Краткая характеристика развития нормальной физиологии
Вопросы истории развития общей и частной нормальной физиологии мы будем разбирать по ходу изучения курса и подведем итоги этого развития на последней лекции. Однако сегодня я хотел бы назвать одну великую историческую дату.
1628 год принято считать датой рождения нормальной физиологии. В этом году была опубликована работа У.Гарвея "De motu cordis et sanguinis in animalibus" («О движении сердца и крови у животных») была опубликована в 1628 г[Мф3] .
 | Уильям Гарвей (Harvey[Б4] ) (1578-1657[Б5] ), английский врач. [Б6] Открыл замкнутую кровеносную систему. Считается основателем современной эмбриологии. Описал большой и малый круги кровообращения. Впервые высказал мысль, что «все живое происходит из яйца». |
Открытие замкнутой кровеносной системы принадлежит английскому врачу Уильяму Гарвею (Harvey) (1578-1657[Мф7] ). Он с безупречной логикой опроверг господствовавшее тогда представление Галена (120-201) что кровь образуется из пищевых веществ в печени, притекает к сердцу по полой вене и затем по венам поступает к органам и используется ими[Мф8] .
Открытие кровообращения Гарвеем сделано в 1615 г., за 46 лет до описания Мальпиги капилляров[Мф9] . Это открытие является результатом применения принципов измерений, предложенных Галилеем[Мф10] . Он показал, что кровь может выходить из желудочка сердца только в одном направлении. Измерив объем крови в сердце, равный двум унциям крови, Гарвей нашел, что в течение часа сердце выбрасывает примерно 540 фунтов крови[Мф11] .
Ответом на вопросы, откуда эта кровь может появляться и куда она уходит, явилось утверждение, что непременным условием деятельности сердца служит существование кровообращения[Мф12] .
В истории физиологии можно выделить следующие периоды[Мф13] :
1. «Физиология» древнего мира
- Аристотель
- Гиппократ
- врачи древней Индии, Китая
2. Средние века – застой, доминирование постулатов Галена)
3. XVI ‑ XVII вв. — выделение и становление физиологии как отдельной науки (эпоха Возрождения)
- Декарт Р. (1596-1650)
- Гарвей В. (1578-1657)
4. XVII ‑ XIX в. – становление и расцвет аналитической физиологии [++601+C.23]
- Гальвани Л. (1737-1798), …, Ломоносов М.В. (1711-1765)
5. Вторая половина XIX в. - начало XX в. — углубление аналитического направления, утверждение крупных физиологических школ.
- И.Мюллер, К.Бернар, К.Людвиг, З.Дюбуа‑Раймон, Г.Гельмгольц. Ф.Мажанди, Ч.Шеррингтон, У.Кеннон, А.Ходжкин, Дж.Экклс, Е.Адриан, Х.Дейл).
- Сеченов И.М., Павлов И.П. …
6. XX в. – начало XXI в. — интеграция и специализация в физиологии
Для современного этапа развития физиологии характерно углубление аналитического направления, использование достижений техники (телеметрия, вычислительная техника, физиологическая кибернетика[V.G.14] [Мф15] ).
Большой вклад в развитие мировой физиологической науки внесли отечественные физиологи (А.М.Филомафитский, И.Т.Глебов, Ф.В.Овсянников, И.М.Сеченов, Н.А.Миславский, И.П.Павлов, Н.Е.Введенский, А.А.Ухтомский, А.Ф.Самойлов, Л.А.Орбели, П.К.Анохин, К.М.Быков, Э.А.Асратян, В.В.Парин, В.Н.Черниговский, Л.С.Штерн и др[Б16] [Мф17] [V.G.18] .).
Подробнее [++601+C.21-26; ++512+C.372-395]
Физиология: основные разделы
Принято выделять следующие основные разделы физиологии [V.G.19] [Мф20] :
[V.G.21] 
Физиологическая функциякак предметнормальной физиологии
Если какая-либо сфера исследовательской деятельности человека претендует называться отдельной наукой, то она должна иметь собственный оригинальные предмет исследования и методы.
