Организм функционирует как единое целое. Существует два способа регуляции деятельности организма: нервная и гуморальная.
Гуморальная (жидкостная) регуляция осуществляется с помощью химических веществ (гормонов, медиаторов, ионов, продуктов обмена) через жидкие среды организма (кровь, лимфу, межклеточную жидкость). Гуморальная регуляция осуществляется с помощью биологически активных веществ. Биологически активные вещества - химические вещества, очень малые концентрации которых способны оказывать значительное физиологическое действие.

Железы - специальные органы, вырабатывающие биологически активные вещества.

Железы внешней секреции выделяют вещества в полости тела, органов или на поверхность кожи через специальные протоки (слёзные, потовые, слюнные, железы желудка и др.). Железы внутренней секреции выделяют вещества в протекающую через них кровь и лимфу (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники и др.).

Биологически активные вещества, выделяемые железами внутренней секреции, называются гормонами. Смешанные железы выполняют внешнесекреторную и внутрисекреторную функции (поджелудочная и половые железы).
Нервная регуляция осуществляется при помощи нервных импульсов по мембранам нервных клеток. Это эволюционно более поздний способ регуляции. Он является более быстрым и более точным.
В организме механизмы нервной и гуморальной регуляции тесно взаимодействуют между собой и осуществляются одновременно. Они дополняют друг друга и оказывают взаимное влияние. Поэтому говорят о нейрогуморальной регуляции организма. Например, снижение уровня глюкозы в крови вызывает возбуждение симпатической нервной системы. Это стимулирует выделение надпочечниками адреналина, который с током крови поступает в печень, вызывая расщепление там гликогена до глюкозы. Глюкоза поступает в кровь, содержание её в крови нормализуется.
Особенностью организма является способность к саморегуляции. Саморегуляция - поддержание всех параметров жизнедеятельности организма (кровяного давления, температуры тела, содержания сахара в крови и т. д.) на относительно постоянном уровне. Нейрогуморальная регуляция осуществляет взаимосвязь и согласованную работу всех систем органов. Поэтому организм функционирует как единое целое.

Нервная система

Нервная система осуществляет взаимосвязь всех частей организма (нервную регуляцию), взаимосвязь его с окружающей средой и сознательную деятельность человека. Деятельность нервной системы лежит в основе процессов высшей нервной деятельности (чувства, обучение, память, речь, мышление и др.).
Нервную систему анатомически делят на центральную (головной и спинной мозг) и периферическую (нервы и нервные узлы). В зависимости от характера иннервации органов и тканей нервную систему делят на соматическую (управляет деятельностью скелетной мускулатуры и подчиняется воле человека) и вегетативную (автономную) (управляет деятельностью внутренних органов, желёз, гладкой мускулатуры и не подчиняется воле человека).

Рефлексы

Все акты сознательной и бессознательной деятельности являются рефлекторными актами.

Рефлекс - ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая центральной нервной системой.

Рефлекторная дуга - путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора к рабочему органу.

От рецептора в центральную нервную систему импульсы идут по чувствительному пути, а от центральной нервной системы к рабочему органу по двигательному пути. Рефлекторная дуга имеет следующие составные части: рецептор (окончание дендрита чувствительного нейрона; воспринимает раздражение), чувствительное (центростремительное) нервное волокно (передаёт возбуждение от рецептора в ЦНС), нервный центр (группа вставочных нейронов, расположенных на различных уровнях ЦНС; передаёт нервные импульсы с чувствительных нервных клеток на двигательные), двигательное (центробежное) нервное волокно (передаёт возбуждение от ЦНС к исполнительному органу, деятельность которого изменяется в результате рефлекса).
Простая рефлекторная дуга состоит из двух нейронов: чувствительного и двигательного (например, коленный рефлекс), а сложная рефлекторная дуга - из чувствительного, одного или нескольких вставочных и двигательного. Посредством вставочных нейронов осуществляется обратная связь между рабочим органом и ЦНС, осуществляется контроль адекватности ответа рабочего органа полученному раздражению. Это позволяет нервным центрам в случае необходимости вносить изменения в работу исполнительных органов.
Большое значение для рефлекторной реакции наряду с возбуждением имеет торможение. В ряде случаев возбуждение одного нейрона не только не передается другому, а даже угнетает его, то есть вызывает торможение . Торможение не позволяет возбуждению беспредельно распространяться в нервной системе. Взаимосвязь возбуждения и торможения обеспечивает согласованную работу всех органов и организма в целом.
Рефлексы бывают безусловные и условные . Для осуществления безусловных (врождённых) рефлексов организм с рождения имеет готовые рефлекторные дуги. Для осуществления условных (приобретённых) рефлексов рефлекторные дуги формируются в течение жизни, когда для этого возникают необходимые условия.

Спинной мозг

Спинной мозг расположен в костном позвоночном канале. Имеет вид белого шнура диаметром около 1 см. На передней и задней сторонах имеются глубокие продольные борозды. В самом центре спинного мозга находится центральный канал , заполненный спинномозговой жидкостью . Канал окружён серым веществом (имеет вид бабочки), которое, в свою очередь, окружено белым веществом. В белом веществе располагаются восходящие (аксоны нейронов спинного мозга) и нисходящие пути (аксоны нейронов головного мозга). Серое вещество напоминает контур бабочки и состоит из передних, задних, боковых рогов и промежуточной части, соединяющей их. В передних рогах расположены двигательные нейроны - мотонейроны (их аксоны иннервируют скелетные мышцы), в задних - вставочные нейроны (связывающие чувствительные и двигательные нейроны), а в боковых рогах - вегетативные нейроны (их аксоны идут на периферию к вегетативным узлам).
Спинной мозг состоит из 31 сегмента, от каждого из которых отходит пара смешанных спинномозговых нервов, имеющих по паре корешков: передний (аксоны двигательных нейронов) и задний (аксоны чувствительных нейронов).
Функции спинного мозга: рефлекторная (осуществление простых рефлексов: двигательных и вегетативных - сосудодвигательный, пищевой, дыхательный, дефекации, мочеиспускания, половой) и проводниковая (проводит нервные импульсы от и к головному мозгу). Повреждение спинного мозга приводит к нарушению проводниковых функций, следствием чего является паралич.

Головной мозг

Головной мозг расположен в мозговом отделе черепа. Он также имеет белое вещество (проводящие пути между головным мозгом и спинным; между отделами головного мозга) и серое вещество (в виде ядер внутри белого вещества; кора, покрывающая большие полушария и мозжечок). Масса головного мозга взрослого человека составляет около 1400–1600 г.
Головной мозг включает 5 отделов: продолговатый мозг, задний мозг (мост и мозжечок), средний мозг, промежуточный мозг, передний мозг (большие полушария). Полушария переднего мозга человека являются эволюционно более новыми и достигают наибольшего развития (до 80 % массы мозга). Продолговатый мозг, варолиев мост (задний мозг), средний и промежуточный образуют ствол головного мозга.

Продолговатый мозг и мост являются продолжением спинного мозга и выполняют рефлекторную (пищеварение, дыхание, сердечная деятельность, защитные рефлексы: рвота, кашель) и проводящую функции.
Задний мозг состоит из варолиева моста и мозжечка. Варолиев мост проводящими путями связывает продолговатый мозг и мозжечок с большими полушариями. Мозжечок регулирует двигательные акты (равновесие, координация движений, поддержание позы). Средний мозг поддерживает тонус мышц, отвечает за ориентировочные, сторожевые и оборонительные рефлексы на зрительные и звуковые раздражители.
Промежуточный мозг регулирует сложные двигательные рефлексы, координирует работу внутренних органов и осуществляет гуморальную регуляцию (обмен веществ, потребление воды и пищи, поддержание температуры тела). Промежуточный мозг включает таламус, эпиталамус и гипоталамус. Сверху к нему прилегает эпифиз, снизу - гипофиз. Таламус - подкорковый центр всех видов чувствительности (кроме обоняния). Кроме того, он регулирует и координирует внешнее проявление эмоций (мимику, жесты, изменение дыхания, пульса, давления). Гипоталамус содержит центры вегетативной нервной системы, обеспечивающие постоянство внутренней среды, а также регулирующие обмен веществ, температуру тела. С гипоталамусом связаны чувство голода, жажды и насыщения, регуляция сна и бодрствования. Гипоталамус контролирует деятельность гипофиза. Эпиталамус принимает участие в работе обонятельного анализатора.
Передний мозг (большие полушария) осуществляет психическую деятельность (память, речь, мышление, поведение и т. д.). Состоит из двух больших полушарий: правого и левого. Серое вещество (кора) находится сверху полушарий, белое - внутри. Белое вещество представляет собой проводящие пути полушарий. Среди белого вещества находятся ядра серого вещества (подкорковые структуры).
Кора больших полушарий представляет собой слой серого вещества толщиной в 2–4 мм. Многочисленные складки, извилины и борозды увеличивают площадь коры (до 2000–2500 см2). Каждое полушарие разделено бороздами на доли: лобную (здесь находятся вкусовая, обонятельная, двигательная и кожно-мускульная зоны), теменную (двигательная и кожно-мускульная зоны), височную (слуховая зона) и затылочную (зрительная зона). Каждое полушарие отвечает за противоположную ей сторону тела. В функциональном отношении полушария неравнозначны. Левое полушарие - «аналитическое», отвечает за абстрактное мышление, навыки письменной и устной речи. Правое полушарие -«синтетическое», отвечает за образное мышление.
Нарушения деятельности головного мозга могут быть обусловлены наследственными факторами и факторами внешней среды. Повреждение отдельных участков головного мозга приводит к нарушению различных функций.

Вегетативная нервная система

Вегетативная (автономная) нервная система управляет деятельностью внутренних органов, желёз, гладкой мускулатуры и не подчиняется воле человека. Вегетативная нервная система делится на симпатическую и парасимпатическую . И та, и другая состоят из вегетативных ядер (скопления нейронов, лежащих в спинном или головном мозге), вегетативных узлов (скопления нейронов, расположенных за пределами центральной нервной системы) и нервных окончаний (в стенках рабочих органов). Таким образом, путь от центра до иннервируемого органа состоит из двух нейронов. Это отличительный признак вегетативной нервной системы от соматической, где этот путь представлен одним нейроном.

Симпатические ядра находятся в спинном мозге, симпатические узлы около позвоночника, а нервные окончания в самих органах. Парасимпатические ядра находятся в продолговатом, среднем мозге или конце спинного мозга, а парасимпатические узлы и нервные окончания в самих органах. Нервные волокна, отходящие от парасимпатических ядер продолговатого мозга к парасимпатическим узлам в органах грудной и брюшной полости, называются блуждающими нервами. Медиаторами в синапсах симпатической нервной системы являются в основном адреналин и норадреналин , парасимпатической - ацетилхолин .
Большинство органов имеют как симпатическую, так и парасимпатическую иннервацию. Их воздействие на органы противоположно. Симпатическая система мобилизует силы организма в экстремальной ситуации (учащение и усиление сердечных сокращений, приток крови от внутренних органов к скелетным мышцам, ослабление сокоотделения и движений желудка, ослабление перистальтики кишечника), парасимпатическая - система «отбоя», способствует протеканию восстановительных процессов организма (замедление и ослабление сердечных сокращений, приток крови к внутренним органам, усиление сокоотделения и движений желудка, усиление перистальтики кишечника). В этом заключается функция вегетативной нервной системы.

Высшая нервная деятельность

Безусловные и условные рефлексы

Высшая нервная деятельность - совокупность сложных форм деятельности коры больших полушарий и ближайших к ней подкорковых образований, обеспечивающих наиболее совершенное приспособление животных и человека к окружающей среде.

