Читать онлайн Сергей Баранов - Общие вопросы физиологии человека

© Сергей Баранов, 2025

ISBN 978-5-0065-2611-2

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Предмет физиологии, ее связь с другими науками

Физиология – это увлекательное путешествие в мир функций и механизмов, определяющих работу клеток, тканей, органов, систем, и в конечном счете – всего организма. В основе физиологических функций лежит не только проявление жизни, но и его адаптивное значение.

Физиология – это не просто изолированная наука, а скорее взаимосвязь с другими областями знаний. Она опирается на фундаментальные принципы физики, биофизики, биомеханики, химии, биохимии, общей биологии, генетики, гистологии, кибернетики и анатомии. И в свою очередь, она является базой для медицины, психологии, педагогики, социологии, а также теории и методики физического воспитания.

Развитие физиологии привело к выделению различных ее специализаций, таких как физиология труда, физиология спорта, авиакосмическая физиология, физиология подводного труда, возрастная физиология, психофизиология и др.

Общая физиология представляет собой фундаментальную основу. Она описывает основные закономерности работы организма человека разного возраста и пола, различные функциональные состояния, механизмы функционирования отдельных органов и систем, а также их взаимодействия. Ее практическое значение заключается в научном обосновании возрастных особенностей развития человеческого организма, индивидуальных черт каждого человека, механизмов проявления их физических и умственных способностей, а также в контроле и управлении функциональным состоянием организма.

Методы физиологических исследований

Физиология – это область науки, которая стремится к пониманию тонких механизмов и функций нашего организма. В основе этого понимания лежат эксперименты, проводимые как на животных, так и на людях. Наблюдения в клинических условиях, изучение здоровых индивидов в различных экспериментальных ситуациях – всё это важные методы, призванные помочь нам понять, как работает человеческое тело.

Однако, когда дело касается здоровых людей, нам необходимы методы, которые не требуют вмешательства в их ткани или органы – так называемые неинвазивные методы.

В общих чертах, в физиологии применяются три основных метода исследования: наблюдение, острый эксперимент и хронический эксперимент.

Ранее, классическими методами исследований были методы удаления или раздражения отдельных частей организма или целых органов. Эти методы, в основном, применялись на животных или в ходе хирургических операций в клинике. Хотя они помогли получить приблизительное представление о функциях, удаленных или раздражаемых органов и тканей, они были недостаточно точными.

Сегодня наиболее широко распространены электрофизиологические методы, которые позволяют регистрировать электрические активности в органах без их повреждения. Например, электрокардиография, электромиография и электроэнцефалография – это методы, которые позволяют нам изучать активность сердца, мышц и мозга. Современные технологии радиотелеметрии позволяют передавать данные на большие расстояния, а компьютерные программы обеспечивают анализ полученных физиологических данных на более высоком уровне.

Фотосъемка в инфракрасных лучах, известная как тепловидение, помогает выявить наиболее теплые или холодные участки тела, что может быть полезно как в покое, так и во время активности. Компьютерная томография позволяет нам увидеть морфологические и функциональные изменения в мозге без необходимости его вскрытия. Изучение магнитных колебаний также предоставляет нам новые данные о работе мозга и отдельных частей тела.

Краткая история физиологии

Физиология берет свое начало в глубоких пониманиях человечества о функционировании организма в самые ранние периоды истории. В 14—15 веках до нашей эры, в Древнем Египте, при процессе мумификации, люди изучали внутреннее строение человеческого тела. Древние медицинские инструменты, изображенные в гробнице врача фараона Унаса, свидетельствовали о глубоких познаниях в области анатомии и медицины. В Древнем Китае, ученые с поразительной точностью диагностировали до 400 болезней лишь по пульсу. В IV веке до нашей эры, была разработана теория о функционально значимых точках на теле, что впоследствии стало основой для развития современных методов рефлексотерапии и иглоукалывания.

Древняя Индия славилась своими уникальными методами лечения растительными составами, а также практическими упражнениями йоги и дыхательными техниками, оказывающие воздействие на организм. В Древней Греции, уже в IV—V веках до нашей эры, Гиппократ и Аристотель высказывали первые предположения о функциях мозга и сердца. А в Древнем Риме, в XI веке до нашей эры, великий врач Гален внес существенный вклад в развитие медицины.

Однако, настоящая наука о физиологии начала формироваться в XVII веке с открытия кругов кровообращения английским врачом Уильямом Гарвеем. Также в это время французский ученый Рене Декарт ввел понятие рефлекса, описав механизмы передачи информации в мозг и обратного движения двигательного ответа. В следующие века были сделаны важные открытия, такие как теория трехкомпонентной природы цветового зрения Михаила Ломоносова и Германа Гельмгольца, исследования функций нервной системы Ганса Прохазки, а также открытия Луиджи Гальвани о электрической активности нервов и мышц.

В XIX веке, физиолог Чарльз Шеррингтон предложил интегративную концепцию нервной системы, которая стала основой для многих последующих исследований. Также в этот период, итальянский ученый Анджело Моссо провел первые исследования утомления, а Иван Тарханов обнаружил изменения постоянных потенциалов кожи при раздражении, известные как «феномен Тарханова».

