую активность и высокую проницаемость гемато-энцефалического барьера.

К моменту рождения мозг плода характеризуется низкой чувствительностью к гипоксии, низким уровнем обменных процессов (метаболизма) и преобладанием в этот период ана­эробного механизма получения энергии. В связи с медленным синтезом тормозных медиаторов в ЦНС плода и новорожден­ного легко возникает генерализованное возбуждение даже при небольшой силе раздражения. По мере созревания мозга активность тормозных процессов нарастает. На ранних стадиях внутриутробного развития нервный контроль функций осуществляется преимущественно спинным мозгом. В начале плодного периода (восьмая-десятая неде­ли развития) появляется контроль продолговатого мозга над спинным. С 13-14 недели появляются признаки мезенцефального контроля нижележащих отделов ЦНС. Корригирующие влияния коры на другие структуры ЦНС, механизмы, необхо­димые для выживания после рождения, выявляются в конце плодного периода. К этому времени определяются основные типы безусловных рефлексов: ориентировочный, защитный (избегание), хватательный и пищевой. Последний, в виде со­сательных и глотательных движений, наиболее выражен.

Развитию ЦНС ребенка в значительной мере способству­ют гормоны щитовидной железы. Снижение выработки тиреоидных гормонов в фетальном или раннем постнатальном пе­риодах приводит к кретинизму в связи с уменьшением числа и размеров нейронов и их отростков, нарушением метаболизма в мозге белка и нуклеиновых кислот, а также передачи возбуж­дения в синапсах.

В сравнении со взрослыми дети имеют более высокую воз­будимость нервных клеток, меньшую специализацию нервных центров. В раннем детстве многие нервные волокна еще не имеют миелиновой оболочки, обеспечивающей изолированное проведение нервных импульсов. Вследствие этого процесс воз­буждения легко переходит с одного волокна на другие, сосед­ние. Миелинизация большинства нервных волокон у большин­ства детей заканчивается к трехлетнему возрасту, но у некото­рых продолжается до 5-7 лет. С плохой «изоляцией» нервных волокон во многом связана высокая иррадиация нервных про­цессов, а это влечет за собой несовершенство координации реф­лекторных реакций, обилие ненужных движений и неэконо­мичное вегетативное обеспечение. Процессы миелинизации нор­мально протекают под влиянием тиреоидных и стероидных гормонов. По мере развития, «созревания» нейронов и меж­нейронных связей, координация нервных процессов улучшает­ся и достигает совершенства к 18-20 годам.

Возрастные изменения функций ЦНС обусловлены и дру­гими морфологическими особенностями развития. Несмотря на то, что спинной мозг новорожденного является наиболее зрелой частью ЦНС, его окончательное развитие завершается одновременно с прекращением роста. За это время его масса увеличивается в 8 раз.

Основные части головного мозга выделяются уже к треть­ему месяцу эмбрионального периода, а к пятому месяцу эмбрио­генеза успевают сформироваться основные борозды больших полушарий. Наиболее интенсивно головной мозг человека раз­вивается в первые 2 года после рождения. Затем темпы его раз­вития немного снижаются, но продолжают оставаться высоки­ми до 6-7 лет, когда масса мозга ребенка достигает 80% массы мозга взрослого.

Головной мозг развивается гетерохронно. Быстрее всего идет созревание стволовых, подкорковых и корковых структур, регулирующих вегетативные функции организма. Эти отделы по своему развитию уже в 2-4 года похожи на мозг взрослого человека . Окончательное формирование стволовой части и промежуточного мозга завершается только в 13-16 лет. Пар­ная деятельность полушарий головного мозга в онтогенезе ме­няется от неустойчивой симметрии к неустойчивой асиммет­рии и, наконец, к устойчивой функциональной асимметрии. Клеточное строение, форма и размещение борозд и извилин проекционных зон коры приобретают сходство со взрослым мозгом к 7 годам. В лобных отделах это достигается только к 12 годам. Созревание больших полушарий полностью заверша­ется только к 20-22 годам.

В возрасте 40 лет начинаются процессы дегенерации в ЦНС. Возможна демиелинизация в задних корешках и прово­дящих путях спинного мозга. С возрастом падает скорость рас­пространения возбуждения по нервам, замедляется синаптическое проведение, снижается лабильность нервных клеток. Ослабляются тормозные процессы на разных уровнях нервной системы. Неравномерные, разнонаправленные изменения в от­дельных ядрах гипоталамуса приводят к нарушению координа­ции его функций, изменениям в характере вегетативных реф­лексов и в связи с этим к снижению надежности гомеостатического регулирования. У пожилых людей снижается реактив­ность нервной системы, ограничиваются возможности адапта­ции организма к нагрузкам, хотя у отдельных лиц и в 80 лет функциональное состояние ЦНС и уровень адаптационных процессов могут сохраняться такими же, как и в среднем зре­лом возрасте. На фоне общих изменений в вегетативной не­рвной системе наиболее заметно ослабление парасимпатиче­ских влияний.