В её основе лежит осуществление сложных рефлекторных актов.
Впервые материалистическое объяснение высшей нервной деятельности человека дал И. М. Сеченов. Он доказал, что все акты сознательной и бессознательной деятельности являются рефлекторными. И. П. Павлов развил идеи И. М. Сеченова экспериментально. Он открыл нервный механизм, обеспечивающий сложные формы реагирования человека и высших животных на воздействия внешней среды - условный рефлекс. И. П. Павловым было создано учение о безусловных и условных рефлексах.
Рефлекс - ответная реакция организма на внешнее или внутреннее воздействие (раздражение), осуществляемая центральной нервной системой. Реализация рефлексов обеспечивается нервными элементами, формирующими рефлекторную дугу , то есть путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора к рабочему органу. В состав рефлекторной дуги входят рецептор, афферентная (центростремительная) часть, центральное звено (нервный центр), эфферентная (центробежная) часть, исполнительный орган (мышца, железа).
Существуют разные классификации рефлексов. По биологическому значению рефлексы делят на защитные, пищеварительные, половые, ориентировочные и др.; по модальности раздражителя - на зрительные, слуховые, обонятельные и др.; по характеру ответной реакции (в зависимости от исполнительного органа) - на двигательные, секреторные, сосудистые и т. д.
Кроме того, И. П. Павловым все рефлексы были разделены на условные и безусловные (табл.). Безусловные рефлексы - врождённые реакции организма. Они сформировались и закрепились в процессе эволюции и передаются по наследству. Условные рефлексы - приобретённые реакции организма. Они вырабатываются, закрепляются и могут угасать в течение жизни; не передаются по наследству.
Сравнительная характеристика безусловных и условных рефлексов

Безусловные	Условные
Врождённые, передающиеся по наследству	Приобретённые организмом в течение индивидуального развития на основе «жизненного опыта»
Видовые	Индивидуальные
Имеют постоянные рефлекторные дуги	Не имеют готовых рефлекторных дуг, они формируются при определённых условиях
Относительно постоянные, мало изменяющиеся	Непостоянные, могут вырабатываться и угасать
Осуществляются в ответ на адекватное раздражение	Осуществляются на любое воспринимаемое организмом раздражение; формируются на базе безусловных рефлексов
Осуществляются на уровне спинного мозга и ствола мозга, подкорковых ядер	Осуществляются за счёт деятельности коры головного мозга при участии подкорковых структур
Немногочисленны; не могут обеспечить приспособление организма к постоянно меняющимся условиям жизни	Многочисленны; одни угасают, другие возникают, обеспечивая приспособление организма к меняющимся условиям

Биологическое значение условных рефлексов. Безусловные рефлексы обеспечивают организму поддержание жизнедеятельности в относительно постоянных условиях существования. Основные безусловные рефлексы: пищевые (жевание, сосание, глотание, отделение слюны, желудочного сока и др.), оборонительные (отдёргивание руки от горячего предмета, кашель, чихание, мигание), половые и др.
Условные рефлексы обеспечивают организму более совершенное приспособление к меняющимся условиям существования. Они вырабатываются на базе безусловных. Примером формирования условно-рефлекторной реакции может быть сочетание звукового раздражителя (например, звонка) с кормлением животного. После ряда повторений такого сочетания у животного будет наблюдаться слюноотделение, возникающее при звуке звонка даже при отсутствии предъявления пищи.
Образование и торможение условных рефлексов. К основным условиям формирования условных рефлексов относятся
повторное сочетание ранее индифферентного (нейтрального) раздражителя (звукового, светового, тактильного и т. д.) с действием подкрепляющего безусловного (или хорошо выработанного условного) раздражителя;
незначительное предшествование по времени индифферентного раздражителя по отношению к подкрепляющему стимулу;
достаточная возбудимость безусловной реакции (деятельное состояние коры головного мозга);
отсутствие постороннего раздражения или другой деятельности во время выработки рефлекса.
Для обеспечения адекватного поведения требуется не только способность к образованию условных рефлексов, но и возможность устранять условно-рефлекторные реакции, необходимость в которых отпала. Это обеспечивается процессами торможения.
Торможение условных рефлексов может быть безусловным (внешним и запредельным) и условным (внутренним). Внешнее торможение происходит, если в момент действия условного сигнала начинает действовать посторонний раздражитель. Запредельное торможение наблюдается, когда интенсивность условного сигнала превышает определённый предел. В обоих случаях условная реакция тормозится. Внутреннее торможение проявляется в угасании условного рефлекса с течением времени, если он не подкрепляется действием безусловных рефлексов (то есть если условия его выработки не повторяются).
Существуют разные классификации условных рефлексов. По биологическому значению (по роду потребностей) различают витальные условные рефлексы (оборонительные, регуляции сна и др.), зоосоциальные (родительский, территориальный и др.) и условные рефлексы саморазвития (исследовательский, имитационный, игровой и др.). По характеру подкреплений: условные рефлексы первого порядка (вырабатываются на основе безусловных рефлексов), условные рефлексы второго порядка (вырабатываются на основе условных рефлексов первого порядка) и т. д. По природе условного сигнала: натуральные (образуются на естественные признаки безусловного раздражителя, например, вид и запах мяса) и искусственные (вырабатываются на сигналы, не являющиеся непременным атрибутом раздражителя, например, звон посуды или слова «кушать подано»).
Таким образом, выработка и торможение условных рефлексов обеспечивают более тонкую адаптацию организма к окружающей среде, позволяют оптимизировать поведение в ответ на изменения внешней среды.
Особенности высшей нервной деятельности человека. Условно-рефлекторная деятельность является общей и для высших животных, и для человека. И у человека, и у животных имеется первая сигнальная система - анализ и синтез конкретных сигналов, предметов и явлений внешнего мира. У человека, кроме того, развивается вторая сигнальная система - речь, письменность, абстрактное мышление. Её возникновение связано с коллективной трудовой деятельностью и жизнью в обществе. Слова - это сигналы первичных сигналов. Вторая сигнальная система социально обусловлена - вне общества, без общения с другими людьми она не формируется. Некоторые животные способны издавать звуки. Однако слово для человека не просто сочетание определённых звуков, а, прежде всего его значение, содержащийся в нём смысл. С помощью слов люди способны обмениваться мыслями. Речь и письменность позволяют человеку накапливать и передавать опыт из поколения в поколение. Появление речи привело к возникновению абстрактного мышления - мышления с помощью абстрактных понятий, отвлечённых от конкретных предметов и явлений.

Психика, психические явления, поведение человека

Психика - свойство высокоорганизованной материи, заключающееся в активном отражении субъектом объективного мира и само- регуляции на этой основе своего поведения и деятельности. Психика проявляется в трёх основных видах психических явлений: психические процессы, психические состояния и психические свойства. Рассмотрим некоторые из психических явлений.
Ощущение - психическое отражение отдельных свойств предметов объективного мира, возникающее при их непосредственном воздействии на сенсорную систему (органы чувств).
Восприятие - целостное отражение предметов и явлений объективного мира на основе ощущений. В зависимости от того, какая из форм существования материи отражается, выделяют восприятие пространства, восприятие времени и восприятие движений .
Внимание - направленность психической деятельности, сосредоточенность на важных в данный момент предметах и явлениях. Свойства внимания: устойчивость (длительное сосредоточение внимания на одном объекте), распределение (возможность удержания внимания одновременно на нескольких объектах), объём (максимальное количество объектов, одновременно охваченных вниманием), концентрация (сосредоточение внимания на существенных объектах и поддержание сосредоточенности), переключение (преднамеренный перенос внимания с одного объекта на другой).
Внимание может быть непроизвольным (не требует волевого усилия) и произвольным (требует волевого усилия). Текущим поведением человека руководит преобладающая в данный момент потребность. Это называется принципом доминанты .
Память - психическое отражение прошлого опыта, обеспечивающее его использование или исключение из деятельности и сознания. Память основана на следующих процессах: запоминание, сохранение, узнавание, воспроизведение, забывание . При протекании процессов памяти в нервной системе происходят определённые изменения, которые сохраняются в течение некоторого времени и влияют на характер протекания рефлекторных реакций.
Формы проявления памяти чрезвычайно многообразны. В зависимости от характера психической активности, преобладающей в деятельности, память бывает двигательная или моторная (память движений - бытовые, спортивные, трудовые и другие двигательные навыки), образная (память образов окружающих предметов, звуков, запахов и др.), эмоциональная (память пережитых чувств и эмоций), словесно-логическая (память прочитанных, услышанных, произнесённых слов и мыслей). Словесно-логическая память разделяется на логическую (запоминание причинно-следственных связей словесной информации) и механическую (запоминание текстов, сложных для логической организации).
В зависимости от целей деятельности память делят на непроизвольную (запоминание и воспроизведение происходят автоматически, без волевых усилий) и произвольную (имеется цель запоминания, требуются усилия воли).
В зависимости от времени хранения информации память бывает кратковременной (информация либо будет забыта, либо перейдёт в долговременную память), долговременной (длительное сохранение опыта; сохранность зависит от частоты использования сохраняемой информации, общего объёма информации, получаемого человеком до и после этого материала и др.) и оперативной (может быть как кратковременной, так и долговременной; постоянно готова к использованию).
Запоминание бывает механическое (такие знания человек не способен применять в жизни) и осмысленное . Память можно тренировать. Одно из важных условий запоминания - повторение.
Мышление - процесс познания реального мира на основе опосредованного и обобщённого отражения действительности. Мышление позволяет обнаружить скрытые от непосредственного наблюдения сущностные стороны предметов и явлений. В зависимости от материала, которым оперирует в мыслительной деятельности человек, мышление делят на наглядно-действенное (оперирование конкретными предметами), наглядно-образное (оперирование образами предметов) и понятийное , или абстрактное (оперирование абстрактными понятиями).
Чувства - психический процесс, отражающий отношение человека к предметам и явлениям, отличающийся относительной устой- чивостью. Эмоции - сиюминутное субъективное отношение человека к действительности и к самому себе в конкретной ситуации; внешние проявления чувства. Потребности, чувства и эмоции играют в жизни человека роль внутренних регуляторов поведения. Чувства выполняют две функции: сигнальную (запечатление в памяти конкретной ситуации и связанных с ней эмоциональных переживаний) и регуляторную (выражение эмоции в различных изменениях внутренней среды и в различных двигательных проявлениях). В зависимости от того, удовлетворяются потребности человека или нет, у него возникают положительные чувства (например, радость) или отрицательные (например, горе).
Обычно выделяют пять основных форм переживания чувств: чувственный тон, эмоции, аффекты, стресс, настроение . На основе простых чувств формируются так называемые высшие чувства. К ним относятся моральные, интеллектуальные, эстетические и праксические чувства.
Темперамент - устойчивое сочетание динамических особенностей психики (активности, эмоциональности и др.), определяющихся стойкими врождёнными свойствами нервной системы. Основываясь на разном сочетании показателей, характеризующих процессы возбуждения и торможения (силе, уравновешенности и подвижности нервных процессов), И. П. Павлов выделил 4 типа высшей нервной деятельности. Данное деление совпадает с классификацией темпераментов, предложенной Гиппократом более 2 тысяч лет назад.
1. Сильный уравновешенный подвижный тип (сангвиник ) - сильная нервная система (высокая работоспособность нервных клеток), уравновешенность возбуждения и торможения, высокая подвижность нервных процессов (быстрая смена состояний нервной системы).
2. Сильный уравновешенный инертный тип (флегматик ) - сильная нервная система, уравновешенность возбуждения и торможения, низкая подвижность нервных процессов.
3. Сильный неуравновешенный подвижный тип (холерик ) - сильная нервная система, преобладание процессов возбуждения над торможением, высокая подвижность нервных процессов.
4. Слабый неуравновешенный инертный тип (меланхолик ) - слабая нервная система (низкая работоспособность нервных клеток), преобладание процессов торможения над возбуждением, низкая подвижность нервных процессов.
Поведение человека. Нормальная жизнедеятельность организма возможна лишь при поддержании относительно постоянного состава внутренней среды. Нужда в чём-либо необходимом для этого вызывает особое состояние - потребность. Потребность - источник активности, состояние, выражающее зависимость человека от условий существования.
Различают два уровня потребностей. Первый уровень включает витальные, социальные и идеальные потребности. Витальные потребности связаны с жизнеобеспечением человека как биологического существа (потребности в кислороде, воде, пище, тепле, сне, безопасности, продолжении рода, экономии сил и т. д.). Социальные потребности обусловлены жизнью человека в обществе (потребности во внимании, любви, заботе, принадлежности к группе, следовании нормам и идеологии, самореализации и др.). Идеальные потребности связаны с появлением у человека сознания (потребности в истине, вере, познании себя, окружающего мира, своего места в мире, смысла жизни; потребности в красоте, справедливости и т. д.). Второй уровень представлен самоценными потребностями. Самоценные потребности - вторичные потребности, без которых удовлетворение первичных потребностей затруднено или невозможно (потребность в вооружённости - запасе сил и средств, потребность в преодолении - возникает в процессе формирования воли и самости и др.).
Мотив - предмет (материальный или идеальный), служащий удовлетворению потребности. Мотивы бывают осознанные (убеждения, стремления, намерения, мечты, идеалы, страсти, интересы) и неосознанные (влечения, эмоции, установки).
Поведение человека - сложный комплекс двигательных актов, направленных на удовлетворение потребностей организма. Индивидуальное поведение человека, его характер зависят в наибольшей степени от его социального опыта (опыта общения с людьми и окружающим миром) и в меньшей степени (для людей без врождённых пороков развития) от наследственности . Формирование социального опыта начинается с рождения. Наиболее стойкие черты характера (альтруист или эгоист, общительный или замкнутый, активный или пассивный) формируются к 3–5 годам. Характер, поведение, привычки могут меняться в течение жизни, но в детстве закладываются наиболее важные черты, определяющие поведение в экстремальных ситуациях, когда не остаётся времени на раздумье.

Сознание

Сознание - это высший уровень отражения действительности, проявляющийся способностью личности отдавать себе ясный отчет об окружающем, о настоящем и прошлом времени, принимать решения и в соответствии с ситуацией управлять своим поведением. Для сознания характерно включение себя в совокупность знаний об окружающем мире, то есть осознание своего существования. Из всех живых организмов, обитающих на Земле, сознание присуще только человеку.
Признаки сознания: 1) внимание и способность сосредоточиться; 2) возможность оценить предстоящий поступок, то есть способность к ожиданию и прогнозированию; 3) способность порождать абстрактные мысли, оперировать ими, выражать их словами или иным способом; 4) осознание своего «я» и признание других индивидуумов; 5) наличие эстетических ценностей.
Выделяют различные состояния сознания. Бессознательное состояние - экстремальное состояние, при котором регистрируются лишь психовегетативные реакции; проявления познавательных и эмоциональных процессов отсутствуют. Сон - состояние, которое предполагает переживание сновидений, допускает подпороговое восприятие и частичное запоминание содержания сновидений. Бодрствование - состояние осознания окружающего мира и себя, доступное самонаблюдению. Оно включает весь спектр психических проявлений в рамках осознания - восприятие, воспоминание, внимание, мышление и саморегуляцию.

