Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности человека. Нейрогуморальная регуляция физиологических функций. Что такое регуляция функций организма

Регуляция процессов жизнедеятельности

Саморегуляция физиологических функций — основной механизм поддержания жизнедеятельности организма на относительно постоянном уровне. Саморегуляция, возникнув в процессе эволюции как результат приспособления к воздействиям окружающей среды, присуща всем формам жизнедеятельности. В ходе естественного отбора в процессе приспособления к среде организмами были выработаны общие регуляторные механизмы различной физиологической природы (нейрогуморальные, эндокринные, иммунологические и др.), направленные на достижение и поддержание относительного постоянства внутренней среды.

Способность поддерживать относительное постоянство внутренней среды появляется на сравнительно высоких ступенях развития мира животных. Так, уже у хрящевых рыб концентрация солей в крови и тканях независима от ее изменения во внешней водной среде. У ганоидных и костистых рыб также поддерживаются многие константы внутренней среды.

У человека и высокоорганизованных животных гомеостатические механизмы достигли высокой степени развития. Относительное постоянство внутренней среды у них поддерживается нервно—гуморальными физиологическими механизмами, регулирующими деятельность сердечно—сосудистой и дыхательной систем, желудочно—кишечного тракта, почек и потовых желез, которые обеспечивают удаление из организма продуктов обмена веществ.

К наиболее совершенным гомеостатическим механизмам у высших животных и человека относятся процессы терморегуляции. Определенные признаки терморегуляции наблюдаются уже у животных с непостоянной температурой тела, пойкилотермных (холоднокровных) животных, температура тела которых в большинстве случаев следует за изменениями температуры внешней среды не совсем пассивно. Однако о действительной терморегуляции можно говорить только по отношению к гомойотермным (теплокровным) животным. Постоянство температуры тела настолько велико, что в норме ее отклонение в «ядре тела» не превышает нескольких десятых градуса при самых резких колебаниях температуры внешней среды. В поддержании нормальной температуры тела участвует большое число сложных процессов регуляции, часть которых в настоящее время изучена.

Особое значение для организма имеет постоянство состава крови. Хорошо известна устойчивость ее активной реакции (рН), осмотического давления, содержания глюкозы, соотношения электролитов (натрия, калия, кальция, хлора, магния, фосфора) и т. д. Например, рН крови, как правило, не выходит за пределы 7,35—7,47. Даже резкие нарушения кислотно—щелочного обмена с патологическим накоплением кислот в тканевой жидкости, например, при диабетическом ацидозе, очень мало сказываются на активной реакции крови.

Множество отдельных механизмов, регулирующих внутри— и внесистемные взаимоотношения, оказывает в ряде случаев взаимопротивоположные (антагонистические) воздействия, уравновешивающие друг друга. Это приводит к установлению подвижного физиологического фона и позволяет живой системе поддерживать относительное динамическое постоянство, несмотря на изменения в окружающей среде и сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма.

Гомеостаз и гомеостатическая регуляция. Среди целостных реакций организма, определяющих само его существование, поддержанию постоянства внутренней среды принадлежит особая роль.

Понятие гомеостаз (от греч. homoios — подобный, схожий, и stasis — стояние, неподвижность) (гомеостазис) впервые было введено в 1929 г. Уолтером Кенноном, творчески развившим идеи К. Бернара о динамическом характере постоянства внутренней среды. Этот термин У. Кеннон употреблял в двух смыслах: как постоянство внутренней среды организма, обеспечиваемое деятельностью ряда физиологических процессов, и как совокупность последних. Современные определения гомеостаза включают оба аспекта.

Под внутренней средой У. Кеннон понимал кровь, лимфу и тканевую жидкость. Основные параметры, характеризующие внутреннюю среду, были названы гомеостатическими константами. В качестве примера назовем концентрацию глюкозы, натрия и других ионов, величину мембранного потенциала, значения артериального и осмотического давления, напряжения газов крови, температуры. Они различаются по диапазону варьирования, т. е. норме реакции, определяемой генотипом. Чем уже диапазон варьирования константы, тем более значимы ее изменения для гомеостаза и тем большее число физиологических систем участвует в ее регуляции. Примером могут послужить рН жидкостных сред и температура тела у теплокровных. Гомеостатические константы с более широкой нормой реакции расширяют адаптивные возможности организма. В каждый данный момент гомеостатическая регуляция направлена преимущественно на достижение оптимального уровня той константы, которая максимально отклонилась от своего среднего значения.

Границы гомеостаза могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных, возрастных, половых, социальных и других условий. Жесткие константы, (например, осмотическое давление крови) допускают лишь незначительные отклонения от своего уровня, пластичные константы (например, уровень кровяного давления или питательных веществ в крови) варьируют в довольно большом диапазоне и в течение длительного времени. Значительная вариабельность уровня кровяного давления, свойственная здоровому человеку в норме, имеет определенный физиологический смысл. Так, повысившееся кровяное давление в результате физической нагрузки или эмоционального сдвига улучшает кровоснабжение многих органов и тканей. Вместе с тем длительное повышение кровяного давления приводит к нарушениям кровоснабжения — кровоизлияниям, таким как инфаркты и инсульты.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия (будь то температура воздуха, изменение атмосферного давления, обычная терапевтическая процедура или волнение, радость, печаль, горе, прием лекарства и т. д.) могут явиться поводом к выходу организма из состояния динамического равновесия, в котором он пребывает. Таким образом, любое воздействие может оказаться «отклоняющим», или «возмущающим». Рассмотрим достаточно простой пример. Углеводы служат важнейшим источником энергии для организма. В результате распада и главным образом «сгорания» в кислороде молекулы углеводов, богатые энергией, постепенно превращаются в молекулы конечных продуктов — воды и двуокиси углерода, обладающих малым запасом энергии. Энергия, высвобождающаяся при этом, идет на покрытие энергетических потребностей клеток организма. Ни одна клетка, ни один орган не могут существовать даже кратковременно без расходования энергии и потребления «горючего» в виде углеводов.

