Выдающиеся украинские физиологи и их открытия

Александр Вальтер - открыл влияние симпатической нервной системы на тонус сосудов.

Василий Чаговец - предложил ионную теорию генерации биоэлектрических потенциалов, конденсаторную теорию возбуждения

Владимир Правдич-Неминский - измерил первую в мире неинвазивная электроэнцефалограмму.

Георгий Фольборт - открыл отрицательные условные рефлексы, разработал концепцию физической усталости (правила Фольборта).

Платон Костюк - открыл потенциалзависимые кальциевые каналы, исследовал физиологическую роль ионов кальция в клетке животных.

Михаил Шуба - открыл электрические связи в гладких мышцах, описал блокатор кальциевых каналов апамин.

В. В. Фролькис - разработал адаптационно-регуляторной теории старения, создал представление о механизмах антистарения, выдвинул гипотезу о генно-регуляторном механизме развития возрастной патологии. На этой основе ученым сформулирована концепция генно-регуляторной терапии. Он открыл новый класс внутриклеточных регуляторов (инверторов), предложил новые подходы к экспериментальному продления жизни.

Физиология, как наука, тесно связана:

с морфологическими науками (анатомией, цитологией, гистологией);

физикой и химией, т.к. все явления, происходящие в организме, связаны с процессами, основанными на законах этих наук;

с общей биологией

с эмбриологией

с конца ХХ в. - с электроникой, информатикой.

Физиология - наука экспериментальная и ее основным методом является эксперимент:

- 1. Острый опыт или вивисекция («живосечение»). В его процессе под наркозом производят хирургическое вмешательство и исследуют функцию открытого или закрытого органа. После опыта выживания животного не добиваются. Длительность таких опытов - от нескольких минут до нескольких часов. Например, разрушение мозжечка у лягушки. Недостатками острого опыта являются малая продолжительность опыта, побочное влияние наркоза, кровопотери и последующая гибель животного.

Острые опыты заключаются в том, что исследуется функция какого-либо изолированного органа (его части). Для этого под наркозом выполняется соответствующая операция, а затем проводится необходимое исследование (in vivo). Орган может выделяться из организма, и исследование проводится in vitro;

- 2. Хронический опыт осуществляется путем проведения на подготовительном этапе оперативного вмешательства для доступа к органу, а после заживления приступают к исследованиям. Например, наложение фистулы слюнного протока у собаки. Эти опыты имеют продолжительность до нескольких лет. Наиболее ярким основоположником этого метода был великий русский физиолог Павлов И. П. (1849-1936).

3. Иногда выделяют подострый опыт. Его длительность - недели, месяцы.

Однако полностью переносить на человека данные, полученные при ис­следовании животных, не всегда выполнимо, так как функции ряда органов и систем у них могут отличаться не только количественно, но и качественно. В последние десятилетия появилась возможность проводить широкий круг исследований на людях (основным условием здесь является абсолютная без­вредность их для здоровья).

Это стало реальным, благодаря появлению раз­нообразных приборов, позволяющих фиксировать различные функциональные параметры организма, его отдельных органов.

Эксперименты на человеке коренным образом отличаются от классических:

1. большинство исследований проводят неинвазивным путем ( ЭКГ, ЭЭГ);

2. исследования, не наносящие вред здоровью испытуемого;

3. клинические эксперименты - изучение функций органов и систем при их поражении или патологии в центрах их регуляции.

Регистрация физиологических функций проводится различными методами:

1. простые наблюдения;

2. графическая регистрация.

В 1847 г. Людвиг предложил кимограф и ртутный манометр для регистрации кровяного давления. Это позволило свести к минимуму опытные ошибки и облегчить анализ полученных данных. Изобретение струнного гальванометра позволило зарегистрировать ЭКГ.

Все данные, полученные с помощью этих методик, поступают на электрические пишущие устройства и регистрируются на бумаге, фотопленке, в памяти компьютера и в дальнейшем анализируются.

Функции органов могут быть изучены не только в целостном организме, но и вне его, при искусственной их изоляции. Объектом исследования могут быть мышечные, нервные и другие клетки. По изменению биоэлектрической активности клетки судят о ее функции.