Сон

Чередование сна и бодрствования - необходимое условие жизни человека. Человек проводит во сне примерно треть жизни. Во время бодрствования мозг поддерживается в активном состоянии за счёт импульсов, поступающих от рецепторов. При прекращении или резком ограничении поступления импульсов в мозг развивается сон.
Выделяют следующие основные функции сна: компенсаторно-восстановительная - во время сна идёт ряд метаболических преобразований, направленных на восстановление истраченных ресурсов организма и обеспечивающих трофические процессы в тканях; информационная - во время сна, по всей видимости, происходят переработка, анализ и сортировка полученной во время бодрствования информации; адаптивная - в эволюционном плане у животных сон обеспечивает безопасность при сохранении неподвижности в укромных местах.
Во время сна мускулатура расслаблена, дыхание редкое, снижены кожная чувствительность, зрение, слух, обоняние, обмен веществ, величина кровяного давления, частота сердечных сокращений, температура тела.
Во время сна мозг проходит через несколько различных фаз, которые повторяются примерно каждые полтора часа. Сон состоит из двух качественно различных состояний - медленного сна и быстрого сна. Они отличаются по типам электрической активности мозга, сердечным сокращениям, дыханию, тонусу мышц, движениям глаз.
Медленный сон подразделяется на несколько стадий:
1. Дремота. На этой стадии в электроэнцефалограмме (ЭЭГ) исчезает основной биоэлектрический ритм бодрствования - альфаритм. Он сменяется низкоамплитудными колебаниями. Это стадия засыпания. На этой стадии у человека могут возникать сноподобные галлюцинации.
2. Поверхностный сон. Характеризуется появлением веретён сна - веретенообразный ритм 14–18 колебаний в секунду. При появлении первых веретён сна сознание человека отключается. В паузах между такими веретёнами человека легко разбудить.
3. Дельта-сон . На этой стадии в ЭЭГ появляются высоко амплитудные медленные колебания - дельта-волны. Это наиболее глубокий период сна. У человека снижен мышечный тонус, отсутствуют движения глаз, ритм дыхания и пульс стабилизируются и становятся реже, понижается температура тела (на 0,5 °C). Пробудить человека из дельта-сна очень трудно. Как правило, разбуженный в эту фазу сна человек не помнит сновидений, он плохо ориентируется в окружающем, неверно оценивает временные промежутки (недооценивает время, проведённое во сне). Дельта-сон - период наибольшего отключения от внешнего мира. Он преобладает в первую половину ночи.
Быстрый сон - это последняя стадия в цикле сна. В этот момент ритмы ЭЭГ похожи на ритмы бодрствования. Усиливается мозговой кровоток при сильном мышечном расслаблении, с резкими подёргиваниями в отдельных группах мышц. Сочетание активности ЭЭГ и полной мышечной расслабленности дало другое название этой стадии сна - парадоксальный сон. Происходят резкие изменения частоты сердечных сокращений и дыхания (серии частых вдохов и выдохов, чередующиеся паузами), эпизодический подъём и спад кровяного давления. Наблюдаются быстрые движения глаз при закрытых веках. При пробуждении из этой фазы сна люди в 80–90 % случаев сообщают о сновидениях. По словам И. М. Сеченова, сновидения - это небывалые комбинации бывалых впечатлений.
Структура и продолжительность сна меняется с возрастом. Новорождённые спят по 17–18 ч в сутки, а парадоксальный сон составляет около половины от общей продолжительности сна. В возрасте 4–6 лет потребность в сне сокращается до 10–12 ч в день, а доля парадоксальной фазы уменьшается до 20 % общей его продолжительности. Это соотношение, как правило, сохраняется в зрелом возрасте. Необходимая же общая продолжительность сна у взрослых составляет обычно 7–8 ч. Установлено, что если длительность ночного сна уменьшить на 1,3–1,5 ч, то это скажется на состоянии бодрствования днём. Сон продолжительностью 6,5 ч в течение длительного времени может подорвать здоровье человека. Однако потребность в продолжительности сна очень индивидуальна. Кроме того, структура сна меняется под воздействием внешних факторов, например, при обучении, адаптации к новой обстановке и т. д.

Органы чувств

Наш организм улавливает различные изменения, происходящие во внешней среде, с помощью органов чувств: осязания, зрения, слуха, вкуса и обоняния. В каждом из них имеются специфические рецепторы, воспринимающие определённый вид раздражения.
Человек воспринимает окружающий его мир посредством органов чувств (анализаторов). В результате раздражения органов чувств в больших полушариях головного мозга возникают ощущения . Через ощущения происходит восприятие и ориентация в окружающей среде.
Анализатор (орган чувств) - состоит из трёх отделов: периферического, проводникового и центрального. Периферическое (воспринимающее) звено анализатора - рецепторы. В них происходит преобразование сигналов внешнего мира (свет, звук, температура, запах и др.) в нервные импульсы. В зависимости от способа взаимодействия рецептора с раздражителем различают контактные (рецепторы кожи, вкусовые) и дистантные (зрительные, слуховые, обонятельные) рецепторы. Проводниковое звено анализатора - нервные волокна. Они проводят возбуждение от рецептора до коры больших полушарий. Центральное (обрабатывающее) звено анализатора - участок коры больших полушарий. Нарушение функций одной из частей вызывает нарушение функций всего анализатора.
Различают зрительный, слуховой, обонятельный, вкусовой и кожный анализаторы, а также двигательный анализатор и вестибулярный анализатор. Каждый рецептор приспособлен к своему определённому раздражителю и не воспринимает другие. Рецепторы способны приспосабливаться к силе раздражителя посредством снижения или повышения чувствительности. Эта способность называется адаптацией.

Зрительный анализатор

Рецепторы возбуждаются от квантов света. Органом зрения является глаз. Он состоит из глазного яблока и вспомогательного аппарата. Вспомогательный аппарат представлен веками, ресницами, слёзными железами и мышцами глазного яблока. Веки образованы складками кожи, выстланными изнутри слизистой оболочкой (конъюнктивой). Ресницы защищают глаз от частичек пыли. Слёзные железы расположены в наружном верхнем углу глаза и продуцируют слёзы, которые омывают переднюю часть глазного яблока и через носослёзный канал попадают в полость носа. Мышцы глазного яблока приводят его в движение и ориентируют в сторону рассматриваемого предмета.

Глазное яблоко расположено в глазнице и имеет шаровидную форму. Оно содержит три оболочки: фиброзную (наружную), сосудистую (среднюю) и сетчатую (внутреннюю) , а также внутреннее ядро, состоящее из хрусталика, стекловидного тела и водянистой влаги передней и задней камер глаза.
Задний отдел фиброзной оболочки - плотная непрозрачная соединительнотканная белочная оболочка (склера ), передний - прозрачная выпуклая роговица . Сосудистая оболочка богата сосудами и пигментами. В ней выделяют собственно сосудистую оболочку (задняя часть), ресничное тело и радужную оболочку. Основную массу ресничного тела составляет ресничная мышца, изменяющая своим сокращением кривизну хрусталика. Радужная оболочка (радужка ) имеет вид кольца, окраска которого зависит от количества и характера пигмента, в ней содержащегося. В центре радужки находится отверстие - зрачок . Он может сужаться и расширяться благодаря сокращению мышц, расположенных в радужной оболочке.
В сетчатке различают две части: заднюю - зрительную, воспринимающую световые раздражения, и переднюю - слепую, не содержащую светочувствительных элементов. Зрительная часть сетчатки содержит светочувствительные рецепторы. Имеется два вида зрительных рецепторов: палочки (130 млн) и колбочки (7 млн). Палочки возбуждаются слабым сумеречным светом и не способны различать цвет. Колбочки возбуждаются ярким светом и способны различать цвет. В палочках имеется красный пигмент - родопсин , а в колбочках - иодопсин . Под влиянием квантов света в результате фотохимических реакций эти вещества распадаются, а в темноте восстанавливаются. При отсутствии в организме витамина А, который восстанавливает родопсин, развивается заболевание куриная слепота - неспособность видеть при слабом свете или в темноте. В сетчатке имеется три типа колбочек, воспринимающих красный, зелёный и сине-фиолетовый цвета. Распознавание всех остальных цветов зависит от комбинации трёх основных цветов. Одновременные и одинаковые по силе раздражения трёх типов колбочек дают ощущения белого цвета. Колбочки сосредоточены в центре сетчатки. Прямо напротив зрачка имеется жёлтое пятно - место наилучшего видения, в состав которого входят только колбочки. Поэтому наиболее чётко мы видим предметы, когда изображение падает на жёлтое пятно. По направлению к периферии сетчатки число колбочек уменьшается, количество палочек нарастает. По периферии располагаются только палочки. Место на сетчатке, откуда выходит зрительный нерв, лишено рецепторов и называется слепое пятно .
Большая часть полости глазного яблока заполнена прозрачной студенистой массой, образующей стекловидное тело , которое поддерживает форму глазного яблока. Хрусталик представляет собой двояковыпуклую линзу. Его задняя часть прилегает к стекловидному телу, а передняя - обращена к радужной оболочке. При сокращении мышцы ресничного тела, связанной с хрусталиком, меняется его кривизна и лучи света преломляются так, чтобы изображение объекта зрения попало на жёлтое пятно сетчатки. Способность хрусталика изменять свою кривизну в зависимости от удалённости предметов называют аккомодацией . При нарушении аккомодации могут возникнуть близорукость (изображение фокусируется перед сетчаткой) и дальнозоркость (изображение фокусируется за сетчаткой). При близорукости человек видит нечётко дальние предметы, при дальнозоркости - ближние. С возрастом происходит уплотнение хрусталика, ухудшение аккомодации, развивается дальнозоркость. Водянистая влага - жидкость, заполняющая переднюю и заднюю камеры глаза. Передняя камера расположена между роговицей и радужкой, задняя - между радужкой и хрусталиком.
Рецепторы возбуждаются от квантов света. Световые лучи проходят несколько преломляющих сред (роговицу, водянистую влагу, хрусталик, стекловидное тело) и попадают на сетчатку, которая их и воспринимает. В результате преломления лучей на сетчатке изображение получается перевёрнутым и уменьшенным. Благодаря переработке в коре информации, получаемой от сетчатки и рецепторов других органов чувств, мы воспринимаем предметы в их естественном положении.
Фотохимические реакции в колбочках и палочках вызывают нервные импульсы, которые через зрительный нерв передаются в зрительную зону коры больших полушарий.

Слуховой анализатор

Рецепторы возбуждаются от звуковых колебаний воздуха. Органом слуха является ухо. Оно состоит из наружного, среднего и внутреннего уха . Наружное ухо состоит из ушной раковины и слухового прохода. Ушные раковины служат для улавливания и определения направления звука. Наружный слуховой проход начинается наружным слуховым отверстием и заканчивается слепо, барабанной перепонкой , которая отделяет наружное ухо от среднего. Он выстлан кожей и имеет железы, выделяющие ушную серу.
Среднее ухо состоит из барабанной полости, слуховых косточек и слуховой (евстахиевой) трубы. Барабанная полость заполнена воздухом и соединена с носоглоткой узким проходом - слуховой трубой , через которую поддерживается одинаковое давление в среднем ухе и окружающем человека пространстве. Слуховые косточки - молоточек, наковальня и стремечко - соединены между собой подвижно. По ним колебания от барабанной перепонки передаются во внутреннее ухо.
Внутреннее ухо состоит из костного лабиринта и расположенного в нём перепончатого лабиринта. Костный лабиринт содержит три отдела: преддверие, улитку и полукружные каналы. Улитка относится к органу слуха, преддверие и полукружные каналы - к органу равновесия (вестибулярному аппарату). Улитка - костный канал, закрученный в виде спирали. Её полость разделена тонкой перепончатой перегородкой - основной мембраной, на которой располагаются рецепторные клетки. Вибрация жидкости улитки раздражает слуховые рецепторы.
Ухо человека воспринимает звуки с частотой от 16 до 20 000 Гц. Звуковые волны через наружный слуховой проход достигают барабанной перепонки и вызывают её колебания. Эти колебания усиливаются (почти в 50 раз) системой слуховых косточек и передаются жидкости в улитке, где воспринимаются слуховыми рецепторами. Нервный импульс передаётся от слуховых рецепторов через слуховой нерв в слуховую зону коры больших полушарий.

Вестибулярный анализатор

Вестибулярный аппарат расположен во внутреннем ухе и представлен преддверием и полукружными каналами. Преддверие состоит из двух мешочков. Три полукружных канала расположены в трёх взаимно противоположных направлениях, соответствующих трём измерениям пространства. Внутри мешочков и каналов имеются рецепторы, которые способны воспринимать давление жидкости. Полукружные каналы воспринимают информацию о положении тела в пространстве. Мешочки воспринимают замедление и ускорение, изменение силы тяжести.
Возбуждение рецепторов вестибулярного аппарата сопровождается рядом рефлекторных реакций: изменением тонуса мышц, сокращением мышц, способствующих выпрямлению тела и сохранению позы. Импульсы от рецепторов вестибулярного аппарата по вестибулярному нерву поступают в центральную нервную систему. Вестибулярный анализатор функционально связан с мозжечком, который регулирует его деятельность.