В XIX веке И. М. Сеченов (1829—1905), известный как «отец русской физиологии», внес важные вклады в развитие многих областей физиологии. Его исследования о газах крови, процессах утомления и «активного отдыха» сыграли ключевую роль, а его открытие торможения в центральной нервной системе в 1862 году, известное как «Сеченовское торможение», и разработка физиологических основ психических процессов человека, изложенные в его работе «Рефлексы головного мозга» (1863 год), показали рефлекторную природу поведенческих реакций человека.

Дальнейшее развитие идей Сеченова происходило по двум основным направлениям. С одной стороны, Н. Е. Введенский (1852—1922), работая в Санкт-Петербургском Университете, углубился в изучение тонких механизмов возбуждения и торможения, представив физиологическую лабильность как скоростную характеристику возбуждения и учение о парабиозе как общей реакции нервно-мышечной ткани на раздражение. Его ученик, А. А. Ухтомский (1875—1942), продолжил эту линию исследований, раскрывая процессы координации в нервной системе, открывая явление доминанты и роль усвоения ритма раздражений.

С другой стороны, И. П. Павлов (1849—1936) на протяжении хронического эксперимента на целостном организме впервые сформулировал учение об условных рефлексах и разработал новую главу физиологии – физиологию высшей нервной деятельности. За свои работы в области пищеварения он был удостоен Нобелевской премии в 1904 году, став одним из первых русских ученых, награжденных этой престижной наградой. Физиологические основы поведения человека и роль сочетанных рефлексов были дальше разработаны В. М. Бехтеревым.

В развитие физиологии также внесли свой вклад другие выдающиеся отечественные физиологи, такие как Л. А. Орбели, К. М. Быков, П. К. Анохин, М. Н. Ливанов, В. В. Ларин, Н. А. Бернштейн и многие другие.

В области физиологии мышечной деятельности следует отметить

А. Н. Крестовникова (1885—1955), основателя отечественной физиологии спорта, который написал первый учебник по физиологии человека для физкультурных вузов страны (1938 год) и первую монографию по физиологии спорта (1939 год). Также значимым вкладом являются работы профессоров Е. К. Жукова, В. С. Фарфеля,

Н. В. Зимкина, А. С. Мозжухина и многих других ученых, как отечественных, так и зарубежных, включая П. О. Астранда, А. Хилла, Р. Гранита, Р. Маргария и др.

Живые организмы являются открытыми системами, тесно связанными с окружающей средой, в отличие от замкнутых систем. Они состоят из компонентов, таких как белки и нуклеиновые кислоты, обладающие способностью к саморегуляции и самовоспроизводству.

Основными характеристиками живых организмов являются метаболизм, раздражимость, подвижность, способность к самовоспроизводству и саморегуляции. Эти свойства обеспечивают поддержание гомеостаза и адаптивные реакции на изменения внешней среды.

Основные функциональные характеристикивозбудимых тканей

Общей чертой всех живых тканей является их способность к раздражимости, т.е. возможность изменения обмена веществ и энергии под воздействием внешних факторов. Среди различных живых тканей организма особенно выделяются возбудимые ткани (нервная, мышечная и железистая), которые реагируют на раздражение путем специфических форм активности, таких как электрические потенциалы и другие явления.

Основными функциональными характеристиками возбудимых тканей являются их возбудимость и лабильность.

Возбудимость – это способность возбудимых тканей реагировать на раздражение специфическим процессом возбуждения, включающим электрические, ионные, химические и тепловые изменения, а также специфические проявления, такие как импульсы возбуждения в нервных клетках, сокращение или напряжение в мышечных клетках и выделение определенных веществ в железистых клетках. Это состояние представляет собой переход от физиологического покоя к активному состоянию. Нервная и мышечная ткани также обладают способностью передавать это активное состояние соседним участкам, т.е. проводимостью.

Возбудимые ткани характеризуются двумя основными нервными процессами – возбуждением и торможением. Торможение – это активное замедление процесса возбуждения. Взаимодействие этих двух процессов обеспечивает координацию нервной деятельности в организме в целом.

Существует различие между местным (или локальным) возбуждением и распространяющимся возбуждением. Местное возбуждение характеризуется незначительными изменениями в поверхностной мембране клеток, тогда как распространяющееся возбуждение связано с передачей всего комплекса физиологических изменений (импульса возбуждения) вдоль нервной или мышечной ткани. Для измерения возбудимости используется определение порога – минимальной величины раздражения, при которой возникает распространяющееся возбуждение. Величина порога зависит от функционального состояния ткани и характеристик раздражителя, который может быть любым изменением внешней среды (электрическим, тепловым, механическим и т. д.). Чем выше порог, тем ниже возбудимость и наоборот. Возбудимость может повышаться в процессе выполнения физических упражнений оптимальной длительности и интенсивности (например, разминка, вход в рабочий режим), а снижаться при утомлении и развитии переутомления.

Лабильность – это скорость протекания процесса возбуждения в нервной и мышечной ткани (лат. лабильность – подвижность). Понятие лабильности или функциональной подвижности было предложено Н. Е. Введенским в 1892 году. В качестве одной из мер лабильности Н. Е. Введенский предложил максимальное количество волн возбуждения (электрических потенциалов действия), которое может воспроизводиться тканью в 1 секунду в соответствии с ритмом раздражения. Лабильность характеризует скоростные свойства ткани. Она может повышаться под влиянием раздражений и тренировки, особенно у спортсменов в процессе развития качества быстроты.