Предметом исследований нормальной физиологии является функцияи обеспечивающие эту функцию процессы[Мф22] .
Физиологическаяфункция — проявления жизнедеятельности организма и его частей, имеющие приспособительное значение и направленные на достижение полезного результата для организма. [Мф23]
Термин функция – от латинского functio – деятельность.
Понятия «функция» и «физиологический процесс»
Следует различать понятия «функция» и «физиологический процесс». [Мф24]
Например, функцию образования мочи обеспечивают следующие процессы: клубочковая фильтрация, канальцевая реабсорбция и канальцевая секреция.
При различении понятий функция и процесс нужно исходить из того, что функцию определяют как отношение части к целому, при котором существование части (элемента) обеспечивает существование целого. Другими словами функция – это то, что делается для какой-то другой системы или организма в целом (очищение почками крови, организма от шлаков путём образования мочи), процессы - это то, как это делается внутри элемента системы (фильтрация, реабсорбция, секреция в почках).
Одну и ту же функцию могут обеспечивать разные процессы. Причем значение и роль этих процессов может меняться. Например, функцию поддержания температуры тела обеспечивают процессы мышечного сокращения, потоотделения, перераспределения кровотока.
Один и тот же процесс может обеспечивать разные функции. Например, процесс мышечного сокращения обеспечивает функцию движения и функцию поддержания температуры тела.
Следует признать, что часто понятия физиологический процесс и функция отождествляются.
Нормальная, патологическая, клиническая физиология: различие понятий
Нормальная физиологияизучает «нормальный» организм, или, другими словами, физиологическую норму.
Что такое нормальный организм?
Нормальный организм ‑это организм, находящийся в оптимальном функциональном состоянии для соответствующих условий жизнедеятельности.
При этом говорят, что показатели функционального состояния органов и систем «нормальны».
Понятие «нормы» достаточно сложно и трактуется по-разному. Мы разберем этот вопрос позднее, но самым нетерпеливым я могу посоветовать обратиться к учебнику.[V.G.25] [Мф26]
Патологическая физиологияизучает больной организм. Причём в центре внимания патологической физиологии находятся закономерности возникновения, развития и исхода болезни[Мф27] .
«…Одним словом, раз начинается болезнь — тут кончается область ведения нормальной физиологии, начинается физиология больного, патологического организма» В.В.Подвысоцкий [++375+C.7]. Однако следует помнить, что невозможно изучать патологическую физиологию, не освоив на достаточном уровне нормальную физиологию. В курсе нормальной физиологии традиционно включается ряд вопросов, которые бесспорно являются предметом патологической физиологии.
Клиническая физиология– раздел физиологии, изучающий роль и характер изменений физиологических процессов при предпатологических и патологических состояниях организма[Б28] . [Мф29]
Клиническая физиология как учебная дисциплина предназначена для «закрытия бреши», которая образовалась между фундаментальными предметами (нормальной и патологической физиологиями) и клиническими дисциплинами[Мф30] .
Целесообразность выделения клинической физиологии при существовании как науки патологической физиологии многими считается нецелесообразным. Вопрос ставится ребром: клиническая физиология - это выдумка или реальность? Отложим[Мф31] наше решение на то время, когда освоим нормальную и патологическую физиологии и на старших курсах перейдём к изучению клинической физиологии.
Основные методы нормальной физиологии
Все методы изучения функций в зависимости от цели и характера исследуемого объекта можно разделить на чисто экспериментальные (научный и учебный эксперимент) и методы клинического эксперимента (функциональной диагностики[Б32] [V.G.33] [V.G.34] ).
Физиологический эксперимент
Различают разные типы экспериментов, при этом, как всегда, в основу классификации можно положить разные критерии.