Наиболее чувствительны к недостатку снабжения «горючим» нервные и мышечные клетки. Особенно нервные, так как они обладают незначительными запасами в виде гликогена и даже малое и кратковременное снижение уровня сахара в крови (гипогликемия) приводит к тяжелым функциональным расстройствам, вызывающим угрожающие явления в состоянии всего организма. Функции нервных образований всецело зависят от содержания сахара в крови. В крови здорового человека находится 44,4—66,6 мМ сахара в виде глюкозы.

Обращает внимание строгое постоянство уровня сахара в крови, что, по—видимому, наиболее благоприятно для протекания процессов жизнедеятельности и обмена веществ. Оно обеспечивается благодаря очень точно поддерживаемому балансу между потреблением сахара и его поступлением в кровь. Существует не менее семи—восьми механизмов, поддерживающих этот баланс. Центральную роль здесь играетпечень.

Потребление сахара крови особенно возрастает при повышенной мышечной деятельности. Можно было бы ожидать, что при этом уровень сахара в крови резко понизится и наступит опасное состояние, называемоегипогликемией. Однако этого не происходит: в печени как в депо углеводов гликоген распадается до стадии глюкозы, которая и обеспечивает замену сахара в крови. Можно было бы ожидать также и контрастного явления: после приема пищи, богатой углеводами, последние, всасываясь в тонкой кишке, в большом количестве поступают в кровь, что должно было бы привести к значительному и стойкому повышению уровня сахара в крови. Но и этого не наблюдается.

Это обусловлено тем фактом, что оттекающая от кишки, обогащенная сахаром кровь поступает в общий кровоток не сразу, а проходит сначала по воротной вене через печень. В клетках печени глюкоза венозной крови поглощается, образуется гликоген, так что содержание сахара в крови, поступающего из печени в общий кровоток, сохраняется приблизительно на нормальном уровне. При употреблении очень большого количества сахара наблюдается лишь небольшое и кратковременное увеличение содержания его в крови, так называемая алиментарная гипергликемия. В этой ситуации вследствие превышения «почечного порога» для глюкозы ее избыток удаляется с мочой.

Какие же адекватные раздражители возбуждают и приводят в действие механизмы регулирования уровня сахара в крови? Последние могут, очевидно, вступать в действие только в ответ на определенные возмущающие стимулы. Можно с уверенностью утверждать, что таким стимулом является сам уровень сахара в крови, изменения которого обусловливают и определяют регуляторную деятельность организма. Эта деятельность осуществляется в тех случаях, когда уровень сахара в крови становится выше или ниже нормы. Вступление в действие регуляторных механизмов вызывается изменением той величины, постоянство и регулирование которой необходимы организму. Этот факт свидетельствует о наличии здесь обратной связи, аналогичной техническому замкнутому контуру регулирования. В самом деле, изменение уровня сахар в крови вызывает противоположные возмущению регулирующие действия. Последние вызывают новые изменения уровня сахара крови; их сдвиги приводят в свою очередь к новым поправкам и т. д.

Применяя техническую терминологию, можно подчеркнуть, что цепь регулирования уровня сахара в крови представляет собой «систему с переходным и передаточным запаздыванием». Необходимым условием всякого регулирования является непрерывное измерение подлежащей регулированию величины с помощью рецепторного измерительного устройства. Полагают, что рецепторы периферии (печени, поджелудочной железы), как и сахарочувствительные клетки центров (гипоталамуса), формируют афферентный поток сигналов, преобразуемый в промежуточном мозге и гипофизе в эфферентные посылы, исходящие из центров и несущие приказы исполнительным механизмам. Исключительно важную роль в регуляции уровня сахара в крови играют гормоны коры надпочечников (глюкокортикоиды), их мозгового вещества (адреналин), а также поджелудочной железы (инсулин и глюкагон) и щитовидной железы (тироксин) .

Закончив краткое рассмотрение углеводной регуляции, вернемся снова к фундаментальному физиологическому закону — гомеостазу. Любое раздражение, особенно стресс, ведет к возникновению сложного комплекса реакций, основная цель которых приспособить организм к изменившимся условиям, предотвратить или сгладить возможный сдвиг во внутренней среде, в состоянии и деятельности органов, физиологических систем, организма в целом.

Для развития организма постоянно необходимо дополнительное количество энергии и пластических веществ, которое не может приобрести полностью уравновешенная гомеостатическая система. Иначе для реализации программы развития организма необходимо нарушение стабильности, нарушение гомеостаза. Таким образом, наряду с законом сохранения гомеостаза в развивающейся системе должен соблюдаться и другой закон — закон отклонения гомеостаза.

Законы гомеостатической регуляции. Изменения гомеостатических констант под влиянием воздействующих факторов должны устраняться системой

механизмов гомеостатического регулирования. Закономерности самих изменений гомеостатических констант описываются несколькими правилами.

Выведенное на основе экспериментальной и клинической практики правило фона гласит: «Направленность и величина изменения гомеостатической константы под влиянием воздействующего фактора зависят от ее исходных (фоновых) значений». В качестве примера можно привести изменения терморегуляции у человека, выходящего из холодного помещения (+12,6 °С), где он озяб, на улицу (—15,6°С) и вновь возвращающегося в ту же комнату. При выходе человека на улицу терморегуляция уменьшается теплоотдача за счет вазоконстрикции кожных сосудов, усиливаются сократительный термогенез, катаболические процессы в печени, пищеварительном тракте, увеличивается просвет сосудов во внутренних органах возрастает тонус скелетных и гладких мышц. На фоне увеличенного термогенеза и уменьшенной теплоотдачи, адаптированных к —15,6°С, возврат в помещение (+12,6 °С) вызывает первоначальное ощущение перегрева и способствует запуску реакций противоположной направленности с последующей адаптацией терморегуляции к новому температурному режиму окружающей среды. Следовательно, гомеостатическая регуляция, направленная на стабилизацию температуры тела человека, меняется и в зависимости от фона может осуществляться разными механизмами.

Другая особенность гомеостатической регуляции сформулирована в виде правила гиперкомпенсации: «Регуляция сдвигов гомеостатических констант носит гиперкомпенсаторный характер». Говоря иными словами, новое значение гомеостатической константы, достигнутое в результате гомеостатирования, не идентично фоновому, а превышает его. Это соответствует определению гомеостаза как динамического относительного постоянства внутренней среды.