Вкусовой анализатор

Вкусовые рецепторы раздражаются химическими веществами, растворёнными в воде. Органом восприятия являются вкусовые почки - микроскопические образования в слизистой оболочке полости рта (на языке, мягком нёбе, задней стенке глотки и надгортаннике). Рецепторы, специфичные к восприятию сладкого, расположены на кончике языка, горького - на корне, кислого и солёного - по бокам языка. С помощью вкусовых рецепторов происходит опробование пищи, определяется её пригодность или непригодность для организма, при их раздражении происходит выделение слюны, желудочного и поджелудочного соков. Нервный импульс передаётся от вкусовых почек через вкусовой нерв во вкусовую зону коры больших полушарий.

Обонятельный анализатор

Рецепторы обоняния раздражаются газообразными химическими веществами. Органом восприятия являются воспринимающие клетки в слизистой оболочке носа. Нервный импульс передаётся от обонятельных рецепторов через обонятельный нерв в обонятельную зону коры больших полушарий.

Кожный анализатор

Кожа содержит рецепторы, воспринимающие тактильные (прикосновение, давление), температурные (тепловые и холодовые) и болевые раздражения. Органом восприятия являются воспринимающие клетки в слизистых оболочках и коже. Нервный импульс передаётся от осязательных рецепторов через нервы в кору больших полушарий. С помощью осязательных рецепторов человек получает представление о форме, плотности, температуре тел. Тактильных рецепторов больше всего на кончиках пальцев, ладонях, подошвах ног, языке.

Двигательный анализатор

Рецепторы возбуждаются при сокращении и расслаблении мышечных волокон. Органом восприятия являются воспринимающие клетки в мышцах, связках, на суставных поверхностях костей.

СТРОЕНИЕ, ФУНКЦИИ

Человеку приходится постоянно регулировать физиологические процессы в соответствии с собственными потребностями и изменениями окружающей среды. Для осуществления постоянной регуляции физиологические процессов используются два механизма: гуморальный и нервный.

Модель нервно-гуморального управления строится по принципу двухслойной нейронной сети. Роль формальных нейронов первого слоя в нашей модели играют рецепторы. Второй слой состоит из одного формального нейрона - сердечного центра. Его входными сигналами являются выходные сигналы рецепторов. По единственному аксону формального нейрона второго слоя передается выходная величина нервно-гуморального фактора.

Нервная, а точнее нервно-гуморальная система управления организмом человека является наиболее мобильной и откликается на воздействие внешней среды в течение долей секунды. Нервная система представляет собой сеть из живых волокон, взаимосвязанных друг с другом и с клетками других типов, например, сенсорными рецепторами (рецепторами органов обоняния, осязания, зрения и др.), мышечными, секреторными клетками и т. д. Между всеми этими клетками нет непосредственной связи, поскольку они всегда разделены маленькими пространственными промежутками, которые называются синаптическими щелями. Клетки, как нервные, так и другие, сообщаются друг с другом путем передачи сигнала от одной клетки к другой. Если по самой клетке сигнал передается за счет разницы концентраций ионов натрия и калия, то передача сигнала между клетками происходит путем выброса в синаптическую щель органического вещества, которое вступает в связь с рецепторами принимающей клетки, находящейся на другой стороне синаптической щели. Для того чтобы выбросить вещество в синаптическую щель, нервная клетка образует везикулу (оболочку из гликопротеинов), содержащую 2000-4000 молекул органического вещества (например, ацетилхолин, адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота, глицин и глутамат и др.). В качестве рецепторов на то или иное органическое вещество в принимающей сигнал клетке также используется гликопротеиновый комплекс.

Гуморальная регуляция осуществляется с помощью химических веществ, которые поступают из различных органов и тканей тела в кровь и разносятся ею по всему организму. Гуморальная регуляция является древней формой взаимодействия клеток и органов.

Нервная регуляция физиологических процессов заключается во взаимодействии органов тела с помощью нервной системы. Нервная и гуморальная регуляции функций организма взаимно связаны, образуют единый механизм нервно-гуморальной регуляции функций организма.

Нервная система играет важнейшую роль в регуляции функций организма. Она обеспечивает согласованную работу клеток, тканей, органов и их систем. Организм функционирует как единое целое. Благодаря нервной системе осуществляется связь организма с внешней средой. Деятельность нервной системы лежит в основе чувств, обучения, памяти, речи и мышления - психических процессов, с помощью которых человек не только познает окружающую среду, но и может активно ее изменять.

Нервная система подразделяется на две части: центральную и периферическую. Восстав центральной нервной системы входят головной и спинной мозг, образованные нервной тканью. Структурной единицей нервной ткани является нервная клетка - нейрон.-Нейрон состоит из тела и отростков. Тело нейрона может быть различной формы. Нейрон имеет ядро, короткие, толстые, сильно ветвящиеся вблизи тела отростки (дендриты) и длинный отросток аксон (до 1,5 м). Аксоны образуют нервные волокна.

Тела нейронов образуют серое вещество головного и спинного мозга, а скопления их отростков - белое вещество.

Тела нервных клеток за пределами центральной нервной системы образуют нервные узлы. Нервные узлы и нервы (скопления длиных отростков нервных клеток, покрытых оболочкой) образуют периферическую нервную систему.

Спинной мозг расположен в костном позвоночном канале.

Это длинный белый шнур диаметром около 1 см. В центре спинного мозга проходит узкий спинномозговой канал, заполненный спинномозговой жидкостью. На передней и задней поверхности спинного мозга имеются две глубокие продольные борозды. Они делят его на правую и левую половины. Центральная часть спинного мозга образована серым веществом, которое состоит из вставочных и двигательных нейронов. Вокруг серого вещества расположено белое вещество, образованное длинными отростками нейронов. Они направляются вверх или вниз вдоль спинного мозга, образуя восходящие и нисходящие проводящие пути. От спинного мозга отходит 31 пара смешанных спинно-мозговых нервов, каждый из которых начинается двумя корешками: передним и задним. Задние корешки - это аксоны чувствительных нейронов. Скопления тел этих нейронов образуют спинно-мозговые узлы. Передние корешки - это аксоны двигательных нейронов. Спинной мозг выполняет 2 основные функции: рефлекторную и проводниковую.

Рефлекторная функция спинного мозга обеспечивает движение. Через спинной мозг проходят рефлекторные дуги, с которыми связано сокращение скелетных мышц тела. Белое вещество спинного мозга обеспечивает связь и согласованную работу всех отделов центральной нервной системы, осуществляя проводниковую функцию. Головной мозг регулирует работу спинного мозга.

Головной мозг расположен в полости черепа. Он включает отделы: продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний мозг, промежуточный мозг и большие полушария. Белое вещество образует проводящие пути головного мозга. Они связывают головной мозг со спинным, части головного мозга между собой.

Благодаря проводящим путям вся центральная нервная система функционирует как единое целое. Серое вещество в виде ядер располагается внутри белого вещества, образует кору, покрывая полушария мозга и мозжечка.

Продолговатый мозг и мост - продолжение спинного мозга, выполняют рефлекторную и проводниковую функции. Ядра продолговатого мозга и моста регулируют пищеварение, дыхание, сердечную деятельность. Эти отделы регулируют жевание, глотание, сосание, защитные рефлексы: рвоту, чихание, кашель.

Над продолговатым мозгом расположен мозжечок. Поверхность его образована серым веществом - корой, под которой в белом веществе находятся ядра. Мозжечок связан со многими отделами центральной нервной системы. Мозжечок регулирует двигательные акты. Когда нарушается нормальная деятельность мозжечка, люди теряют способность к точным согласованным движениям, сохранению равновесия тела.

В среднем мозге расположены ядра, которые посылают к скелетным мышцам нервные импульсы, поддерживающие их напряжение - тонус. В среднем мозге проходят рефлекторные дуги ориентировочных рефлексов на зрительные и звуковые раздражения. Продолговатый мозг, мост и средний мозг образуют ствол мозга. От него отходят 12 пар черепно-мозговых нервов. Нервы связывают мозг с органами чувств, мышцами и железами, расположенными на голове. Одна пара нервов - блуждающий нерв - связывает мозг с внутренними органами: сердцем, легкими, желудком, кишечником и др. Через промежуточный мозг поступают импульсы к коре больших полушарий от всех рецептаров (зрительных, слуховых, кожных, вкусовых).

Ходьба, бег, плавание связаны с промежуточным мозгом. Его ядра согласуют работу различных внутренних органов. Промежуточный мозг регулирует обмен веществ, потребление пищи и воды, поддержание постоянной температуры тела.

Часть периферической нервной системы, которая регулирует работу скелетных мышц, называют соматической (греч, "сома" - тело) нервной системой. Часть нервной системы, регулирующую деятельность внутренних органов (сердца, желудка, различных желез) называют автономной или вегетативной нервной системой. Вегетативная нервная система регулирует работу органов, точно приспосабливая их деятельность к условиям внешней среды и собственным потребностям организма.

Вегетативная рефлекторная дуга состоит из трех звеньев: чувствительного, вставочного и исполнительного. Вегетативная нервная система подразделяется на симпатический и парасимпатический отделы. Симпатическая вегетативная нервная система связана со спинным мозгом, где находятся тела первых нейронов, отростки которых заканчиваются в нервных узлах двух симпатических цепочек, расположенных по обе стороны спереди позвоночника. В симпатических нервных узлах находятся тела вторых нейронов, отростки которых непосредственно иннервируют рабочие органы. Симпатическая нервная система усиливает обмен веществ, повышает возбудимость большинства тканей, мобилизует силы организма на активную деятельность.

Парасимпатическая часть вегетативной нервной системы образована несколькими нервами, отходящими от продолговатого мозга и от нижнего отдела спинного мозга. Парасимпатические узлы, где находятся тела вторых нейронов, расположены в органах, на деятельность которых они влияют. Большинство органов иннервируется как симпатической, так и парасимпатической нервной системой. Парасимпатическая нервная система способствует восстановлению израсходованных запасов энергии, регулирует жизнедеятельность организма во время сна.

Кора больших полушарий образует складки, борозды, извилины. Складчатое строение увеличивает поверхность коры и ее объем, а значит число образующих ее нейронов. Кора отвечает за восприятие всей поступающей в мозг информации (зрительной, слуховой, осязательной, вкусовой), за управление всеми сложными мышечными движениями. Именно с функциями коры связана.мыслительная и речевая деятельность и память.

Кора больших полушарий состоит из четырех долей: лобной, теменной, височной и затылочной. В затылочной доле находятся зрительные области, ответственные за восприятие зрительных сигналов. Слуховые области, ответственные за восприятие звуков, находятся в височных долях. Теменная доля - чувствительный центр, принимающий информацию, поступающую от кожи, костей, суставов, мышц. Лобная доля мозга ответственна за составление программ поведения и управление трудовой деятельностью. С развитием лобных областей коры связан высокий уровень психических способностей человека по сравнению с животными. В составе человеческого мозга есть структуры, которых нет у животных - речевой центр. У человека существует специализация полушарий - многие высшие функции мозга выполняются одним из них. У правшей в левом полушарии находятся слуховой и двигательный центры речи. Они обеспечивают восприятие устной и формирование устной и письменной речи.

Левое полушарие ответственно за осуществление, математических операций и процесса мышления. Правое полушарие отвечает за узнавание людей по голосу и за восприятие музыки, узнавание человеческих лиц и ответственно за музыкальное и художественное творчество - участвует в процессах образного мышления.

Центральная нервная система постоянно контролирует работу сердца посредством нервных импульсов. Внутри полостей самого сердца и в. стенках крупных сосудов расположены нервные окончания - рецепторы, воспринимающие колебания давления в сердце и сосудах. Импульсы от рецепторов вызывают рефлексы, влияющие на работу сердца. Существует два вида нервных влияний на сердце: одни - тормозящие (снижающие частоту сокращений сердца), другие - ускоряющие.

Импульсы передаются к сердцу по нервным волокнам от нервных центров, расположенных в продолговатом и спинном мозге.

Влияния, ослабляющие работу сердца, передаются по парасимпатическим нервам, а усиливающие его работу - по симпатическим. Деятельность сердца находится также и под влиянием гуморальной регуляции. Адреналин - гормон надпочечников, даже в очень малых дозах усиливает работу сердца. Так, боль вызывает выделение в кровь адреналина в количестве нескольких микрограммов, который заметно изменяет деятельность сердца. В практике адреналин иногда вводят в остановившееся сердце, чтобы заставить его сокращаться. Увеличение содержания солей калия в крови угнетает, а кальция - усиливает работу сердца. Веществом, тормозящим работу сердца, является ацетилхолин. Сердце чувствительно даже к дозе 0,0000001 мг, что отчетливо замедляет его ритм. Нервная и гуморальная регуляции совместно обеспечивают очень точное приспособление деятельности сердца к условиям окружающей среды.

Согласованность, ритмичность сокращений и расслаблений дыхательных мышц обусловлены поступающими к ним по нервам импульсами от дыхательного центра продолговатого мозга. И.М. Сеченов в 1882 г. установил, что примерно через каждые 4 сек, в дыхательном центре автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха.

Дыхательный центр изменяет глубину и частоту дыхательных движений, обеспечивая оптимальное содержание газов в крови.

Гуморальная регуляция дыхания состоит в том, что повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр - частота и глубина дыхания увеличиваются, а уменьшение СО2 понижает возбудимость дыхательного центра - частота и глубина дыхания уменьшаются.

Многие физиологические функции организма регулируются с помощью гормонов. Гормоны - высокоактивные вещества, вырабатываемые железами внутренней секреции. Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков. Каждая секреторная клетка железы своей поверхностью соприкасается со стенкой кровеносного сосуда. Это позволяет гормонам проникать прямо в кровь. Гормоны вырабатываются в небольших количествах, но долго сохраняются в активном состоянии и с током крови разносятся по всему организму.

