Курс лекций по "Концепции современного естествознания"

  Объектами исследования сенсорной физиологии являются функционирование отдельных сенсорных систем и его субъективное восприятие человеком. В ходе эволюции у человека сложились специализированные сенсорные органы, снабженные рецепторами, с которых начинается сенсорный процесс, заканчивающийся в центральной нервной системе. Рецептор — это клетка или ее часть, которая преобразует стимулы в нейронное возбуждение.

  Все сенсорные органы и рецепторы  можно разделить на три группы. Экстероцепторы (от лат. ехtеr — наружный) воспринимают внешние раздражения. Интероцепторы (от лат.interior — внутренний) воспринимают раздражение от внутренних органов тела. Проприоцепторы (от лат. рroprius — собственный) — чувствительные нервные окончания, расположенные в мышцах, сухожилиях, суставах; сюда же относят вестибулярный аппарат. За выработку сенсорных модальностей отвечает в конечном итоге центральная нервная система. Основные сенсорные модальности и соответствующие им органы и рецепторы указаны в табл. 21.

  Физиология  двигательных систем изучает нервную регуляцию поз и движений. Одно из основных ее положений состоит в том, что двигательные центры распределены по всей нервной системе. Важную функцию координации движений выполняет мозжечок. Программы поз и движений, осуществляемые центральной нервной системой, подвержены влиянию многочисленных сенсорных обратных связей. Позы и движения невозможны без мышечной деятельности.

  Физиология  мышц изучает их энергетику и механизмы сокращения. Вкратце суть мышечных сокращений заключается в следующем. Мышцы, кстати, составляющие 40-50% тела человека, состоят из волокон, вдоль которых проходят микроскопические волоконца, миофибриллы, содержащие молекулы актина и миозина (оба являются белками). Под действием ионов кальция Са²⁴" молекулы актина и миозина сокращаются, что приводит к сокращению мышц. Для выделения Са²⁴' из волокон необходима энергия. Она поставляется за счет гидролитического расщепления аденозинтрифосфата (АТФ);

295

Таблица 2. Некоторые сенсорные модальности и соответствующие им органы и рецепторы

 
 

  АТФ + Н ₂О —> АДФ + фосфатный остаток + энергия.

  Расходование  АТФ сопровождается ее ресинтезом в  силу аэробных и анаэробных процессов.

Физиология  гормональной регуляции функций организма эндокринной системой.

В работе эндокринной системы участвуют:

гипоталамус, эпифиз, гипофиз (все три локализованы в головном мозгу), щитовидная и околощитовидная  железы, надпочечники, поджелудочная  железа, половые железы. Продуктами внутренней секреции указанных выше органов и желез являются гормоны, в частности белки и липиды. Гормоны выделяются в кровь и лимфу и, достигнув органа-мишени, оказывают на него специфическое воздействие в соответствии с той информацией, которую они несут. Скорость передачи гормональной информации в десятки раз меньше, чем скорость распространения нервного сигнала. 

  Жидкие  среды, кровь и  лимфа и их участие  в управлении физиологическими процессами организма.

  Кровь перекосит кислород от органов дыхания к тканям и углекислый газ от тканей к органам дыхания, доставляет питательные вещества из органов пищеварения к тканям, а продукты обмена к органам выделения, участвует в поддержании постоянной температуры тела и регуляции водно-солевого обмена и кислотно-щелочного равновесия в организме, выполняет функцию защиты от микроорганизмов и инородных тел.

  Лимфа — бесцветная жидкость, обеспечивает обмен веществ между кровью и  тканями организма, удаляет вещества, не поглощаемые кровеносными капиллярами.

  В заключение рассмотрим также функцию  сердца, процессы дыхания, питания, пищеварения  и выделения.

  Функция сердца. Благодаря деятельности сердца насыщенная в легких кислородом кровь поступает к «левому» сердцу и выталкивается к органам и тканям организма. На втором этапе лишенная кислорода кровь поступает к «правому» сердцу, откуда она выталкивается в легкие. Этот цикл повторяется многократно. Сердце вместе с сосудами (артериями, венами и капиллярами) образует сердечно-сосудистую систему.