На клеточном уровне закон гиперкомпенсации можно иллюстрировать изменениями мембранного потенциала возбудимой клетки: на смену спайку с характерными для него деполяризационным сдвигом мембранного потенциала и защелачиванием цитоплазмы приходит следовая гиперполяризация. Она представляет собой гиперкомпенсаторные сдвиги мембранного потенциала (более отрицательные значения, чем у потенциала покоя) и рН примембранной цитоплазмы (ацидоз превышает фоновый).

Типы гомеостатической регуляции. Различаются по условиям запуска соответствующих механизмов. Так, в приведенных выше примерах имеет место гомеостатическая регуляция по отклонению, когда само изменение величины константы вызывает запуск гомеостатических механизмов регулирования. Этот тип регуляции характерен для тех случаев, когда воздействующий фактор является новым для организма. По мере повторения воздействия и запоминания его параметров наблюдается появление гиперкомпенсаторых изменений гомеостатических констант, опережающих их первичные сдвиги. Подобная опережающая гомеостатическая регуляция имеет энергосберегающее значение.

Опережающая гомеостатическая регуляция может стать причиной извращения знака первичной реакции. Например, было показано, что употребление алкоголя впервые вызывает у человека первичную реакцию снижения температуры тела (регуляция по отклонению), тогда как при повторных применениях — ее повышение (опережающая регуляция). Аналогично первичный электрошок вызывает.тахикардию, а при повторных применениях — брадикардию. Этот же тип опережающей гомеостатической регуляции лежит в основе повышения толерантности к фармакологическим агентам при их многократных введениях. Он используется при обучении пациентов и экспериментальных животных регулированию собственного системного артериального давления.

Не всегда опережающая гомеостатическая регуляция связана с обучением в онтогенезе. Генетически закрепленная память способствует включению опережающего гомеостатирования до наступления запредельных или близких к ним сдвигов констант. Это видно на примере поискового пищевого поведения (гомеостатирующее поведение по А. Д. Слониму), которое запускается прежде, чем уровень глюкозы в крови уменьшится до критических значений. В контроле опережающего гомеостатирования, связанного с врожденной и приобретенной памятью, значительная роль принадлежит циркадным ритмам активности нейроэндокринной системы организма, определяемым соотношением периодов света и темноты, магнитным полем Земли, периодами солнечной активности, лунными циклами и др.

На разных уровнях реализации механизмов гомеостатирования соотношение между гомеостатической регуляцией двух типов может различаться. Так, на субклеточном и клеточном уровнях преобладает регуляция по отклонению, обусловливая последовательную смену реакций фосфорилирования — дефосфорилированием, катаболизма — анаболизмом, эндоцитоза — экзоцитозом, открытого состояния ионного канала закрытым и т. п. В целом обеспечивается гомеостатирование внутриклеточного рН, осмотического давления и объема клетки. На уровнях системной регуляции значений основных гомеостатических констант оба типа регуляции равноправны, тогда как на уровне организма преобладает опережающая. Все уровни регуляции взаимосвязаны, причем их иерархия определяется порогом чувствительности к изменениям регулируемой гомеостатической константы и возможностями ее регуляции на данном уровне.

Для большинства уровней регуляции значений каждой константы характерна взаимозамещаемость гомеостатических механизмов и многоконтурность регуляторных воздействий. Так, умение регулировать уровень собственного артериального давления при гипотонии можно выработать несколькими способами: внушением, воспоминанием об эмоционально напряженной ситуации, повышением тонуса определенных скелетных мышц или специальными упражнениями, а также задержкой дыхания. С каждым из них связаны различные нейрогормональные механизмы регуляции артериального давления, действующие на разные компоненты сердечно—сосудистой системы и контролирующие ее центры через запуск соответствующих реакций. Этим достигается надежность и гибкость гомеостатической регуляции значений данной константы. Следует подчеркнуть, что в живом организме никогда не происходит селективной регуляции какой—либо одной константы, поскольку константы взаимосвязаны. Она приводит к минимизации энергетических затрат на решение таких комплексных задач, как выработка и сохранение оптимального режима взаимодействия физиологических систем или организма со средой в изменившихся условиях, поддержание определенных уровней стационарного состояния и сохранение целостности организма.

Закрепившееся в процессе эволюционного развития состояние гомеостаза позволяет организму приспосабливаться к условиям окружающего мира. Адаптация при этом может быть оптимальной, неоптимальной и даже вредной, связанной с нарушением жизнедеятельности. Живая система способна перестраиваться, переходить на новый гомеостатический уровень, активизируя при этом одни регулирующие системы и тормозя другие.

Адаптация к стрессорным факторам осуществляется на всех уровнях организации начиная с клеточного, однако для реализации гомеостатической защитной реакции у высших животных имеется специализированная адаптационная система. Основными компонентами этой системы являются:

кора надпочечников, вырабатывающая гормон защиты — кортизол; гипофиз, который высвобождает кортикотропин, регулирующий продукцию кортизола;

и, наконец, гипоталамус, контролирующий секрецию кортикотропина, а также другие отделы ЦНС.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Эволюция приводила к проявлению разнообразных изменений в организме живых существ, которые помогали им подстроиться под внешние условия среды и выжить в этом мире. Когда мы говорим об изменениях, мы имеем в виду не только внешние признаки, внутренние изменения организма важны даже в больше мере. В первую очередь, это связано с процессами жизнедеятельности любого организма. На ранних стадиях эволюции начала формироваться гуморальная регуляция, как один из механизмов протекания подобных процессов.

Его значение достаточно велико для живого существа, потому что позволяет координировать разнообразные биологические и химические процессы посредством жидкостей. Именно такую функцию выполняет гуморальная регуляция. В качестве жидкой среды выступает кровь, лимфа, а также различные тканевые жидкости, так как они имеют большое значение для организма и во многом составляют значительную часть его. Гуморальная регуляция возможна благодаря тому, что клетки, ткани и органы в их жизнедеятельности выделяют разнообразные К ним относятся, в первую очередь, гормоны и метаболиты, но также встречаются и другие виды.

Гуморальная регуляция у человека

Подобный процесс начал проявляться у живых существ достаточно давно, встречается он у многих, но имеет свои определённые отличия в зависимости от конкретного вида. Особенность человека, а также некоторых видов сложных высокоразвитых животных: данные процессы подчиняются нервной регуляции. Нервная и гуморальная регуляция составляют вместе единую систему функционирования. Её научное название и изучается она, как правило, только в таком виде.

