Основні поняття фізіології

В фізіології, як і в будь-якій науці, є багато понять. Одні з них є допоміжними, інші – відіграють провідну роль. Але є кілька понять, які лежать в основі усієї будівлі фізіології. Вона стоїть на них подібно до того, як за уявленнями древніх Земля трималася на трьох китах. Які ж "кити" фізіології. Їх теж три – це система, регуляція і збудливість.

Система – це комплекс взаємопов'язаних і взаємодіючих елементів; в процесі їх взаємодії досягається певний корисний для організму результат. Існують системи різних порядків. При цьому система нищого порядку є елементом системи вищого рівня. У вищих тварин і людини можна виділити такі системні рівні: молекулярний, клітинний, тканинний, органний, системи органів, організменний. Морфологічне і фізіологічне поняття "елемент системи" можуть не співпадати. Наприклад, капіляри морфологічно є елементами системи кровообігу. Але якщо порушиться дифузія О₂ через капіляри альвеол, то тут ми повинні розглядати капіляри як функціональний елемент системи газообміну. А якщо ендотелій капілярів перестане пропускати лімфоцити у тканини для імунного контролю, то у цьому випадку вони виступають як функціональний елемент імунної системи. Тому російським академіком П.К. Анохіним введене поняття "функціо­нальна система".

Для розуміння фізіології дуже важливо навчитись мислити системно. Розглянемо один приклад з області фантастики. Уявімо, що на якійсь планеті живуть розумні істоти. Вони знають, що на землі теж є розумні істоти – люди, але будову людського тіла уявляють невиразно. Цим інопланетянам стало відомо, що у людей є елемент тіла, "великий палець правої руки". Його втрата призводить до втрати 50% працездатності (це вже не фантазія, а офіційні медичні дані). Зацікавившись таким важливим органом вчені планети добувають його якимсь чином і починають ретельно досліджувати. Але навіть розклавши палець на окремі атоми вони нітрохи не наблизяться до розуміння його ролі в організмі. Причиною цього є відсутність системного підходу. Треба пояснити інопланетним вченим, що в людини є така система, як рука. Її елементом є система кисті, в якій великий палець протиставлений іншим.

Регуляція – це сукупність фізіологічних процесів, що виникають в організмі у відповідь на дію факторів зовнішнього і внутрішнього середовища і призводять до змін, які носять пристосувальний характер. Усі процеси регуляції мають на меті або втримати вихідні константи організму на певному рівні, або перевести їх на інший, більш вигідний для організму в певних умовах рівень.

З точки зору кібернетики будь-яка система управління складається з кількох основних елементів. Та частина системи, яка змінює свій стан під впливом сигналу називається об'єктом управління (скелетний м'яз, ендокринна залоза, судини). Та частина системи, яка надсилає сигнал в об'єкт управління називається органом управління (нервові центри головного мозку). Передача сигналів від органу до об'єкту управління називається прямим зв'язком.

Більш складні системи крім прямого мають ще й зворотній зв'язок. Зворотній зв'язок – це передача в орган управління інформації про стан об'єкта управління. Для цього цей стан необхідно виміряти. Вимірювальний елемент – це рецептори (наприклад, м'язові веретена в м'язах). В органі управління є блок порівняння.

Розрізняють негативний зворотній зв'язок. Він утримує систему на певному рівні. Це основний механізм саморегуляції гомеостазу. Є також позитивний зворотній зв'язок, який працює в механізмах само стимуляції. Тоді система скачкоподібно переходить на новий рівень. Позитивний зворотній зв'язок забезпечує процеси гомеокінезу.

Збудливість – це здатність живої тканини відповідати на дію подразника збудженням. Подразники можуть бути зовнішніми і внутрішніми. За природою їх поділяють на фізичні, фізико-хімічні, хімічні і біологічні. Мірою збудливості є мінімальна, або порогова сила подразника, що спричиняє збудження. На макрорівні збудження проявляється у вигляді специфічної діяльності (наприклад, скорочення м'яза), на мікрорівні головною ознакою збудження є виникнення біоелектричних явищ – потенціалів дії.

Завдання для самоконтролю знань

Поріг подразнення електричним струмом в одного м’яза 2 В, а в іншого – 3 В. В якого м’яза збудливість є вищою?

Після робочого дня поріг слухової чутливості в робітника змінився з 5 децибел до 12 децибел. Як змінилась збудливість органу слуху?

Людина починає працювати в приміщенні з неприємним запахом. Проте через якийсь час вона перестає відчувати цей запах. Чому?

Відомо, що основним подразником нейронів, які входять до складу дихального центру, є вуглекислий газ. Тому людина не може затримувати дихання довше 1 – 5 хв., оскільки вуглекислий газ, що утворюється в процесі метаболізму, подразнює дихальний центр, а це призводить в кінці кінців до вдиху. Як пояснити те, що кити можуть занурюватись на велику глибину і знаходитись під водою десятки хвилин, припиняючи на цей час дихання?

Рекомендована література

Клевець М.Ю. Фізіологія людини і тварин. Книга 1. Фізіологія нервової, м'язової і сенсорних систем: Навчальний посібник – Львів: ЛНУ, 2000. – С.4-25.

Чайченко Г.М., Харченко П.Д. Физиология высшей нервной деятельности. – К.: Вища школа, 1981. – С. 5-84.

Коган А.Б. Основы физиологии высшей нервной деятельности. – М.: Высшая школа, 1988. – С. 7-17

Физиология человека / Под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса. – Т. 1. – М.: Мир, 1996. – С. 136-143.

Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. – М.: Мир, 1988. – С. 11-24.

БІОЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА