Что такое физиология человека. Физиология. История развития физиологии

Что изучает физиология? Эта наука занимается исследованием живых организмов, животных или растений, а также составляющих их тканей или клеток. Начиная с середины XIX века этот термин подразумевает использование экспериментальных методов, а также техники и концепции физических наук, изучение причин и механизмов деятельности всего живого. Открытия единства структуры и функций, общих для существ, обитающих на нашей планете, привели к разработке концепции физиологии, которая занимается поиском общих принципов и концепций.

Физиология — это исследование того, как функционируют организмы. «Физи» — часть слова происходит от греческого корня и в широком смысле означает «естественное происхождение». Когда мы думаем о физике сегодня, мы думаем о том, как работают материя и энергия, но другой способ думать о физике — это исследование живой природы.

В этом смысле физиология — это также изучение того, как функционирует природа, в данном случае в живом организме. Эту науку можно разделить на многие разделы, включая растения, животных, бактерии и многое другое, но в большинстве ранних физиологических записей основное внимание уделялось тому, как работают человеческие системы.

Уровни организации

Что изучает физиология? Выделяют разные уровни организации, все из которых могут быть изучены физиологами. В организме действуют многочисленные системы органов, такие как пищеварительная и дыхательная, которые обычно состоят из нескольких органов и желез. Орган является идеальной отправной точкой структуры, которая имеет определенную функцию внутри организма. Например, желудок является частью пищеварительной системы. Там пища механически и химически разрушается, чтобы облегчить поглощение питательных веществ.

Органы состоят из одного или нескольких типов тканей, которые представляют собой набор ячеек, имеющих аналогичные структуры и функции. Гладкая мышца — это тип ткани, которая составляет большую часть желудка. На наименьшем уровне организации находится клетка, например, одно мышечное волокно внутри мышцы. Некоторые физиологи изучают, как работают части внутри клетки, или как различные белки или химические вещества взаимодействуют внутри клетки.

История физиологии

Физиология давно изучается вместе с анатомией и медициной. В древних цивилизациях Греции, Египта, Индии и Китая были сделаны записи, описывающие физиологию человека и лечение различных заболеваний. На новый уровень поднялось изучение тем по физиологии в Европе в эпоху Возрождения с XVI по XVIII века. Сильно проявилось влияние классических греческих произведений естественных философов, таких как Гиппократ, Аристотель и Гален.

История физиологии уходит своими корнями также в древнюю Индию и Египет. Эта медицинская дисциплина тщательно изучалась так называемым отцом медицины Гиппократом около 420 лет до нашей эры. Этот гениальный человек выдвинул в свое время теорию 4 элементов, согласно которым человеческое тело содержит 4 жидкости: черную желчь, мокроту, кровь и желтую желчь. Теория гласит, что любое нарушение их соотношения приводит к болезням.

Главным модификатором теории Гиппократа был основатель экспериментальной физиологии Клавдий Гален, который проводил опыты, чтобы получить информацию о системах тела. Далее последовали другие. Физик из Франции Жан Фернел (1497-1558) ввел сам термин «физиология», что в переводе с древнегреческого языка означает «изучение природы, происхождение».

Что изучает физиология?

Вы когда-нибудь задумывались, почему ваш сердечный ритм увеличивается, когда вы напуганы, или почему ваш желудок урчит, когда вы голодны? Если у вас есть ответы и вы знаете причины, то можете поблагодарить физиологию за это знание. Общая физиология — это исследование жизни во всех обличьях. Это наука о функциях живых организмов и их частей. Это означает, что физиология — это очень широкая научная дисциплина, которая лежит в основе многих связанных предметов.

Предметы физиологии охватывают молекулярный и клеточный уровень до уровня органов, тканей и всей системы. Обеспечивается мост между научными открытиями и их применением в медицинской науке. Например, многое было объявлено о генетической революции последних лет, которая включала секвенирование генома человека. Физиологическое понимание стоит за каждым крупным медицинским прорывом. например, выживание младенцев, родившихся через 24 недели, стало возможным благодаря пониманию физиологии плода.

Изучение жизни

Что изучает физиология? Это исследование жизни, в частности, того, как функционируют клетки, ткани и организмы. Физиологи постоянно пытаются ответить на ключевые вопросы в областях, от функций отдельных клеток до взаимодействия между человеческими популяциями и нашей средой здесь, на Земле, Луне и за ее пределами.Чтобы ответить на эти вопросы, физиологи работают в лабораториях, в библиотеках, в космосе.

Например, физиолог может изучить, как конкретный фермент вносит вклад в функции конкретной клетки или субклеточной органеллы. Он может использовать простые нервные сети, обнаруженные в морских улитках, чтобы ответить на вопросы о фундаментальных механизмах обучения и памяти. Физиолог может исследовать сердечно-сосудистую систему животного, чтобы ответить на вопросы о сердечных приступах и других заболеваниях человека.

Изучение физиологических процессов может охватывать широкий спектр других дисциплин, таких как нейрофизиология, фармакология, клеточная биология и биохимия, и это лишь некоторые из них. Физиология важна, потому что это основа, на которой мы строим наши знания о том, что такое жизнь, как лечить болезни и как справляться со стрессами, воздействующими на наш организм в разных средах.