Во время выделяют определённые продукты, воздействующие на эффекторные органы и на нервные окончания, нервные центры. При этом рефлекторным или гуморальным путём вызываются определённые реакции, необходимые для нормального функционирования организма.

Если рассмотреть подобные реакции на примере человеческого организма, то некоторые из них начинают работать тогда, когда нужно восстанавливать жизнедеятельность. Во время физической нагрузки ускоряется учащается сердцебиение и дыхание. Нагрузка на мышцы провоцирует необходимость ускорять сердцебиение, чтобы обеспечить их кислородом. Это в свою очередь приводит к тому, что в крови становится слишком много CO2, а для того, чтобы избавиться от него нужно учащать дыхание - так организм восстанавливает недостаток кислорода и избавляется от углекислого газа. Это является примером гуморальной регуляции.

Нервная регуляция

Из вышесказанного видно, что подобные процессы крайне важны для высокоразвитого организма и встречаются повсеместно. У человека всё связано в единой нейрогуморальной системе, потому что любые реакции вызваны нервными импульсами, передающимися непосредственно химическим веществам - медиаторам. Вместе с этим в подобных процессах участвуют и другие вещества, в том числе гормоны. Представить функционирование системы без какого-то одного звена невозможно. Также необходимо учитывать то, что гуморальная регуляция функций организма осуществляется постоянно, хотя она может происходить не в глобальных масштабах.

Для осуществления подобных процессов нужно учитывать особенности всех жидких сред организма. В частности их биологическая активность зависит от конкретного содержания различных элементов в них - адреналина, катехоламинов, гистамина, ацетилхолина, серотонина, разнообразных ферментов и ингибиторов, а также многих других. Соответственно, говоря о регуляционных процессах, происходящих с помощью этих жидкостей, нужно учитывать и их состав.

5.4.1.Нервная система. Общий план строения. Функции.

5.4.2. Строение и функции центральной нервной системы.

5.4.3. Строение и функции вегетативной нервной системы.

5.4.4. Эндокринная система. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности.

Нервная система

Многоклеточные организмы нуждаются в сложной системе согласования всех процессов жиз­недеятельности для поддержания постоянства внутренней среды и своевременного реагирования на внешние воздействия. В организме человека эту функцию выполняют нервная, эндокринная и иммунная системы.

Нервная регуляция представляет собой совокупность показателей в организме человека, ко­торые координируют работу отдельных органов и систем, осуществляют их взаимосвязь между собой и всего организма с окружающей средой за счет возникновения и передачи электрических волн - нервных импульсов.

Нервная регуляция обеспечивается функционированием нервной системы. В основе деятель­ности нервной системы лежат раздражимость и возбудимость.

Нервная система человека образована нервной тканью, структурной единицей которой явля­ется нейрон. Под действием достаточно сильных раздражителей, например вспышки света, в ней­ронах возникают и передаются нервные импульсы. По характеру деятельности нейроны делятся на чувствительные, вставочные и двигательные. Чувствительные нейроны проводят нервные им­пульсы от органов в центральную нервную систему, двигательные - из центральной нервной си­стемы к органам, в то время как любые нейроны, лежащие между ними, называют вставочными.

Основной формой деятельности нервной системы является рефлекс.

Рефлекс - это реакция организма на любой раздражитель, кото­рая осуществляется с помощью нервной системы.

Путь, по которому проходит нервный импульс при реализации рефлекса, называется рефлекторной дугой. Элементарная рефлектор­ная дуга образована двумя нейронами - чувствительным и двигатель­ным. Примером такой рефлекторной дуги является дуга коленного рефлекса (рис. 5.43). Если нанести ниже колена легкий удар специаль­ным молоточком, в ответ голень и стопа будут резко выброшены впе­ред. Большинство рефлекторных дуг в организме человека содержит все три типа нейронов: чувствительный, вставочный и двигательный.

Рефлекс осуществляется только в том случае, если все звенья реф­лекторной дуги возбуждены. Если хоть в одном из них происходит торможение, то и рефлекс проявляться не будет.

Анатомически нервная система делится на центральную (ЦНС) и периферическую (ПНС). ЦНС, в свою очередь, подразделяется на головной и спинной мозг, а ПНС представляет собой совокупность нервов и нервных узлов, ле­жащих за пределами ЦНС. В зависимости от выполняемых функций выделяют соматическую и автономную (вегетативную ) нервные системы. Соматическая нервная система, представляю­щая собой совокупность нервных центров и нервов, управляет работой мышц тела, а контроль над работой внутренних органов осуществляет вегетативная (автономная) нервная система.

Спинной мозг располагается в позвоночном канале, образованном телами и дугами позвонков. Снаружи он покрыт тремя оболочками: твердой, паутинной и мягкой. Спинной мозг имеет вид длинного шнура, разделенного продольными бороздами на правую и леву половины.

В центре спинного мозга проходит спинномозговой канал, заполненный спинномозговой жид­костью. Спинномозговой канал окружен серым веществом, тогда как на периферии спинного мозга располагается белое вещество (рис. 5.44). Белое вещество образовано длинными отросткаминейронов, образующими проводниковые пути. Серое вещество состо­ит из тел двигательных и вставочных нейронов. От спинного мозга отходят 31-33 пары спинномозговых нервов, иннервирующих орга­ны тела. Спинномозговые нервы образуются в результате слияния передних (двигательных) и задних (чувствительных) корешков.

Спинной мозг выполняет проводниковую и рефлекторную функ­ции. В нем находятся центры таких рефлексов, как коленный и мо­чеиспускательный. Однако работа спинного мозга осуществляется под контролем головного мозга, поэтому, сосредоточившись, мы мо­жем не реагировать на постукивание неврологического молоточка под коленом.

При повреждении спинного мозга нарушается его проводимость: ниже места повреждения утрачивается чувствительность частей ор­ганизма и способность к движению.