Физиология является экспериментальнойнаукой [++743+C.3]. При этом имеется ввиду, что для получения новых знаний по физиологии используется натурный эксперимент (острый или хронический). С компьютеризацией науки все большее распространение в физиологии приобретает вычислительный эксперимент. И мы на занятиях помимо натурного эксперимента будем использовать вычислительный эксперимент. Принято считать, что основоположником хронического натурного эксперимента в физиологии является И.П.Павлов.
В зависимости от цели и характера исследуемого объекта можно разделить на чисто экспериментальные (научный и учебный эксперимент) и методы клинического эксперимента (функциональной диагностики[Б35] [V.G.36] [V.G.37] ).
Важно различать эксперимент на целостном организме (in vivo-исследования) и на изолированных клетках, тканях, органах (in vitro-исследования).
Считают, что достоинство in vivo‑исследований — возможность определять характеристики физиологических процессов протекающих в реальных условиях. К недостаткам этих методов относят относительную неточность и малую аналитичность (т.е. трудности в расчленении системы на части, когда это необходимо). Напомню, что analisis (греч.) — разложение, расчленение, разбор.
Достоинством in vitro‑исследований является высокая точность и аналитичность. К недостаткам этой группы методов относят то, что перенос (экстраполяция) результатов таких опытов на деятельность целого организма ограничен[V.G.38] .
Не следует путать in vitro- и in vivo-исследования (методы) с понятием in vitro- и in vivo-измерения[Б39] .
1. При in vivo‑измерениях всегда будет in vivo‑исследования. Т.е. нельзя измерить в организме, то, чего не было (вещество, параметр) или не ввели в качестве тестирующего агента при исследовании.
2. Если ввели в организм тестирующее вещество, затем взяли биопробу и провели in vitro – измерения, исследование всё равно следует обозначить как in vivo – исследование.
3. Если тестирующее вещество в организм не вводили, а взяли биопробу и провели in vitro – измерения, с введением или без введения тестирующего вещества (реактива например) исследование следует обозначить как in vitro – исследование.
Структурная схема измерительной цепи при проведении физиологических исследований[V.G.40] :
Датчиком (детектором) называют устройство, преобразующее измеряемую или контролируемую величину в сигнал, удобный для передачи, преобразования, регистрации. Использование электрического сигнала предпочтительнее, чем иных. Датчики разделяются на генераторные и параметрические[ ].
Генераторные датчики под воздействием измеряемого сигнала непосредственно генерируют напряжение или ток (например, термопара), параметрические датчики — изменяют какой-либо параметр (например, терморезистор).
Выходные данные могут быть представлены в виде значения измеряемой величины (термометрия, тонометрия и т.п), изменения значения величины во времени (кимографы, хронографы), изменения значения величины в пространстве (топографы), во времени и пространстве (хронотопографы).
Подробнее см. [++601+C.9-14].
Моделирование в физиологии
Различают концептуальное и предметное моделирование. Эти модели были рассмотрены уже вами на занятиях по биофизике [++740+C.163-167]. Осталось их вспомнить.
Под концептуальныммоделированием понимают создание логических (часто математических) моделей, объясняющих изучаемое явление. Примером может служить жидкостно‑мозаичная модель биологической мембраны. Подробнее см. [++601+C.15‑16].
При предметном моделировании различают физические и биологические модели.
Примеры физических моделей : липосома — модель биологической мембраны, течение жидкости по эластическим трубам — гемодинамическая модель. Искусственные органы тоже можно отнести к физическим моделям: искусственную почку, кардиостимулятор (модель водителя ритма сердца).
Примеры биологических моделей: тени эритроцитов и гигантский аксон кальмара представляют модели, на которых изучают свойства биологической мембраны; нервно‑мышечный препарат седалищного нерва и икроножной мышцы лягушки — модель на которой изучают физиологию возбудимой ткани.
Подробнее см. [++740+C.163-165].