Что изучает физиология? Наука о функционировании живых организмов — все о путешествиях на сайт

Физиология дословно – это учение о природе.

Физиология – это наука, изучающая процессы жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмы регуляции этих процессов, а так же действие факторов внешней среды на динамику жизненных процессов.

История развития физиологии

Первоначально представление о функциях организма складывались на основе работ ученых Древней Греции и Рима: Аристотеля, Гиппократа, Галена и других, а так же ученых Китая и Индии.

Физиология стала самостоятельной наукой в XVII веке, когда наряду с методами наблюдения за деятельностью организма началась разработка экспериментальных методов исследования. Этому способствовали работы Гарвея, изучающего механизмы кровообращения; Декарта, описывающего рефлекторный механизм.

В XIX-XX веках физиология интенсивно развивается. Так, исследования возбудимости тканей провели К. Бернард, Лапик. Значительный вклад внесли ученые: Людвиг, Дюбуа-Реймон, Гельмгольц, Пфлюгер, Бэлл, Пенгли, Ходжкин и отечественные ученые Овсяников, Ниславский, Цион, Пашутин, Введенский.

Отцом русской физиологи называют Ивана Михайловича Сеченова. Выдающееся значение имели его труды по изучению функций нервной системы (центральное или сеченовское торможение), дыхания, процессов утомления и другое. В своей работе «Рефлексы головного мозга» (1863г) он развил идею о рефлекторной природе процессов, происходящих в мозге, включая процессы мышления. Сеченов доказал детерминированность психики внешними условиями, т.е. ее зависимость от внешних факторов.

Экспериментальное обоснование положений Сеченова осуществил его ученик Иван Петрович Павлов. Он расширил и развил рефлекторную теорию, исследовал функции органов пищеварения, механизмы регуляции пищеварения, кровообращения, разработал новые подходы в проведении физиологического опыта «методы хронического опыта». За работы по пищеварению в 1904 году ему была присуждена Нобелевская премия. Павлов изучал основные процессы, протекающие в коре больших полушарий. Используя разработанный им метод условных рефлексов, он заложил основы науки о высшей нервной деятельности. В 1935 году на всемирном конгрессе физиологов И. П. Павлов был назван патриархом физиологов мира.

Цель, задачи, предмет физиологии

Опыты на животных дают много сведений для понимания функционирования организма. Однако, физиологические процессы, протекающие в организме человека, имеют значительные отличия. Поэтому в общей физиологии выделяют специальную науку – физиологию человека. Предметом физиологии человека является здоровый человеческий организм.

Основные задачи:

1. Исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем органов, организма в целом.

2. Изучение механизмов регуляции функций органов и систем органов.

3. Выявление реакций организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды, а так же исследование механизмов возникающих реакций.

Эксперимент и его роль

Физиология – наука экспериментальная и ее основным методом является эксперимент.

1. Острый опыт или вивисекция («живосечение»). В его процессе под наркозом производят хирургическое вмешательство и исследуют функцию открытого или закрытого органа. После опыта выживания животного не добиваются. Длительность таких опытов – от нескольких минут до нескольких часов. Например, разрушение мозжечка у лягушки. Недостатками острого опыта являются малая продолжительность опыта, побочное влияние наркоза, кровопотери и последующая гибель животного.

2. Хронический опыт осуществляется путем проведения на подготовительном этапе оперативного вмешательства для доступа к органу, а после заживления приступают к исследованию. Например, наложение фистулы слюнного протока у собаки. Эти опыты имеют продолжительность до нескольких лет.

3. Иногда выделяют подострый опыт. Его длительность – недели, месяцы.

Эксперименты на человеке коренным образом отличаются от классических.

1. Большинство исследований проводят неинвазивным путем (ЭКГ, ЭЭГ).

2. Исследования, не наносящие вред здоровью испытуемого.

3. Клинические эксперименты – изучение функций органов и систем при их поражении или патологии в центрах их регуляции.

Регистрация физиологических функций проводится различными методами: простые наблюдения и графическая регистрация.

В 1847 году Людвиг предложил кимограф и ртутный манометр для регистрации кровяного давления. Это позволило свести к минимуму опытные ошибки и облегчить анализ полученных данных. Изобретение струнного гальванометра позволило зарегистрировать ЭКГ.

В настоящее время в физиологии большое значение имеет регистрация биоэлектрической активности тканей и органов и микроэлектронный метод. Механическую активность органов регистрируют с помощью механо-электрических преобразователей. Структуру и функцию внутренних органов изучают с помощью ультразвуковых волн, ядерно-магнитного резонанса, компьютерной томографии.

Все данные, полученные с помощью этих методик, поступают на электрические пишущие устройства и регистрируются на бумаге, фотопленке, в памяти компьютера и в дальнейшем анализируются.

Связь физиологии с другими науками

Физиология – теоретическая основа медицины. Она является фундаментом для решения проблем, связанных с сохранением здоровья и работоспособности человека в разных условиях существования и в разные возрастные периоды.