Головной мозг человека находится в полости черепа и имеет такие же три оболочки, как и спинной мозг - твердую, паутинную и мягкую (рис. 5.45). Снаружи и изнутри, в желудочках, мозг омывается особой жидкостью - ликвором. Масса головного мозга в среднем составляет око­ло 1300-1400 г, однако мозг И. С. Тургенева весил более 2 кг, а мозг А. Франса - чуть более 1 кг, и это не помешало им стать классиками мировой литературы.

Головной мозг анатомически делят на продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний, проме­жуточный и передний мозг.

В продолговатом мозге находятся центры дыхания, сердцебиения, жевания, глотания, пото­отделения, защитных рефлексов (кашель, чихание, рвота, слезоотделение и мигание), рефлексы поддержания позы и др. Помимо рефлекторной, он выполняет также и проводниковую функцию, поскольку через него проходят нервные тракты из спинного мозга в мост.

Мост , в свою очередь, соединяет средний и продолговатый мозг, и в основном выполняет про­водниковую функцию.

Мозжечок образован двумя полушариями, покрытыми корой. Он координирует движения ор­ганизма, участвует в поддержании тонуса мышц и регуляции работы внутренних органов.

В среднем мозге находятся центры первичного анализа информации, приходящей от органов чувств, а также проводниковые пути. В ответ на вспышку света или сильный звук человек по­ворачивает голову в направлении раздражителя - это безусловный ориентировочный рефлекс. Немаловажную роль средний мозг играет в регуляции тонуса скелетных мышц.

Промежуточный мозг образован таламусом (зрительными бугром) и гипоталамусом (подбугорьем). В таламусе находятся центры анализа зрительной информации, а также организации ин­стинктов, влечений и эмоций. Он интегрирует нервные пути, идущие в передний мозг и от него, а также осуществляет быстрый анализ и переключение на раз­ные участки коры переднего мозга информации, поступающей от различных органов тела. В состав промежуточного мозга входят также гипоталамус, который является высшим центром нейрогуморальной регуляции в организме человека, и шишко­видное тело - эпифиз, относящийся к эндокринной системе. В нижней части гипоталамус соединен с гипофизом - железой внутренней секреции. Функциями гипоталамуса являются ре­гуляция обмена веществ, терморегуляция, деятельность пище­варительной, эндокринной и выделительной систем, системы кровообращения, голода и насыщения, жажды и ее утоления, страха, ярости, сна и бодрствования, а также эмоций.

В целом промежуточный мозг вместе со средним осущест­вляет сложные рефлекторные, или инстинктивные реакции. Некоторые его центры принимают участие в удержании вни­мания, не пропуская в кору больших полушарий ненужные в данный момент доцентровые сигналы. Спереди он переходит в большие полушария конечного мозга.

Продолговатый мозг, мост, средний и промежуточный мозг, а также мозжечок объединяют в ствол мозга. Он выполняет рефлекторную, проводниковую и ассоциативную функции, обеспе­чивая взаимодействие всех структур ЦНС. В толще серого вещества продолговатого мозга, моста, среднего и промежуточного мозга располагается ретикулярная формация - сеть нейронов, тесно связанная с остальными структурами ЦНС. Ее основной функцией является регуляция уровня активности коры больших полушарий, мозжечка, таламуса и спинного мозга.

Большие полушария переднего мозга занимают большую часть мозгового отдела черепа, что связано с развитием функций данного отдела мозга. Они покрыты корой из серого вещества, под которой находится подкорка - белое вещество. Серое вещество коры больших полушарий в ос­новном состоит из тел нейронов и их коротких отростков, тогда как подкорка представляет собой совокупность их длинных отростков, среди которых встречаются небольшие скопления нейро­нов - подкорковые центры или ядра.

Кора больших полушарий образует многочисленные борозды и извилины, увеличивающие ее площадь поверхности. Наиболее крупные борозды делят кору на доли: лобную, височную, темен­ную и затылочную (рис. 5.46). Участки коры, отвечающие за выполнение определенных функций, называют зонами, или центрами. Четких границ между ними не существует, однако всего вы­деляют от 50 до 200 таких центров. Их можно разделить на три группы: сенсорные, двигательные и ассоциативные. Сенсорные зоны воспринимают сигналы от различных рецепторов, в двигатель­ных зонах формируются сигналы к соответствующим органам, тогда как ассоциативные объеди­няют деятельность двух первых.

В лобной доле расположены двигательные центры, в темен­ной - обонятельные и вкусовые, а также центры кожно-мышечного чувства, в височной - слуховые, в затылочной - зри­тельный.

С деятельностью ассоциативных зон наиболее сильно свя­заны высшие психические функции - мышление и сознание, речь и др.

В подкорке находятся центры древних рефлексов, напри­мер мигательного. Таким образом, передний мозг в основном выполняет рефлекторную функцию, а также является основой психической деятельности человека.

В прошлом считалось, что у левшей доминирует правое по­лушарие, а у правшей - левое. Однако никаких анатомиче­ских различий между ними обнаружено не было. Впоследствии было установлено, что в левом полушарии располагаются центры речи, письма, восприятия цифр и нот, счета и др., тогда как в правом осуществляется восприятие пространственных образов. Таким образом, асимметрия полушарий носит функциональный характер. Вместе с тем между по­лушариями существуют настолько тесные связи, что ни обработка информации, ни большинство высших психических функций не могут осуществляться только одним из них.

Вегетативная нервная система, охватывающая отделы головного мозга и нервы с их развет­влениями, иннервирует в основном внутренние органы - сердце, сосуды, железы внутренней секреции и др. Она делится на два отдела - симпатический и парасимпатический.

Узлы симпатического отдела лежат в грудном и поясничном отделах спинного мозга, а также по обе стороны от позвоночного столба. Симпатический отдел вегетативной нервной системы отве­чает за мобилизацию резервов организма в ответ на сильные раздражители. При этом увеличива­ются частота и сила сердечных сокращений и дыхательных движений, сужаются многие сосуды, расширяются зрачки, повышается концентрация сахара в крови, но в то же время ослабляются процессы пищеварения и выделения.

Узлы парасимпатического отдела находятся в продолговатом мозге, крестцовом отделе спин­ного мозга и во внутренних органах. Парасимпатический отдел нормализует жизнедеятельность организма, при этом снижается частота и сила сердечных сокращений и дыхательных движений, расширяются сосуды, сужаются зрачки, снижается концентрация сахара в крови, однако усили­вается пищеварение и выделение.