Основные разделы физиологии:

1.общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма и механизмы основных процессов;

2. частная физиология - функции отдельных клеток, органов и физиологических систем. В ней выделяют физиологию мышечной ткани, физиологию сердца и др.;

3. разделы, имеющие специфические предметы исследования и использующие особые подходы: эволюционная, сравнительная физиология;

4. в физиологии человека выделяют прикладные разделы: возрастная, клиническая физиология, физиология труда и спорта, авиационная и космическая физиология;

5. некоторые разделы физиологии являются базой для психологии: физиология высшей нервной деятельности, физиология центральной нервной системы.

Организм – это целостная, динамичная система. Клетки образуют ткани, из тканей формируются органы, из органов на функциональной основе – системы органов, а из них – целостный организм. Необходимыми условиями и свойствами организма являются:

обмен веществ

раздражимость и возбудимость

адаптация

саморегуляция

изменчивость и наследственность

репродуктивная функция

рост, развитие, старение, смерть

движение – одно из основных отличий животного организма от растительного.

Переходя от уровня к уровню можно проследить динамику изменения функциональных проявлений организма.

Так, клетки (по крайней мере их подавляющее большинство) выполняют практически все функции живого: размножаются, осуществляют обмен веществ и обладают механизмами для саморегуляции этих процессов.

Ткани теряют некоторые функции, свойственные клетке, но зато при дифференцировке возрастает их функциональная специализация, в результате чего функции становятся более совершенными.

Органы, состоящие из нескольких тканей, еще больше специализируются на выполнении определенных функций, но при этом многое, свойственное клетке, в еще большей степени теряется (например, полностью утрачивается способность размножаться).

Объединение органов в функциональные системы приводит к дальнейшей функциональной специализации (дыхание, выделение, пищеварение и т. д.). Большинство органов способно объединяться в функциональные системы с другими органами и в то же время сохранять способность образовывать новые функциональные системы, но уже с другими органами.

Живые организмы представляют собой так называемые открытые системы, неразрывно связанные внешней средой. Это системы, которые наряду с остальными свойствами живого характеризуются способностью к самовоспроизведению и саморегуляции.

Саморегуляция - создание оптимальных условий для взаимодействия всех элементов организма и обеспечения его целостности. Основные принципы саморегуляции:

1. принцип неравновесности или градиента - это свойство живых систем поддерживать динамическое неравновесное состояние, асимметрию относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных животных может быть выше или ниже температуры окружающей среды;

2. принцип замкнутости контура регулирования. Каждый организм не просто отвечает на раздражение, а еще и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражителю. Чем сильнее раздражитель, тем больше ответная реакция. Принцип осуществляется за счет положительной и отрицательной обратной связи в нервной и гуморальной регуляции, т.е. контур регуляции замкнут в кольцо. Например, нейрон обратной афферентации в двигательных рефлекторных дугах;

3. принцип прогнозирования. Биологические системы способны прогнозировать результат ответной реакции на основе прошлого опыта. Например, избегание уже знакомых болевых раздражителей;

4 принцип целостности. Для нормального функционирования организма необходима его целостность.

Для нормального функционирования организма необходимо постоянство состава его внутренней среды. Понятие о внутренней среде организма было введено в ХIХ веке французским физиологом Клодом Бернаром. Под внутренней средой организма понимают совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая и цереброспинальная жидкость), принимающих участие в процессах обмена веществ и поддержании гомеостаза организма.

Гомеостаз – это относительное постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций. Гомеостаз характеризуется рядом биологических констант.

Биологические константы – это устойчивые количественные показатели, которые характеризуют нормальную жизнедеятельность организма (рН крови, содержание сахара в крови, величина осмотического, артериального давления, температура тела и т.д.).

Для регуляции гомеостаза в организме имеются специальные механизмы. Однако функциональные возможности поддержания гомеостаза не беспредельны. При длительном пребывании организма в неблагоприятных условиях может произойти нарушение гомеостаза и, как следствие, болезнь, а в некоторых случаях и состояния, не совместимые с жизнью.

Гомеокинез - комплекс физиологических процессов, обеспечивающий поддержание гомеостаза. Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма

Внешняя среда - это комплекс факторов, определяющий экологический и социальный микроклимат, действующий на человека.

Адаптация– способность организма приспосабливаться к воздействиям окружающей среды.

Адаптация бывает физиологической и патологической.