Чтобы распознать болезнь, нужно знать нормальное состояние функций организма, а чтобы ее лечить, нужно иметь представление о механизмах изменчивости функций организма. Поэтому физиология, являясь основополагающей биологической наукой, тесно связана и с другими науками.

Так, без знания законов физики, невозможно объяснение биоэлектрических явлений в тканях, цвето- и звуковосприятие. Без применения данных химии нельзя описать процессы обмена веществ, пищеварения и дыхания. Поэтому на стыке этих наук с физиологией выделились биохимия, биофизика. Физиология тесно связана с морфологическими науками цитологией и гистологией, анатомией. Физиология связана с кибернетикой, которая изучает процессы управления внутри организма, механизмы обратной связи. Физиология раскрывает материальные основы некоторых высших функций человеческого мозга и тем самым тесно связана с психологией.

Математика, как способ обработки данных и моделирования процессов, широко применяется в физиологии. Физиология тесно связана с клиническими дисциплинами.

Основные разделы физиологии.

1. Общая физиология изучает основные закономерности жизнедеятельности организма и механизмы основных процессов.

2. Частная физиология – функции отдельных клеток, органов и физиологических систем. В ней выделяют физиологию мышечной ткани, физиологию сердца и другие.

3. Разделы, имеющие специфические предметы исследования и использующие особые подходы: эволюционная, сравнительная физиология.

4. В физиологии человека выделяют прикладные разделы: возрастная, клиническая физиология, физиология труда и спорта, авиационная и космическая физиология.

5. Некоторые разделы физиологии являются базой для психологии: физиология высшей нервной деятельности, физиология центральной нервной системы.

Человек – наиболее продвинутое в развитии живое существо, обитающее на Земле. Это открывает возможности самопознания и изучения строения собственного тела. Анатомия изучает строение человеческого тела. Физиология изучает функционирование органов и всего человеческого организма.

Тело человека – это некая иерархическая последовательность, от простого к сложному :

Клетка;
- Ткань;
- Орган;
- Система.

Похожие по структуре клетки объединяются в ткани, которые имеют свое четкое назначение. Каждый тип ткани складывается в определенные органы, которые также несут в себе индивидуальные функции. Органы, в свою очередь, складываются в системы, которые регулируют жизнедеятельность человека.

Каждая, из 50 триллионов микроклеток в теле, выполняют определенную функцию. Для того чтобы плотнее понимать анатомию и физиологию человека, необходимо рассмотреть все системы организма.

Полноценно существовать человеку помигают 12 систем :

Скелетная или опорная (кости, хрящи, связки);
- Мышечная или двигательная (мышцы);
- Нервная (головной мозг, нервы спинной мозг);
- Эндокринная (регуляция гормонального фона);
- Кровообращения (отвечает за питание клеток);
- Лимфатическая (отвечает за борьбу с инфекциями);
- Пищеварительная (переваривает пищу, фильтруя полезные вещества);
- Дыхательная (легкие человека);
- Покровная, защитная (кожа, волосы, ногти);
- Репродуктивная (мужские и женские органы размножения);
- Выделительная (освобождает организм от лишних или вредных веществ);
- Иммунная (отвечает за состояние иммунитета в целом).

Скелетная или опорно-двигательная (кости, хрящи, связки) система

Основой нашего передвижения является скелет, который является главной опорой для всего остального. К скелету крепятся мышцы, присоединяются они с помощью связок (мышцы умеют растягиваться, связки нет) благодаря этому кость может быть поднята или отодвинута.

Разбирая свойства скелетной системы можно отметить, что главное в ней – это опора для тела и защита внутренних органов. Опорный скелет человека включает в себя 206 костей. Главная ось представляет собой 80 костей, добавочный скелет состоит из 126.

Типы костей человека

Всего бывает четыре типа костей :

Трубчатые кости. Трубчатые кости выстраивают конечности они длинные и подходят для этого.

Смешанные кости. Смешанные кости могут содержать в себе все вышеперечисленные типы кости в двух или трех вариантах. Примером служит кость позвонка, ключица и др.

Плоские кости. Плоские кости подходят для крепления больших мышечных групп. В них ширина преобладает над толщиной. Короткие – это кости, в которых длина равна ширине кости.

Короткие кости. Короткие – это кости, в которых длина равна ширине кости.

Кости скелетной системы человека

Основные кости скелетной системы человека :

Череп;
- Нижняя челюсть;
- Ключица;
- Лопатка;
- Грудина;
- Ребро;
- Плечевая;
- Позвоночный столб;
- Локтевая;
- Лучевая;
- Кости пясти;
- Фаланги пальцев кисти;
- Таз;
- Крестец;
- Бедренная;
- Коленная чашечка;
- Большая берцовая;
- Малая берцовая;
- Кости предплюсны;
- Кости плюсны;
- Фаланги пальцев стопы.

Строение скелета человека

В строение скелета различают :

Скелет туловища. Состоит скелет туловища из позвоночника и грудной клетки.
- Скелете конечностей (верхних и нижних). Скелете конечностей принято делить на скелет свободных конечностей (руки и ноги) и скелет пояса (плечевой пояс и тазовый пояс).

Скелет рук состоит из :

Плеча, состоящего из одной кости, плечевой;
- предплечья, которые образуют две кости (лучевая и локтевая) и кисти.

