Коротка історія розвитку фізіології як науки. Методи фізіології. Загальний план будови нервової системи і її фізіологічне значення. Основні фізіологічні поняття.
"Наша здатність до самообмену з приводу роботи власного мозку майже безмежна головним чином тому, що частина, про яку ми можемо повідомити, становить лише малу частку того, що відбувається у нас в голові".
Фізіологія (грец. physis - природа) - це наука вивчає функції організму людини, його органів і систем, а також механізми регуляції цих функцій.
Разом з анатомією фізіологія є основним розділом біології.
Сучасна фізіологія являє собою складний комплекс загальних і спеціальних наукових дисциплін, таких як: загальна фізіологія, фізіологія людини нормальна і патологічна, вікова фізіологія, фізіологія тварин, психофізіологія і ін
Фізіологія вивчає процеси життєдіяльності, що протікають в організмі на всіх його структурних рівнях: клітинному, тканинному, органному, системному, апаратній та організменному. Вона тісно пов'язана з дисциплінами морфологічного профілю: анатомією, цитологією, гістологією, ембріологією, оскільки структура і функція взаємно обумовлюють один одного. Фізіологія широко використовує дані біохімії і біофізики для вивчення функціональних змін, що відбуваються в організмі, і механізму їх регулювання. Фізіологія також спирається на загальну біологію та еволюційне вчення, як основи для розуміння загальних закономірностей.
Для фахівців-психологів вивчення фізіології має важливе теоретичне і практичне значення. Робота їх не може бути повноцінною, якщо вони не будуть добре знати функціональні особливості нервової системи та закономірності вищої нервової діяльності людини.
Фізіологія пройшла довгий і складний шлях розвитку, що включає в себе 7 періодів (дивися 1 лекцію з анатомії). Як і анатомія вона виникла з потреб медицини, поступово розширюючи свою прикладне значення для інших наук: філософії, педагогіки, психології.
Початкові уявлення про функції організму були сформульовані лікарями і вченими Древньої Греції (Аристотель, Гіппократ), Стародавнього Риму (Гален), Стародавнього Китаю (Хуанді, Бянь Цяо), Стародавньої Індії та інших країн. Вивчення ними будови тіла проводилося одночасно з дослідженнями функцій організму.
В епоху Середньовіччя природознавство було підпорядковане церкви і Святійшої інквізиції, тому період від 2 до 15 століття називають періодом "сутінків історії".
В епоху Відродження в природознавстві і медицині велике значення почали надавати досвіду і спостереженню. Подальший розвиток фізіології пов'язано з успіхами анатомії, де роботи Леонардо да Вінчі та Андреаса Везалія підготували грунт для відкриттів в області фізіології.
Самостійної наукової дисципліною фізіологія стала до початку 17 століття. Тут найважливіше значення мало відкриття Вільямом Гарвеем кіл кровообігу, дослідження капілярів Марчелло Мальпігі, формулювання Рене Декартом поняття про рефлекс, вчення Джакомо Бореллі про механіку рухів. Велику роль зіграли в розвитку фізіології успіхи фізики та хімії. Правда, це нерідко призводило до помилкових механістичним висновків. Механіцизм ототожнював фізіологію з фізикою і хімією, сприяв появі метафізичного напрямку в науці, який заперечував всякий розвиток у природі. У біології з'явилося антинаукове напрямок - віталізм, який затвердив наявність в організмі нематеріальній "життєвої сили".
Значного розквіту фізіологія досягла після великих відкриттів Ломоносова (закон збереження речовини та перетворення енергії), Шванна і Шлейдена (клітинна теорія), Дарвіна (еволюційне вчення). У 19 і особливо 20 столітті фізіологія збагатилася новими відкриттями. Клод Бернар створив уявлення про гомеостазі, вивчив роль НС у регуляції тонусу судин і вуглеводного обміну. Дюбуа-Реймон з'явився основоположником електрофізіології. Шеррингтон вивчив фізіологію спинного мозку. Капітальні дослідження фізіології ВНС виконав Кеннон. Створення приладів для дослідження ролі НС у регуляції дихання, кровообігу та ін систем дозволило з'ясувати, що процес порушення завжди пов'язаний з електричними змінами в клітинах і тканинах. На противагу вітаїстичною напрямку у фізіології отримує розвиток нервизм - прогресивний напрямок, яке розроблено російськими фізіологами Сеченовим, Павловим, Боткіним, Бехтерева, Введенським, Ухтомским.
Робота Сєченова "Рефлекси головного мозку" і павловское вчення про сигнальні системи стали фундаментальною основою сучасної світової фізіології.
В даний час фізіологічні дослідження проводять у великих наукових інститутах і лабораторіях, в яких працюють фахівці різних профілів (морфологи, біофізики, біохіміки, психологи, математики, інженери, біокібернетики).
Якщо ще недавно у фізіології застосовували порівняно прості прилади - кімограф, індукційні котушки, то зараз застосовується складна апаратура - електрокардіографи, спірографи, електроенцефалографи, тепловізори, комп'ютерна техніка.
Велика заслуга у розвитку сучасної фізіології належить послідовникам і учням Павлова - Орбелі, Бикову, Чернігівському, Анохину та ін
Академік Орбелі створив вчення про адаптаційно-трофічної функції симпатичної нервової системи і зробив великий внесок у розвиток еволюційної та вікової фізіології. Академік Биков досліджував вплив кори мозку на внутрішні органи і встановив два механізми регуляції їхньої роботи: пускової і кооррігірующей (виправляючої), відповідно до потреб організму в даних умовах. Академік Чернігівський створив уявлення про двосторонню (прямого і зворотного) зв'язку внутрішніх органів з корою мозку, очолював дослідження в галузі космічної фізіології та медицини. Академік Анохін створив вчення про функціональні системах організму, в якому викладені сучасні уявлення про організацію поведінки живих організмів.
