1625915635-92a031038627ac3eac2957c3e668e3ef (Покровский 2003 - Физиология), страница 5

Существеннойвехой в развитии физиологии было введение метода электрического раз¬дражения органов и тканей. Живые органы и ткани способны реагироватьна любые воздействия: тепловые, механические, химические и др. Элект¬рическое раздражение по своей природе близко к «естественному языку»,с помощью которого живые системы обмениваются информацией. Осно¬воположником этого метода был немецкий физиолог Дюбуа-Реймон,предложивший «санный аппарат» (индукционная катушка) для дозирован¬ного электрического раздражения живых тканей.В настоящее время для этого используют электронные стимуляторы,позволяющие получить электрические импульсы любой формы, частоты исилы. Электрическая стимуляция стала важным методом исследованияфункций органов и тканей.

Успешно применяется электростимуляцияскелетных мышц и нервов, разработаны методы электрической стимуля¬ции участков головного мозга при помощи вживленных электродов у че¬ловека (Н.П. Бехтерева).1.3. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯФУНКЦИЯМИ1.3.1. Управление в живых организмахОрганизм как единое целое может существовать только при условии,когда составляющие его многочисленные органы и ткани функционируютс такой интенсивностью и в таком объеме, которые обеспечивают егоадекватное пребывание в среде обитания. По словам И.П.

Павлова, живойорганизм — сложная система, внутренние силы которой постоянно урав¬новешиваются с внешними силами окружающей среды. В основе уравно¬вешивания лежат процессы регуляции, управления физиологическимифункциями.Управление, или регуляция, в живых организмах представляет собой со¬вокупность процессов, обеспечивающих необходимые режимы функциони¬рования, достижение определенных целей или полезных для организмаприспособительных результатов. Управление возможно при наличии взаи¬мосвязи органов и систем. Процессы регуляции охватывают все уровни ор¬ганизации: субклеточный, клеточный, органный, системный, организменный, надорганизменный (популяционный, экосистемный, биосферный).Законы управления в сложных системах изучает кибернетика — наука обобщих принципах управления в машинах, в живых системах и обществе.Физиологическая кибернетика изучает процессы управления в живыхорганизмах.21Принципы управления.

Управление в живых организмах осуществляетсяуправляющей системой. Она включает в себя датчики, воспринимающиеинформацию на входе (сенсорные рецепторы) и выходе (рецепторы ис¬полнительных структур) системы, входные и выходные каналы связи(жидкие среды организма, нервные проводники), управляющее устройство(центральная нервная система), частью которого является запоминающееустройство (аппараты памяти).

Информация, фиксированная в аппаратахпамяти, определяет «настройку» системы управления на переработку опре¬деленных сведений, поставляемых через каналы связи.Управление осуществляется с использованием трех основных принци¬пов: 1) по рассогласованию (отклонение); 2) по возмущению; 3) по про¬гнозированию.Управление по рассогласованию предусматривает наличие механизмов,способных определить разность между задаваемым и фактическим значе¬нием регулируемой величины или функции. Эта разность используетсядля выработки регулирующего воздействия на объект регуляции, котороеуменьшает величину отклонения. Примером такого управления являетсястимуляция образования глюкозы при уменьшении ее содержания в кро¬ви.

Это уменьшение определяется клетками гипоталамуса, которые стиму¬лируют выработку адренокортикотропного гормона в гипофизе. Послед¬ний усиливает образование кортизола в надпочечниках. Кортизол стиму¬лирует в печени образование глюкозы из аминокислот, что приводит квосстановлению нормального содержания сахара в крови.Управление по возмущению предусматривает использование самого возмущения для выработки компенсирующего воздействия, в результате которого регулируемый показатель возвращается к исходному состоянию. Например, увеличение поступления глюкозы из кишечника в кровь стимулирует образование поджелудочной железой инсулина, увеличивающего депонирование глюкозы в форме гликогена в печени, мышцах и жировой тканиТаким образом, возмущающее воздействие — усиленный приток глюкозыявилось источником компенсирующего процесса — депонирования глюкозы, обеспечивающего поддержание исходной концентрации сахара в кровиДругой пример — уменьшение парциального давления О (РО ) в атмосферном воздухе при подъеме на высоту является возмущающим воздействием для системы дыхания, обеспечивающей оптимальное содержаникислорода в крови.

Увеличение частоты и глубины дыхания, скоросткровотока, количества эритроцитов в крови отражает процессы регуляципо возмущению, направленные на восстановление исходных показателесодержания кислорода.Управление по прогнозированию предусматривает выработку управлякщих воздействий при появлении сообщения о предстоящем измененивнешней или внутренней среды. Такое управление носит опережающий характер, позволяет подготовить организм к предстоящим изменениям средобитания и, следовательно, повышает его адаптационные возможности. Н;пример, вид и запах пищи — сигналы о предстоящем ее поступлении в oрганизм, вызывают отделение «запального» желудочного сока, что формирует состояние готовности пищеварительного канала к поступлению пищевьвеществ и способствует более быстрому их перевариванию.Способы управления в живом организме предусматривают запуск (инициацию), коррекцию и координацию физиологических процессов.Запуск представляет собой процесс управления, вызывающий перех<функции органа из состояния относительного покоя к деятельному состянию или от активной деятельности к состоянию покоя.2222Коррекция позволяет управлять деятельностью органа, осуществляю¬щего физиологическую функцию в автоматическом режиме или иниции¬рованную поступлением управляющих сигналов.Координация предусматривает согласование работы нескольких орга¬нов или систем одновременно для получения полезного приспособитель¬ного результата.Механизмы управления делятся на гуморальный и нервный.