Центральная нервная система является наиболее устой­чивой, интенсивно функционирующей и долгоживущей сис­темой организма. Ее функциональная активность обеспечива­ется длительным сохранением в нервных клетках нуклеино­вых кислот, оптимальным кровотоком в сосудах мозга и дос­таточной оксигенацией крови. Однако при нарушении этих условий функциональные возможности ЦНС резко уменьша­ются.

Год выпуска: 2003

Жанр: Биология

Формат: DjVu

Качество: Отсканированные страницы

Описание: Для последних лет характерно значительное повышение интереса к психологии и смежным с ней наукам. Результатом этого является организация большого числа вузов и факультетов, осуществляющих подготовку профессиональных психологов, в том числе в таких специфических областях, как психотерапия, педагогическая психология, клиническая психология и др. Все это создает предпосылки для разработки учебников и учебных пособий нового поколения, учитывающих современные научные достижения и концепции.
В учебном пособии «Регуляторные системы организма человека» рассматриваются естественнонаучные (прежде всего анатомические и физиологические) факты, актуальные для психологических дисциплин. Оно представляет собой целостный курс, в котором данные о высших функциях мозга излагаются на базе нейроморфоло-гических, нейроцитологических, биохимических и молеку-лярно-биологических представлений. Большое внимание уделяется информации о механизмах действия психотропных препаратов, а также о происхождении основных нарушений деятельности нервной системы.
Авторы надеются, что книга «Регуляторные системы организма человека» поможет студентам получить надежные базовые знания по целому ряду учебных курсов, посвященных анатомии и физиологии нервной системы, физиологии высшей нервной деятельности (поведения), физиологии эндокринной системы.

«Регуляторные системы организма человека»

ОСНОВЫ КЛЕТОЧНОГО СТРОЕНИЯ ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

1. Клеточная теория
2. Химическая организация клетки
3. Строение клетки
4. Синтез белков в клетке
5. Ткани: строение и функции

СТРОЕНИЕ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

1. Рефлекторный принцип работы мозга
2. Эмбриональное развитие нервной системы
3. Общее представление о строении нервной системы
4. Оболочки и полости центральной нервной системы
5. Спинной мозг
6. Общее строение головного мозга
7. Продолговатый мозг
8. Мозжечок
9. Средний мозг
10. Промежуточный мозг
11. Конечный мозг
12. Проводящие пути головного и спинного мозга
13. Локализация функций в коре полушарий большого мозга
14. Черепные нервы
15. Спинномозговые нервы
16. Автономная (вегетативная) нервная система

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

1. Синаптические контакты нервных клеток
2. Потенциал покоя нервной клетки
3. Потенциал действия нервной клетки
4. Постсинаптические потенциалы. Распространение потенциала действия по нейрону
5. Жизненный цикл медиаторов нервной системы
6. Ацетилхолин
7. Норадреналин
8. Дофамин
9. Серотонин
10. Глутаминовая кислота (глутамат)
11. Гамма-аминомасляная кислота
12. Другие медиаторы-непептиды: гистамин, аспарагиновая кислота, глицин, пурины
13. Медиаторы-пептиды

ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

1. Общие представления о принципах организации поведения. Компьютерная аналогия работы центральной нервной системы
2. Возникновение учения о высшей нервной деятельности. Основные понятия физиологии высшей нервной деятельности
3. Разнообразие безусловных рефлексов
4. Разнообразие условных рефлексов
5. Неассоциативное обучение. Механизмы кратковременной и долговременной памяти
6. Безусловное и условное торможение
7. Система сна и бодрствования
8. Типы высшей нервной деятельности (темпераменты)
9. Сложные типы ассоциативного обучения животных
10. Особенности высшей нервной деятельности человека. Вторая сигнальная система
11. Онтогенез высшей нервной деятельности человека
12. Система потребностей, мотиваций, эмоций

ЭНДОКРИННАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

1. Общая характеристика эндокринной системы
2. Гипоталамо-гипофизарная система
3. Щитовидная железа
4. Паращитовидные железы
5. Надпочечники
6. Поджелудочная железа
7. Эндокринология размножения
8. Эпифиз, или шишковидная железа
9. Тимус
10. Простагландины
11. Регуляторные пептиды