Гормон поджелудочной железы, инсулин, играет важную роль в регуляции обмена веществ. Повышение содержания в крови глюкозы служит сигналом для выделения новых порций инсулина. Под его воздействием усиливается использование глюкозы всеми тканями тела. Часть глюкозы превращается в резервное вещество гликоген, который откладывается в печени и мышцах. Инсулин в организме разрушается достаточно быстро, поэтому поступление его в кровь должно быть регулярным.

Гормоны щитовидной железы, основной из них тироксин, регулирует обмен веществ. От их количества в крови зависит уровень потребления кислорода всеми органами и тканями организма. Усиление производства гормонов щитовидной железы приводит к повышению интенсивности обмена веществ. Это проявляется в повышении температуры тела, более полном усвоении пищевых продуктов, в усилении распада белков, жиров, углеводов, в быстром и интенсивном росте тела. Снижение активности щитовидной железы приводит к микседеме: окислительные процессы в тканях снижаются, температура падает, развивается тучность, уменьшается возбудимость нервной системы. При повышении активности щитовидной железы увеличивается уровень обменных процессов: повышаются частота сердечных сокращений, кровяное давление, возбудимость нервной системы. Человек становится раздражительным и быстро устает. Это признаки базедовой болезни.

Гормоны надпочечников - парных желез, расположенных на верхней поверхности почек. Они состоят из двух слоев: наружного -коркового и внутреннего - мозгового. В надпочечниках вырабатывается целый ряд гормонов. Гормоны коркового слоя регулируют обмен натрия, калия, белков, углеводов. Мозговой слой производит гормон норадреналин и адреналин. Эти гормоны регулируют обмен углеводов и жиров, деятельность сердечно-сосудистой системы, скелетной мускулатуры и мускулатуры внутренних органов. Выработка адреналина важна для экстренной подготовки ответных реакций организма, попавшего в критическую ситуацию при внезапно возросшей физической или психической нагрузке. Адреналин обеспечивает повышение содержания сахара в крови, усиление сердечной деятельности и работоспособности мышц.

Гормоны гипоталамуса и гипофиза. Гипоталамус - особый отдел промежуточного мозга, а гипофиз - мозговой придаток, расположенный на нижней поверхности головного мозга. Гипоталамус и гипофиз образуют единую гипоталамо-гипофизарную систему, а их гормоны называются нейрогормонами. Она обеспечивает постоянство состава крови и необходимый уровень обмена веществ. Гипоталамус регулирует функции гипофиза, который управляет деятельностью остальных желез внутренней секреции: щитовидной, поджелудочной, половых, надпочечников. В работе этой системы заложен принцип обратной связи, пример тесного объединения нервного и гуморального способов регуляции функций нашего организма.

Половые гормоны вырабатываются половыми железами, которые выполняют также и функцию желез внешней секреции.

Мужские половые гормоны регулируют рост и развитие организма, возникновение вторичных половых признаков - рост усов, развитие характерной волосистости других частей тела, огрубление голоса, изменение телосложения.

Женские половые гормоны регулируют развитие у женщин вторичных половых признаков - высокого голоса, округлых форм тела, развитие грудных желез, управляют половыми циклами, протеканием беременности и родов. Оба вида гормонов вырабатываются как у мужчин, так и у женщин.

Важнейшие понятия теории физиологических регуляций.

Прежде чем рассматривать механизмы нейрогуморальных регу­ляций, остановимся на важнейших понятиях этого раздела фи­зиологии. Некоторые из них разработаны кибернетикой. Зна­ние таких понятий облегчает понимание регуляций физиологи­ческих функций и решение ряда проблем в медицине.

Физиологическая функция - проявление жизнедеятель­ности организма или его структур (клетки, органа, системы клеток и тканей), направленное на сохранение жизни и выпол­нение генетически и социально обусловленных программ.

Система - совокупность взаимодействующих элементов, осуществляющих функцию, которая не может быть выполнена одним отдельным элементом.

Элемент - структурная и функциональная единица системы.

Сигнал - разнообразные виды вещества и энергии, пере­дающие информацию.

Информация сведения, сообщения, передаваемые по каналам связи и воспринимаемые организмом.

Раздражитель - фактор внешней или внутренней среды, воздействие которого на рецепторные образования организма вызывает изменение процессов жизнедеятельности. Раздражи­тели подразделяют на адекватные и неадекватные. К восприятиюадекватных раздражителей рецепторы организма приспо­соблены и активируются при очень малой энергии воздействую­щего фактора. Например, для активации рецепторов сетчатки глаза (палочек и колбочек) достаточно 1 -4 кванта света.Неадекватными являются раздражители, к восприятию которых чувствительные элементы организма не приспособлены. Например, колбочки и палочки сетчатки глаза не приспособлены к восприятию механических воздействий и не обеспечивают появления ощущения даже при значительной силе воздействия на них. Лишь при очень большой силе воздействия (удар) может произойти их активация и возникновение ощущения света.

Раздражители подразделяют также по их силе на подпоро- говые, пороговые и сверхпороговые. Сила подпороговых раздражителей недостаточна для возникновения регистри­руемой ответной реакции организма или его структур. Поро­говым раздражителем называют такой, минимальная сила которого достаточна для возникновения выраженной ответной реакции. Сверхпороговые раздражители имеют большую силу, чем пороговые раздражители.

Раздражитель и сигнал - сходные, но не однозначные по­нятия. Один и тот же раздражитель может иметь разное сиг­нальное значение. Например, писк зайца может быть сигна­лом, предупреледающим об опасности сородичей, но для лисы этот же звук - сигнал о возможности добычи пищи.

Раздражение - воздействие факторов окружающей или внутренней среды на структуры организма. Надо отметить, что в медицине термин "раздражение" иногда применяется и в другом смысле - для обозначения ответной реакции организ­ма или его структур на действие раздражителя.

Рецепторы молекулярные или клеточные структуры, воспринимающие действие факторов внешней или внутренней среды и передающие информацию о сигнальном значении раз­дражителя на последующие звенья регуляторного контура.

Понятие рецепторы рассматривается с двух точек зрения: с молекулярно-биологической и морфофункциональной. В по­следнем случае говорят о сенсорных рецепторах.

С молекулярно-биологической точки зрения рецепторы - специализированные белковые молекулы, встроенные в кле­точную мембрану или находящиеся в цитозоле и ядре. Каждый вид таких рецепторов способен взаимодействовать только со строго определенными сигнальными молекулами - лиганда- ми. Например, для так называемых адренорецепторов лиган- дом являются молекулы гормона адреналина и норадреналина. Такие рецепторы встроены в мембраны многих клеток орга­низма. Роль лигандов в организме выполняют биологически активные вещества: гормоны, нейромедиаторы, факторы рос­та, цитокины, простагландины. Они выполняют свою сигналь­ную функцию, находясь в биологических жидкостях в очень малых концентрациях. Например, содержание гормонов в кро­ви обнаруживается в пределах Ю -7 -10" 10 моль/л.

С морфофункциональной точки зрения рецепторы (сен­сорные рецепторы) - это специализированные клетки или нервные окончания, функцией которых является восприятие действия раздражителей и обеспечение возникновения воз­буждения в нервных волокнах. В таком понимании термин "ре­цептор" чаще всего применяется в физиологии, когда речь идет о регуляциях, обеспечиваемых нервной системой.

Совокупность однотипных сенсорных рецепторов и область организма, в которой они сосредоточены, называют рецеп­тор ным полем.

Функцию сенсорных рецепторов в организме выполняют:

специализированные нервные окончания. Они могут быть свободными, не покрытыми оболочками (например, бо­левые рецепторы кожи) или иметь оболочку (например, так­тильные рецепторы кожи);

специализированные нервные клетки (нейросенсорные клетки). У человека такие сенсорные клетки имеются в слое эпителия, выстилающего поверхность носовой полости; они обеспечивают восприятие пахучих веществ. В сетчатке глаза нейросенсорные клетки представлены колбочками и палочка­ми, которые воспринимают световые лучи;

3) специализированные эпителиальные клетки - это раз­вивающиеся из эпителиальной ткани клетки, которые приоб­рели высокую чувствительность к действию определенных ви­дов раздражителей и могут передавать информацию об этих раздражителях на нервные окончания. Такие рецепторы име­ются во внутреннем ухе, вкусовых луковицах языка и вестибу­лярном аппарате, обеспечивая возможность восприятия соот­ветственно звуковых волн, вкусовых ощущений, положения и движения тела.

Регулирование постоянный контроль и необходимая коррекция функционирования системы и ее отдельных струк­тур с целью достижения полезного результата.

Физиологическая регуляция - процесс, обеспечиваю­щий сохранение относительного постоянства или изменение в желательном направлении показателей гомеостаза и жизнен­ных функций организма и его структур.

Для физиологических регуляций жизненных функций орга­низма характерны следующие черты.

Наличие замкнутых контуров регулирования. В про­стейший регуляторный контур (рис. 2.1) входят блоки: регу­лируемый параметр (например, уровень содержания глюко­зы в крови, величина кровяного давления), управляющее устройство - в целостном организме это нервный центр, в отдельной клетке - геном, эффекторы - органы и системы, которые под влиянием сигналов от управляющего устройства изменяют свою работу и непосредственно влияют на величину регулируемого параметра.

Взаимодействие отдельных функциональных блоков такой регуляторной системы осуществляется по каналам прямой и обратной связи. По каналам прямой связи информация пере­дается от управляющего устройства к эффекторам, а по кана­лам обратной связи - от рецепторов (датчиков), контролиру-

Рис. 2.1. Схема замкнутого контура регулирования

ющих величину регулируемого параметра, - к управляющему устройству (например, от рецепторов скелетных мышц - к спинному и головному мозгу).

Таким образом, обратная связь (ее в физиологии еще назы­вают обратной афферентацией) обеспечивает поступление к управляющему устройству сигнализации о величине (состоя­нии) регулируемого параметра. Она обеспечивает контроль за ответом эффекторов на управляющий сигнал и результатом действия. Например, если целью движения руки человека бы­ло раскрытие учебника физиологии, то обратная связь осу­ществляется проведением импульсации по афферентным нервным волокнам от рецепторов глаз, кожи и мышц в голов­ной мозг. Такая импульсация обеспечивает возможность сле­жения за движениями руки. Благодаря этому нервная система может осуществлять коррекцию движения для достижения не­обходимого результата действия.

С помощью обратной связи (обратной афферентации) про­исходит замыкание регуляторного контура, объединение его элементов в замкнутую цепь - систему элементов. Только при наличии замкнутого контура регулирования возможно осу­ществление устойчивой регуляции параметров гомеостаза и приспособительных реакций.

Обратную связь подразделяют на отрицательную и поло­жительную. В организме подавляющее число обратных связей - отрицательные. Это значит, что под влиянием поступающей по их каналам информации регулирующая система возвращает отклонившийся параметр к исходному (нормальному) значе­нию. Таким образом, отрицательная обратная связь необходи­ма для сохранения устойчивости уровня регулируемого пока­зателя. В противоположность этому положительная обратная связь способствует изменению величины регулируемого пара­метра, переводу его на новый уровень. Так, в начале интенсив­ной мышечной нагрузки импульсация от рецепторов скелет­ных мышц способствует развитию увеличения уровня артери­ального кровяного давления.

Функционирование нейрогуморальных механизмов регуля­ции в организме не всегда направлено только на удержание го- меостатических констант на неизменном, строго стабильном уровне. В ряде случаев для организма жизненно важно, чтобы регулирующие системы перестроили свою работу и изменили величину гомеостатической константы, изменили так называ­емую «установочную точку» регулируемого параметра.

Установочная точка (англ. set point). Это тот уровень регулируемого параметра, на котором регулирующая система стремится удерживать величину этого параметра.

Понимание наличия и направленности изменений устано­вочной точки гомеостатических регуляций помогает опреде­лить причину возникновения патологических процессов в ор­ганизме, прогнозировать их развитие и найти правильный путь лечения и профилактики.

Рассмотрим это на примере оценки температурных реакций организма. Даже когда человек здоров, то величина темпера­туры сердцевины тела на протяжении суток колеблется между 36 °С и 37 °С, причем в вечерние часы - ближе к 37 °С, ночью и ранним утром - к 36 °С. Это свидетельствует о наличии цир- кадного ритма изменения величины установочной точки тер­морегуляции. Но особенно ярко заявляет о себе наличие изме­нений установочной точки температуры сердцевины тела при ряде заболеваний человека. Например, при развитии инфек­ционных заболеваний терморегуляторные центры нервной системы получают сигнализацию о появлении в организме бактериальных токсинов и перестраивают свою работу так, чтобы повысить уровень температуры тела. Такая реакция ор­ганизма на внедрение инфекции выработана филогенетически. Она полезна, так как при повышенной температуре иммунная система функционирует активнее, а условия развития инфек­ции ухудшаются. Вот почему не всегда следует назначать жа­ропонижающие средства при развитии лихорадки. Но по­скольку очень высокая температура сердцевины тела (более 39 °С, особенно у детей) может быть опасна для организма (прежде всего в плане повреждений нервной системы), то в каждом отдельном случае врач должен принимать индивиду­альное решение. Если при температуре тела 38,5 - 39 °С име­ются такие признаки, как мышечная дрожь, озноб, когда чело­век кутается в одеяло, стремится согреться, то ясно, что меха­низмы терморегуляции продолжают мобилизацию всех источ­ников теплопродукции и способов сохранения тепла в организме. Это значит, что еще не достигнута установочная точка и в ближайшее время температура тела будет расти, до­стигая опасных границ. Но если при той же температуре у больного появилось обильное потоотделение, исчезла мышеч­ная дрожь и он раскрывается, то ясно, что установочная точка уже достигнута и механизмы терморегуляции будут препят­ствовать дальнейшему повышению температуры. В такой си­туации врач на определенное время в ряде случаев может воз­держаться от назначения жаропонижающих средств.