Процес фізіологічної регуляції є основою самозадоволення потреб живого організму. Потреби задовольняються завдяки діяльності керуючих систем - нервової і ендокринної.
Для задоволення своїх потреб в умовах змін зовнішнього середовища організму необхідно:
1. ставити певні завдання;
2. досягати наміченого результату.
Згідно з ученням Анохіна, саме корисний результат є чинником що визначає поведінку і утворює функціональну систему (Фус). Фус формується як група взаємопов'язаних нейронів, що забезпечують досягнення корисного результату. У завдання Фус входить виявлення та оцінка результату дії.
Компонентами Фус є:
1 - корисний результат,
2 - рецептори,
3 - нервовий центр,
4 - виконавчі механізми,
5 - шляху зворотного зв'язку для повідомлення результату дії.
Звітність виконавчих органів перед центрами забезпечує оцінку результату та внесення поправок в роботу Фус, якщо результат не досягнутий.
Фус регуляції рухів
· Фізіологія - це експериментальна наука. Вона використовує два основні методи: спостереження і експеримент.
Спостереження - основний метод пізнання навколишнього і використовується в будь-якому науковому дослідженні. Його недоліком є пасивність дослідника, який може з'ясувати лише зовнішній бік явища, наприклад - роботу (функцію) органу. Механізм регуляції роботи органу можна з'ясувати тільки досвідченим шляхом.
Експеримент дозволяє досліднику створити певні умови, в яких з'ясовуються кількісні та якісні характеристики того мул іншого явища.
Експеримент може бути гострим або хронічним. Гострий досвід (вівісекція) дозволяє в короткий час вивчити який-небудь регуляторний механізм, що спрацьовує в екстремальних для піддослідного організму ситуаціях. Хронічний експеримент дозволяє тривалий час досліджувати механізми регуляції в умовах нормальної взаємодії організму і середовища.
У дослідах на тваринах використовують хірургічні методи - екстирпацію (видалення) або пересадку органів, імплантація електродів, датчиків. Об'єктивним методом є метод телеметрії, що дозволяє реєструвати параметри процесу чи явища на відстані.
Експериментальні дослідження в останні роки проводять за допомогою складної оптичної, радіотехнічної, електронної апаратури, яка дозволяє, одночасно вивчати десятки функцій, їх зміни у взаємодії, тобто комплексно.
Обробка отриманого масиву даних відбувається із застосуванням методів математичної статистики і комп'ютерної техніки.
Нервова система складається з центрального та периферичного відділів. ЦНС включає у собі головний і спинний мозок, а ПНС - це все нерви і вузли, що лежать за межами ЦНС.
Розрізняють також соматичну і вегетативну нервову систему. Перша регулює роботу скелетних м'язів і органів чуття. Друга регулює роботу внутрішніх органів і залоз.
Виділення вищеназваних відділів у нервовій системі є умовним, зручним для вивчення в певній логічній послідовності. У дійсності нервова система являє собою анатомічно і функціонально єдине ціле, елементарної основою якого є нейрони.
Нервова система є провідною фізіологічної системою організму, головною системою управління. Це підтверджується тим, що НС плоду починає функціонувати задовго до його народження (Сайєнс Ньюс, № 16, 1984).
Функції нервової системи можна поділити на два типи: вищі й нижчі.
Нижча нервова діяльність являє собою процеси регуляції роботи органів і систем в організмі.
Вища нервова діяльність включає в себе ті функціональні механізми мозку, які забезпечують організму відповідний контакт із навколишнім середовищем. Вищі функції лежать в основі психічної діяльності людини, формуванні властивостей особистості: темпераменту, характеру, здібностей, потреб та інтересів. Вища нервова діяльність вимагає оперативного і адекватного зміни в режимі роботи внутрішніх органів. Отже, вища і нижча нервова діяльність накладаються один на одного і повинні розглядатися в тісному гармонійній єдності.
Активність тварин і людини проявляється у вигляді функцій і фізіологічних актів.
Функція це специфічна діяльність клітин, тканин, органів. Наприклад, функцією м'язи є скорочення, залози - секреція, нейронів - генерування і проведення імпульсів. За рахунок зміни функцій організм пристосовується до змін умов існування.
Всі функції можна розділити на:
1) соматичні (тварини), які здійснюються за рахунок діяльності скелетних м'язів, іннервіруемих СНС;
2) вегетативні (рослинні), які пов'язані з обміном речовин, ростом і розмноженням. Вони здійснюються за рахунок роботи внутрішніх органів, іннервіруемих ВНС.
Фізіологічний акт - складний процес, який здійснюється за участю різних систем організму (фізіологічні акти дихання, травлення, виділення, дихання тощо). Наприклад, фізіологічний акт травлення включає в себе порушення сенсорних відділів ЦНС (зорових, нюхових, смакових, тактильних), рухових центрів (добування, обробка і приготування їжі), секреторного апарату шлунково-кишкового тракту (виділення травних соків), гладких м'язів шлунково-кишкового тракту (моторика, перистальтика) , кишкового епітелію (всмоктування). Таким чином, акт травлення забезпечується проявом складних і численних функцій на клітинному, тканинному, органному та системному рівнях, які включаються у функціональну систему (Фус) і забезпечують досягнення корисного результату.