Скелет ноги делится на три отдела :

Бедро, которое состоит из одной кости, бедренной;
- голень, образованную малоберцовой костью и большеберцовой костью);
- стопу, которая имеет в своем составе предплюсну, плюсну и фаланги пальцев.

Плечевой пояс образуют две парные кости :

Лопатка;
- ключица.

Скелет тазового пояса состоит из :

Парных тазовых костей.

Скелет кисти образуют :

Запястья;
- пястья;
- фаланги пальцев.

Строение позвоночника человека

Человек стал прямоходящим благодаря особенному строению его позвоночника. Он проходит по всему туловищу и упирается в таз, где постепенно заканчивается. Последней костью является копчик, предполагается, что раньше это был хвост. В человеческом позвоночном столбе находится 24 позвонка. Через него проходит спиной мозг, который соединяется с головным мозгом.

Позвоночник разделяется на отделы, всего их пять :

Шейный отдел состоит из 7 позвонков;
- грудной отдел состоит из 12 позвонков;
- поясничный отдел состоит состоит из 5 позвонков;
- крестцовый отдел состоит из 5 позвонков;
- копчиковый состоит из 4-5 рудиментарных позвонков сросшихся между собой.

Мышечная система

Основная функция мышечной системы - это сокращаться под воздействием электрических импульсов, тем самым обеспечивая функцию движения.
Иннервация осуществляется на клеточном уровне. Клетки мышц - это структурная единица мышечного волокна. Из мышечных волокон сформированы мышцы. Мышечные клетки имеют особую функцию – сокращение. Сокращение происходит под воздействием нервного импульса, благодаря чему человек может совершать такие действия как ходьба, бег, приседание, даже моргание совершается за счет клеток мышц.

Мышечная система состоит из трех видов :

Скелетные (поперечно-полосатые);
- Гладкие;
- Мышцы сердца.

Поперечно-полосатые мышцы

Поперечно-полосатая мышечная ткань имеет высокую скорость сокращения, поэтому она выполняет все двигательные функции.

Поперечно-полосатые мышцы это :

Гладкие мышцы

Гладкая мышечная ткань, сокращается автономно под воздействием адреналина и ацетилхолина, и скорость сокращения заметно ниже. Гладкие мышцы выстилают стенки органов и сосудов и отвечают за внутренние процессы, например переваривание пищи, движение крови (за счет сужения и расширения сосудов).

Мышцы сердца

Сердечная мышца - это состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани, но работает автономна.

Нервная система

Нервная ткань служит для приёма и передачи электрических импульсов.

Нервная ткань имеет три типа :

Первый тип воспринимает сигналы из внешней среды и отправляет их в центральную нервную систему. Самое большое количество рецепторов находится во рту.

Второй тип контактные нейроны их основная задача принимать, обрабатывать и передавать информацию, также он может сохранять проходившие по нему импульсы.

Третий тип двигательные их еще называют эфферентные, они доставляют импульсы к рабочим органам.

Нервная система управляется головным мозгом и состоит из миллиардов нейронов. Головной мозг, в сочетании со спинным, образуют центральную нервную систему, а нервы представляют собой периферическую систему.

Модно выделить несколько основных нервных окончаний :

Головной мозг;
- Черепно-мозговой нерв;
- Нерв, идущий к руке;
- Спинномозговой нерв;
- Спинной мозг;
- Нерв, идущий к ноге.

Эндокринная система

Эндокринная система – это совокупность биологически активных элементов, которые регулируют рост, вес, размножение и многие другие жизненно важные процессы организма.
Гормоны – это химические посредники, выделяемы эндокринной системой в кровь. Железы эндокринной системы расположены в черепно-мозговой коробке, грудине и в брюшной полости.

Выделяют главные части эндокринной системы :

Гипофиз;
- Эпифиз;
- Щитовидная железа;
- Тимус (вилочковая железа);
- Надпочечник;
- Поджелудочная железа;
- Яичники (вырабатывают женский половой гормон);
- Семенники (вырабатывают мужской половой гормон).

Кровеносная система

Кровеносная система – одна из основных человеческих систем.

Система кровообращения представлена :

Сердцем;
- Кровеносными сосудами;
- Кровью.

Сердце – это, так называемый, насос, который качает кровь, в одном направлении, по кровеносной сети. Длина кровеносных сосудов в человеческом организме составляет около 150 тысяч километров, каждый из которых выполняет индивидуальную функцию.

Крупные сосуды системы кровообращения :

Яремная вена;
- Подключичная вена;
- Аорта;
- Легочная артерия;
- Бедренная вена;
- Сонная артерия;
- Верхняя полая вена;
- Подключичная артерия;
- Легочная вена;
- Нижняя полая вена;
- Бедренная артерия.

Лимфатическая система

Лимфатическая система фильтрует межклеточные жидкости и уничтожает болезнетворные микробы. Основные функции лимфосистемы – это дренаж тканей и защитный барьер. Лимфатическая система пронизывает 90% тканей тела.