Уровни регулирующих систем. Выделяют следующие уровни:

субклеточный (например, саморегуляция цепочек биохи­мических реакций, объединенных в биохимические циклы);

клеточный - регуляция внутриклеточных процессов с помощью биологически активных веществ (аутокриния) и ме­таболитов;

тканевый (паракриния, креаторные связи регуляция взаимодействия клеток: слипание, объединение в ткань, синх­ронизацию деления и функциональной активности);

органный - саморегуляция отдельных органов, функци­онирование их как единого целого. Такие регуляции осущест­вляются как за счет гуморальных механизмов (паракриния, креаторные связи), так и нервных клеток, тела которых на­ходятся во внутриорганных вегетативных ганглиях. Эти нейроны взаимодействуют, составляя внутриорганные реф­лекторные дуги. Вместе с тем через них реализуются и регу- ляторные влияния центральной нервной системы на внутрен­ние органы;

организменный регуляция гомеостаза, целостность организма, формирование регуляторных функциональных систем, обеспечивающих целесообразные поведенческие реакции, приспособление организма к изменениям условий окружающей среды.

Таким образом, в организме существует много уровней регулирующих систем. Простейшие системы организма объ­единяются в более сложные, способные выполнять новые функции. При этом простые системы, как правило, подчиня­ются управляющим сигналам со стороны более сложных сис­тем. Такое подчинение называют иерархией регулирующих систем.

Более подробно механизмы осуществления этих регуляций будут рассмотрены ниже.

Единство и отличительные особенности нервных и гумо­ральных регуляций. Механизмы регуляции физиологических функций традиционно подразделяют на нервные и гумораль­

ные, хотя в действительности они образуют единую регулятор- ную систему, обеспечивающую поддержание гомеостаза и приспособительную деятельность организма. Эти механизмы имеют многочисленные связи как на уровне функционирова­ния нервных центров, так и при передаче сигнальной информа­ции эффекторным структурам. Достаточно сказать, что при осуществлении простейшего рефлекса как элементарного ме­ханизма нервных регуляций передача сигнализации с одной клетки на другую осуществляется посредством гуморальных факторов - нейромедиаторов. Чувствительность сенсорных рецепторов к действию раздражителей и функциональное со­стояние нейронов изменяется поддействием гормонов, нейро­медиаторов, ряда других биологически активных веществ, а также простейших метаболитов и минеральных ионов (К + Na + СаCI -). В свою очередь, нервная система может за­пускать или выполнять коррекцию гуморальных регуляций. Гуморальные регуляции в организме находятся под контролем нервной системы.

Особенности нервных и гуморальных регуляций в организме. Гуморальные механизмы филогенетически более древние, они имеются даже у одноклеточных животных и при­обретают большое разнообразие у многоклеточных и особенно у человека.

Нервные механизмы регуляций образовались филогенети­чески более поздно и формируются постепенно в онтогенезе человека. Такие регуляции возможны лишь в многоклеточных структурах, имеющих нервные клетки, объединяющиеся в нервные цепи и составляющие рефлекторные дуги.

Гуморальные регуляции осуществляются путем распро­странения сигнальных молекул в жидкостях организма по прин­ципу "всем, всем, всем", или принципу "радиосвязи"

Нервные регуляции осуществляются по принципу "письмо с адресом", или "телеграфной связи" Сигнализация передает­ся от нервных центров к строго определенным структурам, на­пример к точно определенным мышечным волокнам или их группам в конкретной мышце. Только в этом случае возможны целенаправленные, координированные движения человека.

Гуморальные регуляции, как правило, осуществляются медленнее, чем нервные. Скорость проведения сигнала (по­тенциала действия) в быстрых нервных волокнах достигает 120 м/с, вто время как скорость транспорта сигнальной моле-

кулы с током крови в артериях приблизительно в 200 раз, а в капиллярах - в тысячи раз меньше.

Приход нервного импульса к органу-эффектору практически мгновенно вызывает физиологический эффект (например, со­кращение скелетной мышцы). Реакция на многие гормональ­ные сигналы более медленная. Например, проявление ответной реакции на действие гормонов щитовидной железы и коры над­почечников происходит через десятки минут и даже часы.

Гуморальные механизмы имеют преимущественное значе­ние в регуляции процессов обмена веществ, скорости деления клеток, роста и специализации тканей, полового созревания, адаптации к изменению условий внешней среды.

Нервная система в здоровом организме оказывает влияние на все гуморальные регуляции, осуществляет их коррекцию. Вместе с тем у нервной системы имеются свои специфические функции. Она регулирует жизненные процессы, требующие быстрых реакций, обеспечивает восприятие сигналов, прихо­дящих от сенсорных рецепторов органов чувств, кожи и внут­ренних органов. Регулирует тонус и сокращения скелетных мышц, которые обеспечивают поддержание позы и перемеще­ние тела в пространстве. Нервная система обеспечивает про­явление таких психических функций, как ощущение, эмоции, мотивации, память, мышление, сознание, регулирует поведен­ческие реакции, направленные на достижение полезного при­способительного результата.

Несмотря на функциональное единство и многочисленные взаимосвязи нервных и гуморальных регуляций в организме, в целях удобства изучения механизмов осуществления этих ре­гуляций рассмотрим их в отдельности.

Характеристика механизмов гуморальной регуля­ции в организме. Гуморальные регуляции осуществляются за счет передачи сигналов с помощью биологически активных ве­ществ через жидкие среды организма. К биологически актив­ным веществам организма относят: гормоны, нейромедиаторы, простагландины, цитокины, факторы роста, эндотелии, азота оксид и ряд других веществ. Для выполнения их сигнальной функции достаточно очень малого количества этих веществ. На­пример, гормоны выполняют свою регуляторную роль при кон­центрации их в крови в пределах Ю -7 -10 0 моль/л.

Гуморальные регуляции подразделяют на эндокринные и местные.

Эндокринные регуляции осуществляются благодаря функ­ционированию желез внутренней секреции (эндокринных же­лез), которые представляют собой специализированные орга­ны, выделяющие гормоны. Гормоны - биологически актив­ные вещества, вырабатываемые эндокринными железами, пе­реносимые кровью и оказывающие специфические регуляторные влияния на жизнедеятельность клеток и тканей. Отличительной особенностью эндокринных регуляций являет­ся то, что железы внутренней секреции выделяют гормоны в кровь и таким путем эти вещества доставляются практически ко всем органам и тканям. Однако ответная реакция на дей­ствие гормона может быть лишь со стороны тех клеток (мише­ней), на мембранах, в цитозоле или ядре которых имеются ре­цепторы к соответствующему гормону.

Отличительной особенностью местных гуморальных регуляций является то, что биологически активные вещест­ва, вырабатываемые клеткой, не поступают в кровоток, а действуют на продуцирующую их клетку и ее ближайшее окру­жение, распространяясь за счет диффузии по межклеточной жидкости. Такие регуляции подразделяют на регуляцию обме­на веществ в клетке за счет метаболитов, аутокринию, пара- кринию, юкстакринию, взаимодействия через межклеточные контакты.

Регуляция обмена веществ в клетке за счет метабо­литов. Метаболиты - конечные и промежуточные продукты процессов обмена веществ в клетке. Участие метаболитов в регуляции клеточных процессов обусловлено наличием в об­мене веществ цепочек функционально связанных биохимиче­ских реакций - биохимических циклов. Характерно, что уже в таких биохимических циклах имеются главные признаки био­логических регуляций, наличие замкнутого контура регулиро­вания и отрицательной обратной связи, обеспечивающей за­мыкание этого контура. Например, цепочки таких реакций ис­пользуются при синтезе ферментов и веществ, участвующих в образовании аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). АТФ- вещество, в котором аккумулируется энергия, легко использу­емая клетками для самых разных процессов жизнедеятельнос­ти: движения, синтеза органических веществ, роста, транспор­та веществ через клеточные мембраны.

Аутокринный механизм. При таком типе регуляций синтезированная в клетке сигнальная молекула выходит через

Рецептор r t Эндокриния

о? м ooo

Аугокриния Паракриния Юкстакриния t

Рис. 2.2. Виды гуморальных регуляций в организме

клеточную мембрану в межклеточную жидкость и связывается с рецептором на наружной поверхности мембраны (рис. 2.2). Та­ким образом клетка реагирует на синтезированную в ней же сиг­нальную молекулу - лиганд. Присоединение лиганда к рецептору на мембране вызывает активацию этого рецептора, а он запуска­ет целый каскад биохимических реакций в клетке, которые обес­печивают изменение ее жизнедеятельности. Аутокринная регуля­ция часто используется клетками иммунной и нервной систем. Этот путь ауторегуляции необходим для поддержания стабильно­го уровня секреции некоторых гормонов. Например, в предотвра­щении избыточной секреции инсулина Р-клетками поджелудоч­ной железы имеет значение тормозное действие секретируемого ими же гормона на активность этих клеток.

Паракринный механизм. Осуществляется путем сек­реции клеткой сигнальных молекул, которые выходят в меж­клеточную жидкость и влияют на жизнедеятельность сосед­них клеток (рис. 2.2). Отличительной чертой этого вида регу­ляций является то, что в передаче сигнала имеется этап диф­фузии молекулы лиганда через межклеточную жидкость от одной клетки к другим соседним клеткам. Так, клетки подже­лудочной железы, секретирующие инсулин, влияют на клетки этой железы, секретирующие другой гормон глюкагон. Факторы роста и интерлейкины влияют на клеточное деле­ние, простагландины - на тонус гладких мышц, мобилизацию Са 2+ Такой тип передачи сигналов важен в регуляции роста тканей при развитии эмбриона, заживлении ран, для роста поврежденных нервных волокон и при передаче возбуждения в синапсах.

Исследованиями последних лет показано, что некоторые клетки (особенно нервные) для сохранения своей жизнедея­тельности должны постоянно получать специфические сигна-

ЛЬ1 от соседних клеток. Среди таких специфических сигналовособенноважны вещества - факторы роста(NGF). При дли­тельномотсутствии воздействия этих сигнальных молекулнервныеклетки запускают программу самоуничтожения. Та­кой механизм клеточной смерти называют апоптозом.

Паракринная регуляция часто используется одновременно с аутокринной. Например, при передаче возбуждения в синап­сах сигнальные молекулы, выделяемые нервным окончанием, связываютсяне только с рецепторами соседней клетки (на постсинаптической мембране), но и с рецепторами на мембра­не этого же нервного окончания (т.е. пресинаптической мем­бране).

Юкстакринный механизм. Осуществляется путем передачи сиг­нальных молекул непосредственно от наружной поверхности мембраны одной клетки на мембрану другой. Это происходит при условии непо­средственного контакта (прикрепления, адгезионного сцепления) мем­бран двух клеток. Такое прикрепление происходит, например, при взаи­модействии лейкоцитов и тромбоцитов с эндотелием кровеносных капил­ляров в месте, где имеется воспалительный процесс. На мембранах, выстилающих капилляры клеток, в месте воспаления появляются сиг­нальные молекулы, которые связываются с рецепторами определенных видов лейкоцитов. Такая связь приводит к активации прикрепления лейко­цитов к поверхности кровеносного сосуда. За этим может последовать це­лый комплекс биологических реакций, обеспечивающих переход лейкоци­тов из капилляра в ткань и подавление ими воспалительной реакции.

Взаимодействия через межклеточные контакты. Осущест­вляются через межмембранные соединения (вставочные диски, нексу­сы). В частности, весьма распространена передача сигнальных молекул и некоторых метаболитов через щелевые контакты - нексусы. При обра­зовании нексусов особые белковые молекулы (коннексоны) клеточной мембраны объединяются по 6 штук так, что формируют кольцо с порой внутри. На мембране соседней клетки (точно напротив) формируется та­кое же кольцевидное образование с порой. Две центральные поры, объ­единяясь, формируют канал, пронизывающий мембраны соседних клеток. Ширина канала достаточна для прохождения многих биологически актив­ных веществ и метаболитов. Через нексусы свободно проходят ионы Са 2+ являющиеся мощными регуляторами внутриклеточных процессов.

Благодаря высокой электропроводности нексусы способствуют рас­пространению локальных токов между соседними клетками и формиро­ванию функционального единства ткани. Особенно выражены такие взаимодействия в клетках сердечной мышцы и гладких мышц. Нарушение состояния межклеточных контактов приводит к патологии сердца, изме­

нению тонуса мышц сосудов, слабости сокращения матки н изменению ряда других регуляций.

Межклеточные контакты, выполняющие роль упрочения физической связи между мембранами, называют плотными соединениями и адгезион­ными поясами. Такие контакты могут иметь вид кругового пояса, прохо­дящего между боковыми поверхностями клетки. Уплотнение и увеличе­ние прочности этих соединений обеспечивается прикреплением на по­верхности мембран белков миозина, актинина, тропомиозина, винкулина и др. Плотные соединения способствуют объединению клеток в ткань, их слипанию и устойчивости ткани к механическим воздействиям. Они участвуют также в формировании барьерных образований организма. Плотные контакты особенно выражены между эндотелием, выстилаю­щим сосуды головного мозга. Они уменьшают проницаемость этих сосу­дов для циркулирующих в крови веществ.