  Физиология  дыхания. Дыханием называется газообмен между клетками организма и окружающей средой. Дыхание у человека осуществляется главным образом через легкие, поставляющие организму кислород, необходимый для окислительного распада питательных веществ в клетках. Всего лишь 1—1,5% кислорода организм человека получает через кожу и пищеварительный тракт. В легких кислород воздуха переходит в кровь, в результате гемоглобин крови превращается в оксигебоглобин. Образующийся при этом диоксид углерода (СО2) переносится

кровью к легким и удаляется вместе с выдыхаемым воздухом.

  Физиология  питания, пищеварения  и выделения. Необходимые человеку вещества — белки, жиры и углеводы — поставляются ему в форме пищи. Кроме перечисленных веществ организму человека необходимы витамины, вода, соли, микроэлементы (железо, фтор, йод и др.), глубоковолокнистые вещества (они стимулируют перистальтику), а также экстрактивные вещества, определяющие вкус и запах пищи. Считается, что соотношение белков, жиров и углеводов в сбалансированном рационе должно быть 1:1:4 (в весовых единицах), или 15:30:55% (в энергетических единицах). Идеальные показатели веса тела человека часто связывают с индексами Брока и Кетеле: рост в сантиметрах минус 100 равен индексу Брока в килограммах; масса в килограммах, деленная на квадрат роста в метрах, равна индексу Кетеле (рекомендуемое значение для женщин 22 и для мужчин 24).

  Механическая  обработка и переваривание пищи осуществляются в желудочно-кишечном тракте, соединяющем ротовое отверстие  с анальным отверстием и состоящем  из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника.

  В ротовой полости пища измельчается, перемешивается и перемещается к глотке, которая выполняет акт глотания. Далее пища попадает в пищевод, который представляет собой трубку длиной 25—30 см. Сокращения пищевода продолжают акт глотания, комок пищи перемещается в желудок. Железы желудка выделяют желудочный сок. Желудок накапливает пищу, проводит ее механическую и химическую обработку и эвакуирует химус в тонкий кишечник. Тонкий кишечник состоит из двенадцатиперстной (0,2-0,3 м), тощей (1,5—2,5 м) и повздошной (2—3 м) кишок. В тонком кишечнике осуществляется переваривание пищи под воздействием секретов поджелудочной железы, печени (желчи) и самого тонкого кишечника, его слизистой. Переваренный материал частично всасывается, а частично отправляется в толстый кишечник. Наличие складок и ворсинок обеспечивает большую всасывающую поверхность (около 200 м²) тонкого кишечника. Всасываемые тонким кишечником вещества включаются в кровоток, объем которого возрастает на 30—130%. Толстый кишечник (длина 120—150 см, диаметр 6—9 см) состоит из нескольких отделов, в части из них всасываются электролиты и вода, в результате этого химус приобретает все более плотную консистенцию. Поступление каловых масс в прямую кишку вызывает рефлекторный акт дефекации.

  Важнейшую роль в выведении пищевых отходов  играют почки, в которых происходит фильтрация плазмы крови и образование мочи. С мочой выводятся чужеродные и токсические соединения, избыток солей и воды.

Резюме

  • Физиология — наука о жизнедеятельности  организма.

  • Организм человека представляет собой функциональную систему: он приспосабливается к  среде, осуществляет опережающее отражение  действительности, обеспечивает свое будущее.

  • Организм человека — открытая система, энергия, вещество и информация потребляются и трансформируются.

  • Управление физиологическими процессами организма  осуществляется центральной нервной  системой, вегетативной нервной системой, эндокринной системой, кровью и лимфой.

  • Головной мозг человека организован иерархически.

  • Кору головного  мозга можно несколько условно  разделить на сенсорную, двигательную и ассоциативную части.

  • Между  левым и правым полушариями головного  мозга существует определенная асимметрия.