Качественная работа лимфосистема происходит за счет следующих органов :

Грудной приток, впадающий в левую подключичную вену;
- Правый лимфатический приток, впадающий в правую подключичную вену;\
- Вилочковая железа;
- Грудной проток;
- Селезенка – своего рода кровяное депо;
- Лимфатические узлы;
- Лимфатические сосуды.

Пищеварительная система

Основная и главная функция пищеварительной системы – это процесс переваривания пищи.

Процесс переваривания пищи включает в себя 4 этапа :

Заглатывание;
- Переваривание;
- Всасывание;
- Выведение отходов.

Каждому этапу пищеварения помогают определенные органы, из которых и состоит пищеварительная система.

Дыхательная система

Для правильной жизнедеятельности человеку необходим кислород, который попадает в организм благодаря работе легких – основных органов дыхательной системы.
Первостепенно воздух поступает в нос, далее, после чего, проходя глотку и гортань, попадает в трахею, которая, в свою очередь разделяется на два бронха и входит в легки. Благодаря газообмену клетки постоянно получают кислород и освобождаются от, вредного для их существования, углекислого газа.

Покровная система

Покровная система – это живая оболочка человеческого тела. Кожа, волосы и ногти являются «стеной» между внутренними органами человек и внешней средой.

Кожа является водонепроницаемой оболочкой, способной поддерживать температуру тела в пределах 37 градусов. Кожный покров защищает внутренние органы от инфекции и вредоносных солнечных лучей.

Волосы защищают кожу от механических повреждений, охлаждения и перегрева. Волосяной покров отсутствует лишь на губах, ладонях и стопах ног.

Ногтевые пластины несут в себе защитную функцию чувствительных кончиков пальцев рук и ног.

Репродуктивная система

Репродуктивная система спасает человеческий вид от вымирания. Мужские и женские органы размножения различны по своим функциям и строению.

Мужская половая система состоит из следующих органов :

Семявыводящий проток;
- Уретра;
- Яичко;
- Придаток яичка;
- Половой член.

Строение женской половой системы кардинально отличается от мужской :

Матка;
- Фаллопиева труба;
- Яичник;
- Шейка матки;
- Влагалище.

Выделительная система

Выделительная система – выводит из организма исходные продукты обмена веществ, предотвращая его отравление. Выделение вредных веществ происходит с помощью легких, кожи, печени и почек. Основная, это мочевыделительная система.

Мочевыделительная система состоит из следующих органов :

2 почки;
- 2 мочеточника;
- Мочевой пузырь;
- Мочеиспускательный канал.

Иммунная система

Человеческому организму постоянно угрожают болезнетворные вирусы и бактерии, иммунная система является достаточно надежной защитой против такого воздействия.
Иммунная система – это совокупность лейкоцитов, белых клеток крови, они распознают антигены и помогают в борьбе с патогенными микроорганизмами.

В заключение

На протяжении многих столетий представление о строении и функционировании человеческого организма кардинально менялось. Благодаря наблюдениям и появлению анатомической науки стало возможным глобальное изучение физиологии человека.

Физиология дословно - это учение о природе. Это наука, изучающая процессы жизнедеятельности организма, составляющих его физиологических систем, отдельных органов, тканей, клеток и субклеточных структур, механизмы регуляции этих процессов, а так же действие факторов внешней среды на динамику жизненных процессов.

История развития физиологии

Первоначально представления о функциях организма складывались на основе работ ученых Древней Греции и Рима: Аристотеля, Гиппократа, Галлена и др., а так же ученых Китая и Индии.

Физиология стала самостоятельной наукой в 17 веке, когда наряду с методом наблюдения за деятельностью организма началась разработка экспериментальных методов исследования. Этому способствовали работы Гарвея, изучившего механизмы кровообращения; Декарта, описавшего рефлекторный механизм.

В 19-20 вв. физиология интенсивно развивается. Так, исследования возбудимости тканей провели К. Бернард, Лапик. Значительный вклад внесли ученые: Людвиг, Дюбуа-Реймон, Гельмгольц, Пфлюгер, Бэлл, Ленгли, Ходжкин и отечественные ученые: Овсяников, Ниславский, Цион, Пашутин, Введенский.

Отцом русской физиологии называют Ивана Михайловича Сеченова. Выдающееся значение имели его труды по изучению функций нервной системы (центральное или сеченовское торможение), дыхания, процессов утомления и др. В своей работе «Рефлексы головного мозга» (1863 г.) он развил идею о рефлекторной природе процессов, происходящих в мозге, включая процессы мышления. Сеченов доказал детерминированность психики внешними условиями, т.е. ее зависимость от внешних факторов.

Экспериментальное обоснование положений Сеченова осуществил его ученик Иван Петрович Павлов. Он расширил и развил рефлекторную теорию, исследовал функции органов пищеварения, механизмы регуляции пищеварения, кровообращения, разработал новые подходы в проведении физиологического опыта «методы хронического опыта». За работы по пищеварению в 1904 г. ему была присуждена Нобелевская премия. Павлов изучал основные процессы, протекающие в коре больших полушарий. Используя разработанный им метод условных рефлексов, он заложил основы науки о высшей нервной деятельности. В 1935 г. на всемирном конгрессе физиологов И.П. Павлов был назван патриархом физиологов мира.