Физиологическая адаптация - это приспособительные реакции здорового организма. Главными из них являются:

акклиматизация

температурная адаптация

адаптация к условиям гипоксии и высоте

зрительная адаптация, слуховая и пр. адаптации, связанные с органами чувств

социальная адаптация и др.

В адаптации организма принимают участие все органы и системы, но прежде всего ЦНС и эндокринная система. Для развития адаптации нужно время – от нескольких секунд (зрительная адаптация) до недель и даже месяцев (климатическая или социальная адаптация).

Патологическая адаптация – это приспособительные реакции к хроническим болезням, болезненным состояниям или отдельным симптомам и синдромам.

В зависимости от силы раздражителя, все адаптационные реакции можно разделить на три группы:

слабый раздражитель – реакция тренировки, которая характеризуется небольшим напряжением иммунной системы. Со стороны ЦНС – состояние охранительного торможения (сонливость, усталость)

более сильный раздражитель – реакция активации, характерно усиление иммунного ответа. Со стороны ЦНС – бодрое состояние, даже некоторая эйфория.

Сильный, сверхсильный, а тем более неадекватный раздражитель – стресс-реакция, в которой в свою очередь различают 3 этапа:

состояние тревоги – максимальная мобилизация защитных сил организма →возбуждение мозгового вещества надпочечников →выработка адреналина, норадреналина;

состояние повышенной резистентности (невосприимчивости, сопротивляемости) к данному раздражителю – собственно стресс-реакция, которая приводит к снижению иммунитета и сопротивляемости организма;

состояние истощения – срыв устойчивости организма.

Организм - сложная саморегулирующаяся система, состоящая из клеток, тканей, органов. Функционирование организма как единого целого, взаимодействие отдельных его частей и относительное постоянство свойств и состава внутренней среды организма - гомеостаза - осуществляется двумя регуляторными системами: нервнойи гуморальной.Тогда как уровней регуляции три: нервный, гуморальныйи местный.

Нервная регуляция основана на управлении с помощью структур ЦНС и может быть подразделена на соматическую и автономную (вегетативную) регуляции. Соматическая регуляциясвязана с регуляцией деятельности скелетной мускулатуры и анализаторов, автономная- с регуляцией деятельности внутренних органов и поддержанием постоянства внутренней среды организма - гомеостаза.

Нервная система оказывает инициирующее, модулирующее и коорди­нирующее влияние на органы и системы. Модулирующее влияние ведет к изменению интенсивности деятельности органа:

- посредством изменения характера электрофизиологических процес­сов в клетках органа (деполяризация и гиперполяризация клеточной мембраны);

- путем изменения интенсивности обмена веществ в органе (трофиче­ское действие нервной системы);

- за счет изменения кровоснабжения органа (сосудодвигательный эффект).

Нервная регуляция деятельности органов и систем осуществляется посредством рефлексов- реакций организма на раздражение. Любой рефлекс реализуется при обязательном участии нервной системы. Регуляция соматических функций осуществляется только нервным путем, тогда как для рефлекторной регуляции деятельности внутренних органов характерно и гуморальное звено.

Гуморальная регуляция основана на управлении деятельностью органа или системы через специфические рецепторы различных гормонов и биологически активных веществ (БАВ), расположенных в соответствующем органе-мишени. Осуществляется гуморальная регуляция (лат. гумор - жид­кость) через кровь, лимфу и тканевую жидкость.

Гормоны- биологически активные вещества, вырабатываемые эндок­ринными железами или специализированными клетками, расположенными в разных органах, например в желудочно-кишечном тракте. Кроме того, био­логически активные вещества (БАВ) вырабатываются неспециализирован­ными клетками - это так называемые тканевые гормоны или парагормоны.К ним относятся биогенные амины (гистамин и серотонин), простагландины и кинины. Эти вещества определяют чувствительность клеток к нервным и гуморальным влияниям за счет изменения проницаемости мембран, интен­сивности обменных процессов, чувствительности клеточных рецепторов. Действие гормонов или парагормонов непосредственно на соседние клетки, минуя кровь, называют паракринным действием.

Влияние гормонов на ткани, органы и системы организма может быть функциональным, обеспечивающим регуляцию функций, и морфогенетическим, обеспечивающим морфогенез - рост, физическое, умственное и половое развитие. Функциональное влияние гормонов осуществляется за счет процессов инициации и собственно регуляции.