Во всех гуморальных регуляциях, осуществляемых с учас­тием специфических сигнальных молекул, важную роль игра­ют клеточные и внутриклеточные мембраны. Поэтому для по­нимания механизма гуморальных регуляций необходимо знать элементы физиологии клеточных мембран.

Рис. 2.3. Схема строения клеточной мембраны

Белок-переносчик

(вторично-активный

транспорт)

Мембранный белок

Белок РКС

Двойной слой фосфолипидов

Антигены

Внеклеточная поверхность

Внутриклеточная среда

Особенности строения и свойства клеточных мембран. Для всех клеточных мембран характерен один принцип строе­ния (рис. 2.3). Их основу составляют два слоя липидов (моле­кул жиров, среди которых больше всего фосфолипидов, но имеется также холестерол и гликолипиды). Молекулы мем­бранных липидов имеют головку (участок, притягивающий во­ду и стремящийся взаимодействовать с ней, называемый гид­

рофильным) и хвост, который является гидрофобным (оттал­кивается от молекул воды, избегает их соседства). В результа­те такого различия свойств головки и хвоста липидных молекул последние при попадании на поверхность воды выстраиваются рядами: головка к головке, хвост к хвосту и образуют двойной слой, в котором гидрофильные головки обращены к воде, а гид­рофобные хвосты - друг к другу. Хвосты находятся внутри этого двойного слоя. Наличие липидного слоя образует замкнутое пространство, изолирует цитоплазму от окружающей водной среды и создает препятствие для прохождения воды и раствори­мых в ней веществ через клеточную мембрану. Толщина такого липидного бислоя составляет около 5 нм.

В состав мембран также входят белки. Их молекулы по объему и по массе в 40-50 раз больше, чем молекулы мем­бранных липидов. За счет белков толщина мембраны достига­ет?-10 нм. Несмотря на то что суммарные массы белков и ли­пидов в большинстве мембран почти равны, количество моле­кул белков в мембране в десятки раз меньше, чем молекул липидов. Обычно белковые молекулы расположены разроз­ненно. Они как бы растворены в мембране, могут в ней сме­щаться и изменять свое положение. Это послужило поводом к тому, что строение мембраны назвали жидкостно-мозаич­ным. Молекулы липидов тоже могут смещаться вдоль мембра­ны и даже перепрыгивать из одного липидного слоя в другой. Следовательно, мембрана имеет признаки текучести и вместе с тем обладает свойством самосборки, может восстанавли­ваться после повреждений за счет свойства липидных молекул выстраиваться в двойной липидный слой.

Белковые молекулы могут пронизывать всю мембрану так, что их концевые участки выступают за ее поперечные пределы. Такие белки называют трансмембранными или интеграль­ными. Есть также белки, только частично погруженные в мем­брану или располагающиеся на ее поверхности.

Белки клеточных мембран выполняют многочисленные функции. Для осуществления каждой функции геном клетки обеспечивает запуск синтеза специфического белка. Даже в относительно просто устроенной мембране эритроцита имеет­ся около 100 разных белков. Среди важнейших функций мем­бранных белков отмечаются: 1) рецепторная - взаимодей­ствие с сигнальными молекулами и передача сигнала в клетку; 2) транспортная - перенос веществ через мембраны и обес­печение обмена между цитозолем и окружающей средой. Су­ществует несколько разновидностей белковых молекул (транслоказ), обеспечивающих трансмембранный транспорт. Среди них есть белки, формирующие каналы, которые прони­зывают мембрану и через них идет диффузия определенных ве­ществ между цитозолем и внеклеточным пространством. Та­кие каналы чаще всего ионоселективные, т.е. пропускают ио­ны только одного вещества. Есть также каналы, избиратель­ность которых меньшая, например они пропускают ионы Na + и К + , К + и С1~. Есть также белки-переносчики, которые обес­печивают транспорт вещества через мембрану за счет измене­ния своего положения в этой мембране; 3) адгезивная - белки совместно с углеводами участвуют в осуществлении адгезии (слипание, склеивание клеток при иммунных реакциях, объ­единение клеток в слои и ткани); 4) ферментативная - некото­рые встроенные в мембрану белки выполняют роль катализа­торов биохимических реакций, протекание которых возможно только в контакте с клеточными мембранами; 5) механическая - белки обеспечивают прочность и эластичность мембран, их связь с цитоскелетом. Например, в эритроцитах такую роль выполняет белок спектрин, который в виде сетчатой структу­ры прикреплен к внутренней поверхности мембраны эритро­цита и имеет связь с внутриклеточными белками, составляю­щими цитоскелет. Это придает эритроцитам эластичность, способность менять и восстанавливать форму при прохожде­нии через кровеносные капилляры.

Углеводы составляют лишь 2-10% от массы мембраны, количество их в разных клетках изменчиво. Благодаря углево­дам осуществляются некоторые виды межклеточных взаимо­действий, они принимают участие в узнавании клеткой чуже­родных антигенов и совместно с белками создают своеобраз­ную антигенную структуру поверхностной мембраны соб­ственной клетки. По таким антигенам клетки узнают друг друга, объединяются в ткань и на короткое время слипаются для пере­дачи сигнальных молекул. Соединения белков с сахарами назы­вают гликопротеинами. Если же углеводы соединяются с липи- дами, то такие молекулы называют гликолипидами.

Благодаря взаимодействию входящих в мембрану веществ и относительной упорядоченности их расположения клеточная мембрана приобретает ряд свойств и функций, не сводимых к простой сумме свойств образующих ее веществ.

Функцииклеточных мембран и механизмы их реализа-

К основным функциям клеточных мембран относят- с оздание оболочки (барьера), отделяющего цитозоль от

^жающей среды, и определение границ и формы клетки;о\ беспечениемежклеточных контактов, сопровождающихсяпанием мембран (адгезия). Межклеточная адгезия важна ° я объединенияоднотипных клеток в ткань, образования гис-гематических барьеров, осуществления иммунных реакций;^ч 0 бнару>кение сигнальных молекул и взаимодействие с ними, а такжепередача сигналов внутрь клетки; 4) обеспечение мем­браннымибелками-ферментами катализа биохимическихреакций, идущих в примембранном слое. Некоторые из этихбелковвыполняют также и роль рецепторов. Связь лиганда стакимрецептором активирует его ферментативные свойства; 5) обеспечение поляризации мембраны, генерация разностиэлектрических потенциалов между наружной и внутреннейстороной мембраны; 6) создание иммунной специфичности клетки за счет наличия в структуре мембраны антигенов. Роль антигенов, как правило, выполняют выступающие над поверх­ностью мембраны участки белковых молекул и связанные с ними молекулы углеводов. Иммунная специфичность имеет значение при объединении клеток в ткань и взаимодействии с клетками, осуществляющими иммунный надзор в организме; 7) обеспечение избирательной проницаемости веществ через мембрану и транспорта их между цитозолем и окружающей средой (см. ниже).

Приведенный перечень функций клеточных мембран сви­детельствует о том, что они принимают многогранное участие в механизмах нейрогуморальных регуляций в организме. Без знания ряда явлений и процессов, обеспечиваемых мембран­ными структурами, невозможно понимание и осознанное вы­полнение некоторых диагностических процедур и лечебных мероприятий. Например, для правильного применения многих лекарственных веществ необходимо знание того, в какой мере каяедое из них проникает из крови в тканевую жидкость и в ци­тозоль.

Диффуз ия и транспорт веществ через клеточные Мембраны. Переход веществ через клеточные мембраны осу- ствляется за счет разных видов диффузии, или активного

транспорта.

Простая диффузия осуществляется за счет градиентов концентрации определенного вещества, электрического заря­да или осмотического давления между сторонами клеточной мембраны. Например, среднее содержание ионов натрия в плазме крови составляет 140 мМ/л, а в эритроцитах - при­близительно в 12 раз меньше. Эта разность концентрации (градиент) создает движущую силу, которая обеспечивает пе­реход натрия из плазмы в эритроциты. Однако скорость такого перехода мала, так как мембрана имеет очень низкую прони­цаемость для ионовNa + Гораздо больше проницаемость этой мембраны для калия. На процессы простой диффузии не за­трачивается энергия клеточного метаболизма. Прирост скоро­сти простой диффузии прямо пропорционален градиенту кон­центрации вещества между сторонами мембраны.

Облегченная диффузия, как и простая, идет по градиенту концентрации, но отличается от простой тем, что в переходе ве­щества через мембрану обязательно участвуют специфические молекулы-переносчики. Эти молекулы пронизывают мембрану (могут формировать каналы) или, по крайней мере, с ней связа­ны. Транспортируемое вещество должно связаться с перенос­чиком. После этого переносчик меняет свою локализацию в мембране или свою конформацию таким образом, что доставля­ет вещество на другую сторону мембраны. Если для трансмем­бранного перехода вещества необходимо участие переносчика, то вместо термина "диффузия" часто используют терминтранспорт вещества через мембрану.

При облегченной диффузии (в отличие от простой), если происходит увеличение градиента трансмембранной концентрации вещества, то ско­рость перехода его через мембрану возрастает лишь до момента, пока не будут задействованы все мембранные переносчики. При дальнейшем увеличении такого градиента скорость транспорта будет оставаться неиз­менной; это называют явлением насыщения. Примерами транспорта ве­ществ путем облегченной диффузии могут служить: перенос глюкозы из крови в мозг, реабсорбция аминокислот и глюкозы из первичной мочи в кровь в почечных канальцах.

Обменная диффузия - транспорт веществ, при котором может происходить обмен молекулами одного и того же ве­щества, находящимися по разные стороны мембраны. Концен­трация вещества с каждой стороны мембраны остается при этом неизменной.

Разновидностью обменной диффузии является обмен моле­кулы одного вещества на одну или более молекул другого ве­щества. Например, в гладкомышечных волокнах сосудов и бронхов одним из путей удаления ионов Са 2+ из клетки явля­ется обмен их на внеклеточные ионыNa + На три иона входя­щего натрия из клетки удаляется один ион кальция. Создается взаимообусловленное движение натрия и кальция через мем­брану в противоположных направлениях (этот вид транспорта называют антипортом). Таким образом клетка освобожда­ется от избыточного Са 2+ , а это является необходимым усло­вием для расслабления гладкомышечного волокна. Знание ме­ханизмов транспорта ионов через мембраны и способов влия­ния на этот транспорт - непременное условие не только для понимания механизмов регуляции жизненных функций, но и правильного выбора лекарственных препаратов для лечения большого числа заболеваний (гипертонической болезни, бронхиальной астмы, сердечных аритмий, нарушений водно- солевого обмена и др.).

Активный транспорт отличается от пассивного тем, что идет против градиентов концентрации вещества, используя энергию АТФ, образующуюся за счет клеточного метаболиз­ма. Благодаря активному транспорту могут преодолеваться си­лы не только концентрационного, но и электрического гради­ента. Например, при активном транспортеNa + из клетки на­ружу преодолевается не только концентрационный градиент (снаружи содержаниеNa + в 10-15 раз больше), но и сопро­тивление электрического заряда (снаружи клеточная мембра­на у абсолютного большинства клеток заряжена положитель­но, и это создает противодействие выходу положительно заря­женногоNa + из клетки).

Активный транспорт Na + обеспечивается белкомNa + , К + зависимой АТФазой. В биохимии окончание "аза" добавляется к названию белка в том случае, если он обладает ферментатив­ными свойствами. Таким образом, названиеNa + , К + -зависи- мая АТФаза означает, что это вещество - белок, который рас­щепляет аденозинтрифосфорную кислоту только при обяза­тельном наличии взаимодействия с ионамиNa + и К + Энер­гия, освобождаемая в результате расщепления АТФ, идет на вынос из клетки трех ионов натрия и транспорт внутрь клетки двух ионов калия.

Имеются также белки, осуществляющие активный транс­порт ионов водорода, кальция и хлора. В волокнах скелетных мышц Са 2+ -зависимая АТФаза встроена в мембраны сарко- плазматического ретикулума, который образует внутрикле­точные емкости (цистерны, продольные трубочки), накапли­вающие Са 2+ Кальциевый насос за счет энергии расщепле­ния АТФ переносит ионы Са 2+ из саркоплазмы в цистерны ре­тикулума и может создавать в них концентрацию Са + приближающуюся к 1(Г 3 М, т.е. в 10 ООО раз большую, чем в саркоплазме волокна.

Вторично-активный транспорт характеризуется тем, что перенос вещества через мембрану идет за счет градиента концентрации другого вещества, для которого имеется меха­низм активного транспорта. Чаще всего вторично-активный транспорт происходит за счет использования градиента на­трия, т.е.Na + идет через мембрану в сторону его меньшей кон­центрации и тянет за собой другое вещество. При этом обычно используется встроенный в мембрану специфический белок- переносчик.

Например, транспорт аминокислот и глюкозы из первичной мочи в кровь, осуществляемый в начальном участке почечных канальцев, про­исходит благодаря тому, что белок-переносчик мембраны канальцевого эпителия связывается с аминокислотой и ионом натрия и только тогда из­меняет свое положение в мембране таким образом, что переносит амино­кислоту и натрий в цитоплазму. Для наличия такого транспорта необхо­димо, чтобы снаружи клетки концентрация натрия была гораздо больше, чем внутри.