Цель, задачи, предмет физиологии

Опыты на животных дают много сведений для понимания функционирования организма. Однако, физиологические процессы, протекающие в организме человека, имеют значительные отличия. Поэтому в общей физиологии выделяют специальную науку - физиологию человека . Предметом физиологии человека является здоровый человеческий организм.

Основные задачи:

1. исследование механизмов функционирования клеток, тканей, органов, систем органов, организма в целом;

2. изучение механизмов регуляции функций органов и систем органов;

3. выявление реакций организма и его систем на изменение внешней и внутренней среды, а также исследование механизмов возникающих реакций.

Эксперимент и его роль.

Физиология - наука экспериментальная и ее основным методом является эксперимент:

1. Острый опыт или вивисекция («живосечение»). В его процессе под наркозом производят хирургическое вмешательство и исследуют функцию открытого или закрытого органа. После опыта выживания животного не добиваются. Длительность таких опытов - от нескольких минут до нескольких часов. Например, разрушение мозжечка у лягушки. Недостатками острого опыта являются малая продолжительность опыта, побочное влияние наркоза, кровопотери и последующая гибель животного.

2. Хронический опыт осуществляется путем проведения на подготовительном этапе оперативного вмешательства для доступа к органу, а после заживления приступают к исследованиям. Например, наложение фистулы слюнного протока у собаки. Эти опыты имеют продолжительность до нескольких лет.

3. Иногда выделяют подострый опыт . Его длительность - недели, месяцы.

Эксперименты на человеке коренным образом отличаются от классических:

1. большинство исследований проводят неинвазивным путем (ЭКГ, ЭЭГ);

2. исследования, не наносящие вред здоровью испытуемого;

3. клинические эксперименты - изучение функций органов и систем при их поражении или патологии в центрах их регуляции.

Регистрация физиологических функций проводится различными методами:

1. простые наблюдения;

2. графическая регистрация.

В 1847 г. Людвиг предложил кимограф и ртутный манометр для регистрации кровяного давления. Это позволило свести к минимуму опытные ошибки и облегчить анализ полученных данных. Изобретение струнного гальванометра позволило зарегистрировать ЭКГ.

Физиология (от греческих слов: физис – природа, логос – учение, наука) наука о функциях и процессах, протекающих в организме или его составляющих системах, органах, тканях, клетках, и механизмах их регуляции, обеспечивающих жизнедеятельность человека и животного в их взаимодействии с окружающей средой.

Под функцией понимают специфическую деятельность системы или органа. Например, функциями желудочно-кишечного тракта являются моторная, секреторная, всасывательная; функцией дыхания обмен О 2 и СО 2 ; функцией системы кровообращения движение крови по сосудам; функцией миокарда сокращение и расслабление; функцией нейрона возбуждение и торможение, и т.д.

Процесс определяют как последовательную смену явлений или состояний в развитии какого-либо действия или совокупность последовательных действий, направленных на достижение определенного результата.

Система в физиологии подразумевает совокупность органов или тканей, связанных общей функцией. Например, сердечно-сосудистая система, обеспечивающая с помощью сердца и сосудов доставку тканям питательных, регуляторных, защитных веществ и кислорода, а также отвод продуктов обмена и теплообмена. Речедвигательная система – совокупность образований, обеспечивающих в норме реализацию речевой способности человека в виде воспроизведения устной и вокальной речи.

Надежность биологических систем – свойство клеток, органов, систем организма выполнять специфические функции, сохраняя характерные для них величины в течение определенного времени. Основной характеристикой надежности систем служит вероятность безотказной работы. Организм повышает свою надежность различными способами:

1) путем усиления регенеративных процессов, восстанавливающих погибшие клетки,

2) парностью органов (почки, доли легкого и др.),

3) использованием клеток и капилляров в работающем и неработающем режиме: по мере нарастания функции включаются ранее не функционирующие,

4) использованием охранительного торможения,

5) достижением одного и того же результата разными поведенческими действиями.

Физиология изучает жизнедеятельность организма в норме. Норма – это пределы оптимального функционирования живой системы, трактуется по-разному:

а) как средняя величина, характеризующая какую-либо совокупность событий, явлений, процессов,

б) как среднестатистическая величина,

в) как общепризнанное правило, образец.

Физиологическая норма это биологический оптимум жизнедеятельности; нормальный организм это оптимально функционирующая система. Под оптимальным функционированием живой системы, понимают наиболее согласованное и эффективное сочетание всех ее процессов, лучшее из реально возможных состояний, соответствующее определенным условиям деятельности этой системы.

Механизм – способ регулирования процесса или функции. В физиологии принято рассматривать механизмы регуляции; местный (например, растяжение сосудов при повышении артериального давления), гуморальный (влияние на функции и процессы гормонов или гуморальных агентов), нервный (усиление или ослабление процессов при возбуждении или торможении импульсации в первых), центральный (командные посылки из центральной нервной системы).