Ряд внутренних органов иннервируются одновременно обоими отделами вегетативной нервной системы, однако ко многим кровеносным сосудам, селезенке, органам чувств и ЦНС подходят только симпатические или парасимпатические волокна.

Зндокринная система

Гуморальная регуляция - это координация физиологических функций с помощью биологиче­ски активных веществ через жидкости организма - кровь, лимфу и тканевую жидкость.

Биологически активными веществами называются вещества, вырабатываемые клетками и тканями организма и оказывающие сильное стимулирующее влияние на функции организма. К ним относятся гормоны, витамины и ферменты. Витамины в большинстве своем поступают в ор­ганизм человека извне, тогда как гормоны и ферменты вырабатываются специальными железами.

Железы организма человека делятся на железы внешней, внутренней и смешанной секреции. К железам внешней секреции относятся все железы, имеющие протоки и периодически выво­дящие свои продукты в полость органов или наружу. Это слюнные, слезные, потовые, сальные и другие железы. Они вырабатывают пищеварительные ферменты, слезную жидкость, кожное са­ло и т. д. Железы внутренней секреции продуцируют гормоны, поступающие во внутреннюю сре­ду организма. Железы смешанной секреции выделяют свои продукты и в кровь, и в органы тела.

Гормоны - биологически активные вещества, образуемые специализированными железами и оказывающие действие в тканях-мишенях в микроскопических количествах.

Однако влияние гормонов распространяется не на весь организм, а только на конкретные клетки, ткани и органы. Это их свойство называется специфичностью. Недостаток гормонов, связанный с гипофункцией соответствующей железы, равно как и избыток, обусловленный ее гиперфункцией, негативно влияют на жизнедеятельность организма, приводя к появлению патологи­ческих изменений.

Совокупность желез внутренней секреции называется эндо­кринной системой организма. Строение и функции желез вну­тренней секреции изучает наука эндокринология.

Эндокринную систему организма человека образуют гипотала­мус, гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, паращитовидные же­лезы, поджелудочная железа, надпочечники и половые железы (яичники и яички) (рис. 5.47).

Гипоталамус - отдел промежуточного мозга, высший центр нейрогуморальной регуляции в организме человека. В нем вы­рабатываются вещества, влияющие на образование гормонов ги­пофиза, а также два гормона, только высвобождаемые гипофи­зом - вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин. Вазопрессин задерживает воду в организме в процессе мочеобра- зования. Снижение концентрации этого гормона приводит к бы­строй потере воды и даже обезвоживанию. Окситоцин стимулиру­ет родовую деятельность, вызывая изгнание плода из матки.

Гипофиз - небольшая железа, которая расположена у осно­вания головного мозга и вырабатывает ряд гормонов, а также вы­свобождает вазопрессин и окситоцин, продуцируемые гипоталаму­сом. Гормоны гипофиза стимулируют деятельность других желез внутренней секреции. К ним относятся адренокортикотропный

гормон (АКТГ), гонадотропные гормоны - лютеинизирующий (ЛГ) и фолликулостимулирующий (ФСГ), лактотропный гормон, или пролактин (ЛТГ), меланоцитстимулирующий (МСГ), еомато- тропный (СТГ) и тиреотропный гормоны (ТТГ).

АКТГ регулирует деятельность надпочечников и стимулирует выделение адреналина. Гонадо­тропные гормоны способствуют формированию половых желез и их нормальному функциониро­ванию. ЛТГ вызывает увеличение молочных желез и выделение молока у матери после рождения ребенка. МСГ усиливает пигментацию кожи человека. СТГ стимулирует рост организма. Недо­статок СТГ приводит к карликовости, при этом пропорции тела и умственное развитие остают­ся нормальными. Избыток СТГ вызывает гигантизм, а если концентрация гормона повышается у взрослого человека, то увеличиваются размеры отдельных выступающих органов - это заболе­вание называется акромегалией. ТТГ контролирует деятельность щитовидной железы.

Эпифиз, или шишковидная железа, входящая в состав промежуточного мозга, участвует в ре­гуляции биологических ритмов организма и продуцирует гормон мелатонин, вызывающий по- светление кожи.

Щитовидная железа, расположенная в средней области шеи, выделяет тиреоидные гормоны тироксин и трийодтиронин, а также кальцитонин. Тиреоидные гормоны регулируют обмен ве­ществ в организме, способствуя нормальным процессам роста, развития и дифференцировки тка­ней. Кальцитонин снижает уровень кальция в крови за счет его отложения в костях.

Гиперфункия щитовидной железы приводит к повышению интенсивности обмена веществ, возбудимости нервной системы, бессонницы и развитию зоба. Комплекс этих симптомов получил название базедовой болезни. Гипофункция щитовидной железы, наоборот, вызывает замедление обмена веществ, которые накапливаются в коже, и повышает возбудимость нервной системы. Это заболевание называется микседемой. Недостаток тиреоидных гормонов в детстве и юности приво­дит к карликовости и кретинизму.

Паращитовидные железы расположены на поверхности щитовидной железы и выделяют па- ратгормон. Он способствует повышению уровня кальция в крови и поэтому является антагони­стом кальцитонина. Гиперфункция паращитовидных желез может привести к нарушениям кост­ной ткани и остеопорозу.

Надпочечники - парные эндокринные органы, лежащие вблизи верхней части почек. В над­почечниках выделяют корковый слой и мозговое вещество. В корковом слое надпочечников обра­зуются кортикостероиды, а в мозговом - адреналин и норадреналин. Кортикостероиды регулиру­ют обмен органических и неорганических веществ в организме человека. Их недостаток приводит к Аддисоновой (бронзовой) болезни, симптомами которой является усиленная пигментация кожи, слабость, головокружение, артериальная гипотония, неопределенные боли в области кишечника и поносы.

Адреналин выделяется надпочечниками во многих критических ситуациях. Он усиливает ра­боту сердца, сужает кровеносные сосуды, тормозит пищеварение, повышает потребление кисло­рода, увеличивает концентрацию глюкозы в крови, кровоток в печени и т. д. Выброс адреналина в кровь связан с действием сильных раздражителей на организм человека и является неотъемле­мым компонентом стрессовых реакций организма.