  • Кора головного  мозга отвечает за высшие психические акты: речь, мышление, осмысленные действия.

  • Спинной  мозг ответственен за условные и безусловные  рефлексы.

  • Вегетативная нервная система отвечает за нервную  регуляцию внутренней среды организма.

  • Сенсорная  физиология исследует функционирование отдельных сенсорных систем и его субъективное восприятие человеком.

  • Двигательные центры распределены по всей центральной  нервной системе.

  • Физиология мышц изучает энергетику и механизм их сокращения.

  • Физиология гормональной регуляции изучает функции эндокринной системы.

  • Главная  функция крови и лимфы —  обеспечение обмена веществ.

  • Функция  сердца состоит в обеспечении  кровотока.

  • Функция  дыхания — перевод кислорода  в кровь и выведение диоксида углерода (СО₂).

  • Функция желудочно-кишечного тракта — механическая обработка пищи, ее переваривание, всасывание продуктов переваривания и включение их в кровоток, выведение чуждых организму вещественных образований.

  Согласованность физиологических функций организма  человека вызывает восхищение. Ученые сумели изучить многие ее особенности.

3. Работоспособность,  здоровье и старение, эмоции и творчество

  Человек всегда находится в определенной ситуации и, следовательно, ему приходится что-то делать, быть активным. Работоспособность — способность к работе, к преодолению физической и нервно-социальной нагрузки. Работоспособность человека зависит от многих факторов, в том числе от его состояния здоровья, тренированности, воли. Обычно различают физическую (динамическую) и умственную работу.

  Во  время динамической работы, в 4-6 раз возрастает кровоток в мышцах, у тренированных лиц он, как правило, достигает 1,8л' мин ^–1 кг ^-1. Выполнение легкой работы обеспечивается аэробными реакциями. Тяжелая работа требует подключения анаэробных процессов, сопровождающихся образованием молочной кислоты, которую часто называют «веществом утомления». При легкой работе (мощностью около 75 Вт) частота сердечных сокращений увеличивается, но вскоре достигает стационарного показателя (около 90 уд • мин ^-1). При тяжелой работе частота сердечных сокращений имеет тенденцию к постоянному увеличению, быстро нарастает утомление, а после окончания работы на восстановление требуется 20— 40 мин. Систолическое («верхнее») давление при тяжелой работе увеличивается пропорционально выполняемой нагрузке и достигает высоких показателей: 200 мм рт. ст. и больше. Тяжелая работа сопровождается, как правило, обильным потовыделением, которое пропорционально температуре внутри организма человека. Во время и после работы изменяется гуморальная регуляция организма человека.

  При умственной работе наблюдаются те же симптомы, что и при физической работе: учащение сердцебиения (сопровождаемое повышенным потреблением кислорода), частое дыхание, потоотделение и т.д. Образно говоря, шахматисты потеют не меньше, чем бегуны.

  Снижение  работоспособности в результате преодоления нагрузок называется утомлением. Физическое утомление связано с исчерпанием энергии, накоплением молочной кислоты, изменениями физиологии организма. Нервно-психическое утомление определяется нарушениями центральной нервной регуляции. Превышение предельной выносливости организма может привести к истощению, которое в отличие от простого утомления является патологическим явлением.

  Сохранению  работоспособности на высоком уровне способствует тренировка, многократное выполнение какой-либо работы. Именно тренировка позволяет достигнуть предела работоспособности, который после прекращения тренировок во многом утрачивается. Тренировка — главный путь достижения высоких спортивных результатов. Специальные формы тренировок используются для развития выносливости, силы, резкости, координации движений. В спорте под моральным запретом находятся такие формы тренировок, которые вредят здоровью человека. Что касается спортсменов, уличенных в употреблении допинга, то они наказываются в дисциплинарно-юридическим отношении. Фармакологические вещества, расцениваемые как допинг, будучи введенными в организм человека, увеличивают риск для здоровья. Чаще всего мобилизуемые допингом резервы организма человека нарушают целостность самого этого организма.