Под регуляцией понимают минимизацию отклонения функций либо их изменение с целью обеспечения деятельности органов и систем. Этот термин употребляют только в физиологии, а в технических и междисциплинарных науках ему соответствуют понятия «управление» и «регулирование». В этом случае автоматическим регулированием называется либо поддержание постоянства некоторой регулируемой величины, либо ее изменение по заданному закону (программное регулирование), либо в соответствии с некоторым изменяемым внешним процессом (следящее регулирование). Автоматическим управлением называется более обширная совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта в соответствии с целью управления. Кроме решения задач регулирования, автоматическое управление охватывает механизмы самонастройки (адаптации) систем управления в соответствии с изменением параметров объекта или внешних воздействий, автоматического выбора наилучших режимов из нескольких возможных. В силу этого термин «управление» более точно отражает принципы регулирования в живых системах. В случае программного регулирования регуляция осуществляется «по возмущению», в случае следящего – «по отклонению».

Реакцией называют изменения (усиление или ослабление) деятельности организма или его составляющих в ответ на раздражение (внутреннее или внешнее). Реакции могут быть простые (например, сокращение мышцы, выделение секрета железой) или сложные (пищедобывание). Они могут быть пассивными, возникающими в результате внешних механических усилий, либо активными в виде целенаправленного действия, осуществляемого в результате нервных или гуморальных влияний, или под контролем сознания и воли.

Секрет – специфический продукт жизнедеятельности клетки, выполняющий определенную функцию и выделяющийся на поверхность эпителия или во внутреннюю среду организма. Процесс выработки и выделения секрета называется секрецией. По характеру секрет делят на белковый (серозный), слизистый (мукоидный), смешанный и липидный.

Раздражение – воздействие на живую ткань внешних или внутренних раздражителей. Чем сильнее раздражение, тем сильнее (до определенного предела) и ответная реакция ткани; чем длиннее раздражение, тем сильнее (до определенного предела) и ответная реакция ткани.

Раздражитель – факторы внешней и внутренней среды или их изменения, которые оказывают на органы и ткани влияния, выражающиеся в изменении активности последних. В соответствии с физической природой воздействия раздражители делят на механические, электрические, химические, температурные, звуковые и т.д. Раздражитель может быть по величине пороговым, т.е. оказывающим минимальное эффективное воздействие; максимальным, предъявление которого вызывает эффекты, не изменяющиеся при усилении раздражителя; сверхсильным, действие которого может оказывать повреждающий и болевой эффект, или приводить к неадекватным ощущениям.

Рефлекторная реакция – ответное действие или процесс в организме (системе, органе, ткани, клетке), вызванные рефлексом.

Рефлекс – возникновение, изменение или прекращение функциональной активности органов, тканей или целостного организма, осуществляемое при участии центральной нервной системы в ответ на раздражение нервных окончаний (рецепторов).

Под влиянием различных стимулов, вследствие свойства живой протоплазмы возбудимости, в организме осуществляются процессы возбуждения и торможения. Возбудимость – способность живых клеток воспринимать изменения внешней среды и отвечать на эти изменения реакцией возбуждения. Чем ниже пороговая сила раздражителя, тем выше возбудимость, и наоборот. Возбуждение – активный физиологический процесс, которым некоторые живые клетки (нервные, мышечные, железистые) отвечают на внешнее воздействие. Возбудимые ткани – ткани, способные в ответ на действие раздражителя переходить из состояния физиологического покоя в состояние возбуждения. В принципе, все живые клетки обладают возбудимостью, но в физиологии к этим тканям принято относить преимущественно нервную, мышечную, железистую. Результатом возбуждения является возникновение деятельности организма или его составляющих; следствием торможения является подавление или угнетение деятельности клеток, тканей или органов, т.е. процесс, приводящий к уменьшению или предупреждению возбуждения. Возбуждение и торможение представляют собой взаимопротивоположные и взаимосвязанные процессы. Так, возбуждение может при его усилении переходить в торможение, а торможение способно усиливать последующее возбуждение. Для вызова возбуждения раздражитель должен быть определенной силы, равный или превышающий порог возбуждения, под которым понимают ту минимальную силу раздражения, при которой возникает минимальная по величине реакция раздражаемой ткани.

Автоматия – свойство некоторых клеток, тканей и органов возбуждаться под влиянием возникающих в них импульсов, без влияния внешних раздражителей. Например, автоматия сердца – способность миокарда ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нем самом.

Лабильность – свойство живой ткани, определяющее ее функциональное состояние. Под лабильностью понимают скорость реакций, лежащих в основе возбуждения, т.е. способность ткани осуществлять единичный процесс возбуждения в определенный промежуток времени. Предельный ритм импульсов, который возбудимая ткань в состоянии воспроизвести в единицу времени, является мерой лабильности, или функциональной подвижности ткани.

Важной особенностью человека и высших животных является постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды организма. Для обозначения этого постоянства используется понятие гомеостазис (гомеостаз) – совокупность физиологических механизмов, поддерживающих биологические константы организма на оптимальном уровне. Такими константами являются: температура тела, осмотическое давление крови и тканевой жидкости, содержание в них ионов натрия, калия, кальция, хлора и фосфора, а также белков и сахара, концентрация водородных ионов и др. Это постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды является не абсолютным, а относительным и динамическим; оно постоянно коррелируется в зависимости от изменений внешней среды и в результате жизнедеятельности организма.