К железам смешанной секреции относятся поджелудочная и половые железы.

Поджелудочная железа, помимо пищеварительных ферментов, выделяет в кровоток гормоны инсулин и глюкагон, регулирующие углеводный обмен. Инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови, способствуя ее связыванию в печени и других органах, а глюкагон, наоборот, повышает концентрацию глюкозы в крови вследствие расщепления гликогена в печени. Недостаток инсули­на, приводящий к повышению концентрации глюкозы в крови, вызывает развитие сахарного диа­бета. Избыток инсулина может привести к резкому падению концентрации глюкозы, потере со­знания и судорогам. Отклонения в содержании глюкагона у человека наблюдаются крайне редко.

Половые железы вырабатывают одновременно половые продукты и половые гормоны (жен­ские - эстрогены, мужские - андрогены), оказывая значительное влияние на процессы роста, развития и полового созревания, а также регулируя формирование вторичных половых призна­ков.

Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма как основа его целостности, связи со средой

Нервная и эндокринная системы представляют собой неразрывное единство, обусловленное многочисленными прямыми и обратными связями. Получение сигналов от различных рецепторов является прерогативой именно нервной системы, которая и включается в работу первой. Ее им­пульсы мгновенно и точно воздействуют на органы, изменяя их активность. Однако контроль со стороны нервной системы является недолговременным, она действует точечно, тогда как для «за­крепления» эффекта и вовлечения всего организма в реакцию сигнал через гипоталамус поступает и к эндокринной системе. Гипоталамус и сам выделяет гормоны вазопрессин и окситоцин, ока­зывающие существенное действие на функции организма. В гипоталамусе выделяются нейрогор- моны, регулирующие работу гипофиза, а тот, в свою очередь, воздействует на иные эндокринные железы с помощью собственных гормонов. Гормоны, выделяемые железами внутренней секреции, с одной стороны, действуют более продолжительное время, а с другой - подключают к работе и другие органы, а также согласовывают их деятельность.

Гормоны эндокринных желез необходимы и для нормального развития самой нервной систе­мы, поскольку, например, при нехватке гормонов щитовидной железы в детском возрасте проис­ходит недоразвитие головного мозга, ведущее к кретинизму.

Подробное решение § 6 по биологии для учащихся 8 класса, авторов В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов 2016

• Гдз рабочая тетрадь по Биологии за 8 класс можно найти

ВСПОМНИТЕ

Вопрос 1. Какие свойства живого вам известны?

Живая материя характеризуется следующими свойствами:

Обмен веществ

Саморегуляция

Развитие и изменчивость

Способность к размножению

Наследственность

Раздражимость

Вопрос 2. Какие типы регуляции процессов жизнедеятельности у животных вам известны?

Выделяют нервную и гуморальную регуляцию процессов жизнедеятельности у животных.

ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ

Вопрос 1. Охарактеризуйте проявление основных жизненных свойств человека на клеточном и организменном уровне.

Структурными элементами клеточного уровня являются структурные части клетки – молекулы и их комплексы, создающие поверхностный аппарат, ядро и цитоплазму с органоидами. Взаимодействие между ними обеспечивает целостность клетки в проявлении ее свойств как живой системы в отношениях с внешней средой.

Основные процессы клеточного уровня, присущие только этому уровню организации жизни, возникли в ходе эволюции живой материи: обмен веществ (метаболизм); поглощение и, следовательно, включение различных химических элементов Земли в содержимое живого организма; передача наследственной информации от клетки к клетке; накопление изменений в генетическом аппарате как отражение опыта взаимодействия со средой; реагирование на раздражения при этом взаимодействии.

Вопрос 2. Что такое гомеостаз и что лежит в его основе?

Важнейшим свойством любой живой системы является саморегуляция. У человека проявление данного свойства выражается в деятельности всех структур организма, направленной на поддержание относительного постоянства их состава, структуры и функционирования - гомеостаза. Именно на поддержание гомеостаза направлена согласованная работа функциональных систем организма человека в реальных изменяющихся условиях его жизни.

Вопрос 3. В чем выражается нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности человека?

Согласованная работа организма управляется нервной системой и железами внутренней секреции (гуморально). Они работают как единое целое - нейрогуморальная регуляторная система. Нервная регуляция осуществляется очень быстро: к органу по нервным клеткам приходят электрические сигналы, называемые нервными импульсами. Вот эти-то нервные импульсы или усиливают работу органа, или тормозят её. Электрические сигналы распространяются по нервам с огромной скоростью (до 100 м/с), но действуют только в тот момент, когда подходят к органу, то есть их эффекты краткосрочны.

Гуморальная регуляция происходит при помощи особых веществ - гормонов чаще всего выделяемых специальными железами. Эти вещества разносятся кровью по всему организму и способны, взаимодействуя с клетками различных органов, регулировать их работу. Конечно, на выработку этих веществ и их перенос с током крови требуется больше времени, чем на распространение нервных импульсов, поэтому гуморальная регуляция более медленная по сравнению с нервной. Но зато воздействие этих веществ на работу органов и тканей более продолжительно.

Вопрос 4. Что такое рефлекс? Приведите примеры рефлексов у человека.

Рефлекс - это ответная реакция организма на какое-либо воздействие, происходящая при участии нервной системы. Примером может служить отдёргивание руки от горячего предмета. Путь, по которому осуществляется рефлекс, называют рефлекторной дугой. Он представляет собой последовательно соединённую цепочку нервных клеток - нейронов: чувствительных, вставочных и двигательных. Для осуществления рефлекса необходима целостность рефлекторной дуги. Выключение её звена ведёт к исчезновению рефлекса.

Примерами рефлексов могут служить надбровный и коленный рефлексы.

1. На основании анализа материала параграфа и результатов самонаблюдений еде сделайте вывод о различии между нервной и гуморальной регуляцией.

Две системы – нервная и гуморальная – различаются следующими свойствами.

Во-первых, нервная регуляция целенаправленна. Сигнал по нервному волокну приходит в строго определенное место, к определенной мышце, или к другому нервном центру, или же к железе. Гуморальный сигнал распространяется с током крови по всему организму.