Для понимания механизмов гуморальных регуляций в орга­низме необходимо знание не только структуры и проницаемос­ти клеточных мембран для различных веществ, но и структуры и проницаемости более сложных образований, находящихся между кровью и тканями различных органов.

Физиология гистогематических барьеров (ГГБ). Гисто- гематические барьеры - это совокупность морфологических, физиологических и физико-химических механизмов, функцио­нирующих как единое целое и регулирующих взаимодействия крови и органов. Гистогематические барьеры участвуют в со­здании гомеостаза организма и отдельных органов. Благодаря наличию ГГБ каждый орган живет в своей особой среде, кото­рая может значительно отличаться от плазмы крови по составуотдельныхингредиентов. Особенно мощные барьеры сущест­вуют между кровью и мозгом, кровью и тканью половых желез,кровьюи камерной влагой глаза. Непосредственный контакт с кровьюимеет слой барьера, образованный эндотелием крове­носныхкапилляров, далее идет базальная мембрана сперици­тами (средний слой) изатем - адвентициальные клетки орга­нов и тканей (наружный слой). Гистогематические барьеры,изменяясвою проницаемость для различных веществ, могут ограничивать или же облегчать их доставку к органу. Для рядатоксичныхвеществ они непроницаемы. В этом проявляется их защитная функция.

Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) - это совокуп­ность морфологических структур, физиологических и физико- химических механизмов, функционирующих как единое целое и регулирующих взаимодействие крови и ткани мозга. Морфо­логической основой ГЭБ является эндотелий и базальная мембрана мозговых капилляров, интерстициальные элементы и гликокаликс, нейроглия, своеобразные клетки которой (аст- роциты) охватывают своими ножками всю поверхность капил­ляра. В барьерные механизмы входят также транспортные системы эндотелия капиллярных стенок, включающие пино- и экзоцитоз, эндоплазматическую сеть, образование каналов, ферментные системы, модифицирующие или разрушающие поступающие вещества, а также белки, выполняющие функ­цию переносчиков. В структуре мембран эндотелия капилля­ров мозга, так же как и в ряде других органов, обнаружены белки аквапорины, создающие каналы, избирательно пропус­кающие молекулы воды.

Капилляры мозга отличаются от капилляров других органов тем, что эндотелиальные клетки образуют непрерывную стенку. В местах контакта наружные слои эндотелиальных клеток сли­ваются, образуя так называемые плотные контакты.

Среди функций ГЭБ выделяют защитную и регулирующую. Он защищает мозг от действия чужеродных и токсичных ве­ществ, участвует в транспорте веществ между кровью и моз­гом и создает тем самым гомеостаз межклеточной жидкости мозга и ликвора.

Гематоэнцефалический барьер обладает избирательной проницаемостью для различных веществ. Некоторые биологи­чески активные вещества (например, катехоламины) практи­чески не проходят через этот барьер. Исключение составляют лишь небольшие участки барьера на границе с гипофизом, эпифизом и некоторыми участками гипоталамуса, где прони­цаемость ГЭБ для всех веществ высокая. В этих областях об­наружены пронизывающие эндотелий щели или каналы, по которым проникают вещества из крови во внеклеточную жид­кость мозговой ткани или в сами нейроны.

Высокая проницаемость ГЭБ в этих областях позволяет биологически активным веществам достигать тех нейронов ги­поталамуса и железистых клеток, на которых замыкается регу- ляторный контур нейроэндокринных систем организма.

Характерной чертой функционирования ГЭБ является ре­гуляция проницаемости для веществ адекватно сложившим­ся условиям. Регуляция идет за счет: 1) изменения площади открытых капилляров, 2) изменения скорости кровотока, 3) изменения состояния клеточных мембран и межклеточно­го вещества, активности клеточных ферментных систем, пино-и экзоцитоза.

Считается, что ГЭБ, создавая значительное препятствие для проникновения веществ из крови в мозг, вместе с тем хо­рошо пропускает эти вещества в обратном направлении из мозга в кровь.

Проницаемость ГЭБ для различных веществ сильно разли­чается. Жирорастворимые вещества, как правило, проникают через ГЭБ легче, чем водорастворимые. Относительно легко проникают кислород, углекислый газ, никотин, этиловый спирт, героин, жирорастворимые антибиотики (хлорамфени- кол и др.).

Нерастворимые в липидах глюкоза и некоторые незаменимые амино­кислоты не могут проходить в мозг путем простой диффузии. Они узнают­ся и транспортируются специальными переносчиками. Транспортная система настолько специфична, что различает стереоизомеры D- иL-глюкозы.D-глюкоза транспортируется, аL-глюкоза - нет. Этот транс­порт обеспечивается встроенными в мембрану белками-переносчиками. Транспорт нечувствителен к инсулину, но подавляется цитохолазином В.

Аналогичным образом транспортируются большие нейтральные ами­нокислоты (например, фенилаланин).

Есть и активный транспорт. Например, за счет активного транспорта против градиентов концентрации переносятся ио­ны Na + К + , аминокислота глицин, выполняющая функцию тормозного медиатора.

Приведенные материалы характеризуют способы проник­новения биологически важных веществ через биологические барьеры. Они необходимы для понимания гуморальных регу­ляций в организме.

Контрольные вопросы и задания

Каковы основные условия сохранения жизнедеятельности ор­ганизма?

Каково взаимодействие организма с внешней средой? Дайте определение понятия адаптации к среде существования.

Какова внутренняя среда организма и ее составляющие?

Что такое гомеостаз и гомеостатические константы?

Назовите границы колебаний жестких и пластичных гомео- статических констант. Дайте определение понятия об их циркад- ных ритмах.

Перечислите важнейшие понятия теории гомеостатических регуляций.

7 Дайте определение раздражения и раздражителей. Как класси­фицируются раздражители?

В чем различие понятия "рецептор" с молекулярно-биологи­ческой и морфофункциональной точки зрения?

Дайте определение понятия лигандов.

Что такое физиологические регуляции и замкнутый контур регулирования? Каковы его составляющие?

Назовите виды и роль обратных связей.

Дайте определение понятия об установочной точке гомео­статических регуляций.

Какие существуют уровни регулирующих систем?

В чем заключаются единство и отличительные особенности нервных и гуморальных регуляций в организме?

Какие существуют виды гуморальных регуляций? Дайте их ха­рактеристику.

Каково строение и свойства клеточных мембран?

17 Каковы функции клеточных мембран?

В чем заключаются диффузия и транспорт веществ через кле­точные мембраны?

Дайте характеристику и приведите примеры активного мем­бранного транспорта.

Дайте определение понятия гистогематических барьеров.

Что такое гематоэнцефалический барьер и какова его роль? t;

Сенсорные системы

Сенсорные (чувствительные) системы воспринимают и анализируют раздражения, поступающие в мозг из внешней среды и от различных внутренних органов и тканей организма. К ним относят двигательную, зрительную, вестибулярную, слу­ховую, тактильную, температурную, болевую и другие.

Сенсорные системы играют большую роль при обучении двигательным действиям и их выполнении. Они воспринимают отдельные раздражения и обеспечивают координационное взаимодействие всех систем. При повторном выполнении дви­жений между центрами отдельных сенсорных систем образуют­ся временные связи, которые способствуют совершенствованию двигательной деятельности.

Наибольшее значение при выполнении движений имеет двигательная сенсорная система. Без участия ее не может быть осуществлена даже самая несложная двигательная операция. Афферентные (идущие от двигательных рецепторов) импульсы являются незаменимыми составляющими для обеспечения управления движениями.

Зрительная сенсорная система обеспечивает восприятие пространства и изменений, происходящих в окружающей среде. Зрительная информация необходима для управления движе­ниями в подавляющем большинстве физических упражнений.

Вестибулярная сенсорная система обеспечивает сохране­ние равновесия тела, способствует ориентации в пространстве, улучшает координацию движений.

Тактильная сенсорная система имеет важное значение. Ее рецепторы, действуя согласованно с рецепторами двигательного аппарата, обеспечивают информацию об амплитуде движений. Они раздражаются в связи с изменением напряжения кожи. 1ри выполнении гимнастических упражнений тактильные ре-1епторы сообщают информацию о соприкосновении тела со спортивными снарядами, в борьбе - с телом партнера и т.д.

Температура тела является показателем теплового состояния организма человека, отражающим соотношение процессов теплопродукции организма и его теплообмена с окружающей средой.

Боль - психофизиологическая реакция организма, возникающая при сильном раздражении чувствительных нервных окончаний.

Регуляция функций клеток, тканей и органов, взаимосвязь между ними, т.е. обеспечение целостности организма и единства организма и внешней среды, осуществляется нервной систе­мой и гуморальным путем.

Нервная регуляция осуществляется головным и спинным мозгом через нервы, которыми снабжены все органы нашего тела. На организм постоянно воздействуют те или иные раздражения. На все эти раздражения организм отвечает определенной деятельностью или, как принято говорить, происходит приспособление функции организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Так, понижение температуры воздуха сопровождается не только сужением кровеносных сосудов, но и усилением обмена веществ в клетках и тканях и, следовательно, повышением теплообразования. Благодаря этому устанавлива­йся определенное равновесие между теплоотдачей и теплооб­разованием, не происходит переохлаждение организма, сохра­няется постоянство температуры тела. Раздражение пищей вкусовых рецепторов рта вызывает отделение слюны и других пищеварительных соков, под воздействием которых происходит переваривание пищи. Благодаря этому в клетки и ткани посту­пают необходимые вещества, и устанавливается определенное равновесие между диссимиляцией и ассимиляцией. По такому принципу происходит регуляция и других функции организма.

Нервная регуляция носит рефлекторный характер. Раздра­жения воспринимаются рецепторами. Возникающее возбужде­ние из рецепторов по афферентным (чувствительным) нервам передается в центральную нервную систему, а оттуда по эффе­рентным (двигательным) нервам - в органы, которые осуществ­ляют определенную деятельность. Такие ответные реакции ор­ганизма на раздражения, осуществляемые через центральную нервную систему, называют рефлексами. Путь же, по которому возбуждение передается при рефлексе, носит название рефлек­торной дуги. Рефлексы имеют разнообразный характер. И.П. Павлов разделил все рефлексы на безусловные и условные. Безусловные рефлексы - это рефлексы врожденные, передаю­щиеся по наследству. Примером таких рефлексов являются сосудодвигательные рефлексы (сужение или расширение сосудов в ответ на раздражение кожи холодом или теплом), рефлекс слюноотделения (выделение слюны при раздражении вкусовых сосочков пищей) и многие другие.

Условные рефлексы - рефлексы приобретенные, они выра­батываются на протяжении жизни животного или человека. Эти рефлексы возникают только при определенных условиях и мо­гут исчезать. Примером условных рефлексов является выделе­ние слюны при виде пищи, при ощущении запахов пищи, даже при разговоре о ней.

Гуморальная регуляция (Humor - жидкость) осуществляет­ся через кровь и другие составляющие внутреннюю среду орга­низма различные химические вещества. Примерами таких ве­ществ являются гормоны, выделяемые железами внутренней секреции, и витамины, поступающие в организм с пищей. Хи­мические вещества разносятся кровью по всему организму и оказывают воздействие на различные функции, в частности на обмен веществ в клетках и тканях. При этом каждое вещество влияет на определенный процесс, происходящий в том или ином органе. Например, в предстартовом состоянии, когда ожидается интенсивная физическая нагрузка, железы внутрен­ней секреции (надпочечники) выделяют в кровь специальный гормон-адреналин, который способствует усилению деятельно­сти сердечно-сосудистой системы.

Нервная система осуществляет регуляцию деятельности ор­ганизма посредством биоэлектрических импульсов. Основными нервными процессами являются возбуждение и торможение, возникающие в нервных клетках. Возбуждение - деятельное состояние нервных клеток, когда они передают или направляют сами нервные импульсы другим клеткам: нервным, мышечным, железистым и другим. Торможение - состояние нервных кле­ток, когда их активность направлена на восстановление. Сон, например, является состоянием нервной системы, когда подав­ляющее число нервных клеток ЦНС заторможено.

Нервный и гуморальный механизмы регуляции функций взаимосвязаны. Так, нервная система оказывает регулирующее влияние на органы не только непосредственно через нервы, но также и через железы внутренней секреции, изменяя интенсив­ность образования гормонов в этих органах и поступление их в кровь. В свою очередь многие гормоны и другие вещества влияют на нервную систему. Взаимосогласованность нервной и гуморальной реакции обеспечивается центральной нервной системой.

В живом организме нервная и гуморальная регуляция раз­личных функций осуществляется по принципу саморегуляции, т.е. автоматически. По этому принципу регуляции поддержива­ется на определенном уровне кровяное давление, постоянство состава и физико-химических свойств крови, лимфы и тканевой жидкости, температуры тела, в строго согласованном порядке изменяется обмен веществ, деятельность сердца, дыхательной и других систем и органов.

Благодаря этому поддерживаются определенные сравни­тельно постоянные условия, в которых протекает деятельность клеток и тканей организма, или другими словами, сохраняется постоянство внутренней среды.

Таким образом, организм человека - это единая, целостная, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, обладающая определенными резервными возможностями. При этом нужно знать, что способность к выполнению физиче­ской и умственной работы может возрастать многократно, фак­тически не имея ограничений в своем развитии.