Внутренняя среда организма – совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая жидкость), принимающих непосредственное участие в процессах обмена веществ и поддержания гомеостазиса в организме.

Обмен веществ и энергии состоит в поступлении в организм из внешней среды различных веществ, в их изменении и усвоении с последующим выделением образующихся из них продуктов распада. Обмен веществ (метаболизм) представляет собой совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, жизнедеятельность, воспроизведение, постоянный контакт и обмен с окружающей средой. Процессы обмена веществ разделяют на две группы: ассимиляторные и диссимиляторные. Под ассимиляцией понимают процессы усвоения веществ, поступающих в организм из внешней среды; образования более сложных химических соединений из простых, а также происходящий в организме синтез живой протоплазмы. Диссимиляция – это разрушение, распад, расщепление входящих в состав протоплазмы веществ, в частности, белковых соединений.

Компенсаторные механизмы – адаптивные реакции, направленные на устранение или ослабление функциональных сдвигов в организме, вызванных неадекватными факторами среды. Это динамичные, быстро возникающие физиологические средства аварийного обеспечения организма. Они мобилизуются, как только организм попадает в неадекватные условия, и постепенно затухают по мере развития адаптационного процесса. (Например, под воздействием холода усиливаются процессы производства и сохранения тепловой энергии, повышается обмен веществ, в результате рефлекторного сужения периферических сосудов (особенно кожи) уменьшается теплоотдача. Компенсаторные механизмы служат составной частью резервных сил организма. Обладая высокой эффективностью, они могут поддерживать относительно стабильный гомеостазис достаточно долго, для развития устойчивых форм адаптационного процесса).

Адаптация – процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды. В качестве важного компонента адаптивной реакции организма выступает стресс-синдром – сумма неспецифических реакций, создающих условия для активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, увеличения поступления в кровь и ткани адаптивных гормонов, кортикостероидов и катехоламинов, стимулирующих деятельность гомеостатических систем. Адаптивная роль неспецифических реакций заключается в их способности повышать резистентность (сопротивляемость) организма к различным факторам среды.

Хотя физиология является единой и целостной наукой о функциях организмов животных и человека, ее подразделяют на несколько, в значительной степени самостоятельных, но тесно связанных между собой областей. В этом плане обычно выделяют общую и частную физиологию, сравнительную и эволюционную, а также специальную (или прикладную) физиологию и физиологию человека.

Общая физиология исследует природу процессов, общих для организмов различных видов, а также закономерности реакций организма и его структур на воздействия внешней среды. В связи с этим изучаются такие процессы и свойства, как сократимость, возбудимость, раздражимость, торможение, энергетические и метаболические процессы, общие свойства биологических мембран, клеток, тканей.

Частная физиология изучает функции тканей (мышечной, нервной и др.), органов (мозга, сердца, почек и др.), систем (пищеварения, кровообращения, дыхания и др.).

Сравнительнаяфизиология посвящена изучению сходства и различия каких-либо функций у разных представителей животного мира с целью выявления причин и общих закономерностей изменения функций или появления новых. Особое внимание при этом уделяется выяснению механизмов качественных и количественных изменений физиологических процессов, появившихся в течение видового и индивидуального развития живых существ.

Эволюционная физиология объединяет исследования общебиологических закономерностей и механизмов появления, развития и становления физиологических функций у человека и животных в онто- и филогенезе.

Специальная (прикладная) физиология изучает закономерности изменения функций организма в связи с его специфической деятельностью, практическими задачами или конкретными условиями обитания. В практическом отношении существенное значение имеет физиология сельскохозяйственных животных. К проблемам специальной физиологии иногда относят некоторые разделы физиологии человека (авиационную, космическую, подводную физиологию и др.).

В плане задач физиологии человека выделяются:

1) Авиационная физиология – раздел физиологии и авиационной медицины, ориентированный на исследования реакций организма человека при воздействии на него авиационных полетов с целью разработки методов и средств защиты летного состава от неблагоприятных производственных факторов.

2) Военная физиология – раздел физиологии и военной медицины, в рамках которого изучаются закономерности регуляции функций организма в условиях учебно-боевой и боевой обстановки.

3) Возрастная физиология – исследующая возрастные особенности формирования и угасания функций органов, систем и организма человека от момента зарождения до прекращения его индивидуального (онтогенетического) развития.

4) Клиническая физиология – в рамках которой изучаются роль и характер изменений физиологических процессов в организме человека при развитии и установлении патологических состояний в его органах или системах.

5) Космическая физиология – раздел физиологии и космической медицины, связанный с изучением реакций организма человека на воздействие факторов космического полета (невесомость, гиподинамия и др.) с целью разработки методов и средств защиты человека от их неблагоприятных влияний.

6) Психофизиология – область психологии и физиологии человека, состоящая в изучении объективно регистрируемых сдвигов физиологических функций, сопровождающих психические процессы восприятия, запоминания, мышления, эмоций и др.

7) физиология спорта – исследующая функции организма человека при тренировочных и состязательных упражнениях.

8) Физиология труда – изучающая физиологические процессы и особенности их регуляции во время трудовой деятельности человека с целью физиологического обоснования путей и средств организации.