Во-вторых, нервный сигнал быстрый, он движется к другому органу, т. е. к другой нервной клетке, мышечной клетке или клетке железы со скоростью от 7 до 140 м/с, задерживаясь при переключениях в синапсах лишь на одну миллисекунду. Благодаря нервной регуляции мы можем сделать что-либо «в мгновение ока». Содержание в крови большинства гормонов увеличивается лишь через несколько минут после стимуляции, а максимума может достигать только через десятки минут. В результате наибольший эффект гормона может наблюдаться через несколько часов после однократного воздействия на организм. Таким образом, гуморальный сигнал медленный.

В-третьих, нервный сигнал краткий. Как правило, залп импульсов, вызванный стимулом, длится не более долей секунды. Это так называемая реакция включения.

Основные отличия нервной регуляции от гуморальной следующие: нервный сигнал целенаправленный; нервный сигнал быстрый; нервный сигнал краткий.

2. Подготовьте сообщение о рефлексах человека.

РЕФЛЕКСЫ ЧЕЛОВЕКА

Рефлексы играют большую роль в жизнедеятельности любого существа. Такое огромное их значение не случайно, ведь именно нервная система играет ведущую роль в восприятии окружающего мира. С ее помощью индивид может, как восхищаться, так и защищаться от внешней среды. Рефлексы человека становятся незаменимы именно для реализации такой защиты. В качестве примера можно вспомнить отдергивание руки от горячих поверхностей.

Рефлекс является основной реакцией организма на окружающую среду. Его реализация невозможна без участия нервной системы. Таким образом, происходит поведенческая реакция в ответ любой тип раздражителя, который воздействует на нервные окончания.

Путь, по которому проходят импульсы от раздражения и ответ на него называются рефлекторной дугой. Самое простое такое образование должно состоять не менее чем из двух таких путей. Один из них является чувствительным, а второй двигательным. Таким образом, реализуется отдергивание руки от горячего: сначала ощущается раздражитель, а потом происходит движение. Эти морфологические взаимосвязанные образования обеспечивают восприятие, передачу и переработку сигналов организмом.

Любое воздействие на организм будет тщательно проанализировано последним и трансформировано в нервный импульс. После этого он будет отправлен в центральную нервную систему и передаст необходимую информацию обо всех изменениях всему организму. Стоит заметить, что весь этот сложный процесс занимает всего долю секунды.

Благодаря рефлексам обеспечивается точное ориентирование любого организма во времени и пространстве, нахождение им пищи и избегание опасности.

Таким образом, значение рефлекса сводится к обеспечению следующих задач:

1. Взаимодействие всех внутренних органов и систем как единого целого;

2. Согласованная работа разных по функции органов;

3. Обеспечение ответа организма на действие внешней среды;

4. Функционирование коры головного мозга.

Реакций организма существует настолько много, что возникла необходимость классифицировать их. Рассмотрим, какие бывают рефлексы у человека.

Прежде всего, их можно разделить по значению для сохранения биологического вида на:

1. Оборонительные;

2. Половые;

3. Ориентировочные.

Также рефлексы могут усиливать или, наоборот, тормозить деятельность эффектора. В качестве яркого примера можно упомянуть, что симпатическая нервная система учащает биение сердца, а блуждающий нерв - урежает.

Любой живой организм реагирует на раздражители множеством способов. В связи с этим в науке возникла необходимость выделить виды рефлексов человека. В основном принято разделять их на две большие группы по типу образования: условные и безусловные.

Безусловные рефлексы присущи всем живым организмам с рождения, то есть их не нужно изучать или прилагать усилия для применения. Чаще всего, при срабатывании безусловного рефлекса, кажется, что действие произошло само собой. В качестве примера таких реакций можно выделить сосательный, защитный, половой и другие рефлексы. Их цель - обеспечить выживаемость организма для продолжения рода и приспособиться к условиям окружающей среды.

Появление таких стереотипных реакций связано с эволюционным развитием видов живых существ. Реакция организма при безусловном ответе осуществляется на уровне спинального и низших структур головного мозга.

Обычно безусловные рефлексы настолько устойчивы, что не меняются и не исчезают у человека в течение всей жизни. Кроме того, они специфичны для одного биологического вида.

Условные рефлексы вырабатываются живым организмом в течение некоторого времени. Другими словами, это приспособительное поведение для того чтобы адаптироваться к многократному влиянию раздражителя. Естественно, что такой вид рефлекторной реакции будет отсутствовать у новорожденного.

Также условные рефлексы способны угасать, если на протяжении некоторого времени они не подкреплялись действием раздражителя. Выделяют такие виды условных рефлекторных реакций:

Натуральные. Вырабатываются на раздражители на основе безусловного рефлекса. Таким образом, человек знает, как пахнет тот или иной продукт. Даже если еда не будет иметь запаха, рефлекс создаст ложное его ощущение;

Искусственные. Разновидность условного рефлекса, которая заключается в ответе на стимул, который в обычных условиях не сочетается с безусловным рефлексом.

Экстероцептивные. Обеспечивают адаптацию организма к раздражителям из внешней среды;

Интероцептивные. Обеспечивают адаптацию к химическим и физическим раздражителям для обеспечения функционирования внутренних органов.

Для того чтобы сформировать условно-рефлекторный ответ необходимо пройти несколько шагов:

1. Наличие двух типов раздражителей и появление условного прежде безусловного;

2. Многократное чередование раздражителей между собой;

3. При этом безусловный стимул должен всегда оставаться сильнее;

4. В момент выработки новой реакции организма не должно быть сторонних раздражителей;

5. Все это реализуется при условии, что нервная система не имеет патологий и нормально функционирует.

ПОДУМАЙТЕ!

Почему виды регуляции нельзя противопоставлять друг другу?

Гуморальная регуляция тесно связана с нервной и образует совместно с ней единый нейрогуморальный механизм регуляторных приспособлений организма. Нервные и гуморальные факторы столь тесно переплетаются друг с другом, что всякое противопоставление их недопустимо, как и недопустимо расчленение процессов регуляции и координации функций в организме на автономные, ионные, вегетативные, анимальные компоненты. Все эти виды регуляции настолько тесно связаны друг с другом, что нарушение одного из них, как правило, дезорганизует и остальные.