Гумораль¬ный механизм предусматривает изменение физиологической активностиорганов и систем под влиянием химических веществ, доставляемых черезжидкие среды организма [интерстициальная жидкость, лимфа, кровь, це¬реброспинальная жидкость (ЦСЖ) и др.]. Гуморальный механизм управле¬ния является древнейшей формой взаимодействия клеток, органов и сис¬тем, поэтому в организме человека и высших животных имеются различ¬ные варианты гуморального механизма регуляции, отражающие его эво¬люцию.

Одним из простейших вариантов является изменение деятельно¬сти клеток под влиянием продуктов обмена веществ. Последние могут из¬менять работу клетки, которая выделяет эти продукты, и других органов,расположенных на достаточном удалении. Например, под влиянием СО ,образующегося в тканях, изменяется активность центра дыхания и какследствие — глубина и частота дыхания.

Под влиянием адреналина, выде¬ляемого в кровь из надпочечников, изменяются частота и сила сердечныхсокращений, тонус периферических сосудов, ряд функций центральнойнервной системы (ЦНС), интенсивность обменных процессов в скелетныхмышцах.Для гуморального механизма управления характерны относительномедленное распространение и диффузный характер управляющих воздей¬ствий.Нервный механизм управления предусматривает изменение физиологи¬ческих функций под влиянием управляющих воздействий, передаваемыхиз ЦНС по нервным волокнам к органам и системам организма.

Нервныймеханизм является более поздним продуктом эволюции. Для него харак¬терна высокая скорость распространения и точная «адресная» передачаобъекту регулирования управляющих воздействий, высокая надежностьосуществления связи.В естественных условиях нервный и гуморальный механизмы работаюткак единый нейрогуморальный механизм управления.Нейрогуморальный механизм управления — комбинированная форма,в которой одновременно используются гуморальный и нервный компо¬ненты. Так, передача управляющих воздействий с нерва на иннервируемые структуры осуществляется с помощью химических посредников —медиаторов, действующих на специфические рецепторы.

Еще более тес¬ная и сложная связь обнаружена в некоторых ядрах гипоталамуса. Нер¬вные клетки этих ядер приходят в активное состояние при изменениихимических и физико-химических показателей крови. Активность этихклеток вызывает образование и выделение химических факторов, стиму¬лирующих восстановление исходных характеристик крови. Так, на повы¬шение осмотического давления крови реагируют специальные нервныеклетки супраоптического ядра гипоталамуса, активность которых приво¬дит к выделению в кровь антидиуретического гормона, усиливающего реабсорбцию воды в почках, что обусловливает снижение осмотическогодавления.Взаимодействие гуморального и нервного механизмов создает интегративный вариант управления, способный обеспечить адекватное изменение223функций от клеточного до организменного уровней при изменении внеш¬ней и внутренней среды.Средства управления.

Управление физиологическими функциями осу¬ществляется посредством передачи информации. Информация может со¬держать сообщение о наличии возмущающих воздействий, отклонениифункций. Она передается по афферентным (чувствительным) каналам свя¬зи. Информация, передаваемая по эфферентным (исполнительным) кана¬лам связи, содержит информацию о том, какие функции и в каком на¬правлении следует изменять.Гуморальный механизм в качестве средств управления и передачи ин¬формации использует химические вещества — продукты обмена веществ.Так, накопление молочной кислоты в мышцах при физической нагрузкеявляется источником информации о недостатке кислорода.Нервный механизм в качестве средства управления, передачи информа¬ции использует потенциалы возбуждения, которые объединяются в опре¬деленные паттерны по частоте, набору в «пачках», характеристикам ме¬жимпульсных интервалов и кодируют информацию.

Показано, что паттер¬ны возбуждения гипоталамических нейронов при формировании мотива¬ции голода специфичны и существенно отличаются от столь же специфич¬ных паттернов возбуждения нейронов, ответственных за формированиемотивации жажды.Формы управления. Гуморальный и нервный механизмы предусматри¬вают использование нескольких форм управления. Аутокринная, паракринная и телекринная формы характерны для более древнего механизма.Аутокринная форма управления предполагает изменение функции клет¬ки химическими субстратами, выделяемыми в межклеточную среду самойклеткой.Паракринная форма управления основана на выделении клетками хими¬ческих средств управления в межтканевую жидкость.

Химические субстра¬ты, распространяясь по межтканевым пространствам, управляют функ¬цией клеток, расположенных на некотором удалении от источника управ¬ляющих воздействий.Телекринная форма управления реализуется при выделении биологиче¬ски активных веществ в кровь. С током крови эти вещества достигаютвсех органов и тканей.В основе нервного механизма управления лежит рефлекс — ответнаяреакция организма на изменения внутренней и внешней среды, осуществ¬ляемая при участии ЦНС. Управление посредством рефлексов предусмат¬ривает использование нескольких форм.Местные рефлексы осуществляются через ганглии автономной нервнойсистемы, которые рассматривают как нервные центры, вынесенные на пе¬риферию. За счет местных рефлексов происходит управление, напримермоторной и секреторной функцией тонкой и толстой кишки.Центральные рефлексы протекают с обязательным вовлечением различных уровней ЦНС (от спинного мозга до коры большого мозга).