Особенности нормальной физиологии как науки

I Общая характеристика физиологии как науки

Физиология в ряду биологических, педагогических, психологиче­ских и медицинских дисциплин занимает особое место. Наряду с другими медико-биологическими науками, и в первую очередь анатомией, цитологией, биологией, биохимией и другими меди­цинскими дисциплинами, физиологии принадлежит ведущая роль в понимании частных и общих закономерностей жизнедеятельности человека и животных.

Нормальная физиология — теоретическая основа здравоохранения

Нормальная физиология основной своей задачей ставит изучение функций практически здорового человека, особенно — механизмов его устойчивости к действию различных экстремальных факторов.

Такими факторами являются чрезмерные физические и эмоци­ональные нагрузки, солнечная радиация, электромагнитные поля, многочисленные факторы техногенного загрязнения окружающей человека среды и т.д.

Внимание врачей веками приковано, в первую очередь, к ор­ганизму больного человека. Однако главная задача здравоохране­ния состоит в том, чтобы не дать здоровому человеку, несмотря на тысячи самых разных причин, заболеть, т.е. создать такие условия, чтобы человек в самых разнообразных социальных, экологических и бытовых условиях оставался здоровым. В этом заключается профи­лактическая направленность медицины, и нормальной физиологии в этом принадлежит первостепенная роль. Специалисты осознали, что понять механизмы здоровья человека можно только на основе научного знания.

В настоящее время практически общепризнано (это относится и к позиции Всемирной организации здравоохранения), что приори­тетным направлением современной медицины должно быть сохра­нение и укрепление здоровья человека, предупреждение различных патологических состояний, а не вкладывание средств в лечение уже сложившихся заболеваний, что более оправдано и в медицинском, и в экономическом плане.

Чем лучше будут познаны механизмы здоровья, тем эффектив­нее будет здравоохранение. Из этого следует, что нормальная физио­логия является научной теоретической основой здравоохранения.

Особенности нормальной физиологии как науки

Социальная направленность. Отечественная нормальная физио­логия направлена не только на понимание функций человека, но и на научное решение острых социальных проблем.

Начиная с С. Г. Зыбелина, основоположника отечественной фи­зиологии, выдающиеся русские физиологи (С. Я. Мудров, А. М. Фи- ломафитский, И. М. Сеченов, А. А. Ухтомский, И. П. Павлов, В. Я. Данилевский, М. Н. Шатерников, Л. А. Орбели, К. М. Быков, И. П. Разенков, П. К. Анохин и др.) всегда стремились применить физиологические знания для понимания закономерностей связи организма со средой обитания и общественным развитием.

Интегративная сущность. Отечественная физиология в отли­чие от аналитической физиологии Запада всегда стремилась понять закономерности деятельности целого организма, его теснейших вза­имосвязей с окружающей, и в первую очередь социальной, средой. В этом плане отечественная физиология всегда выступала и выступа­ет в тесном союзе с философией. Выдающиеся отечественные физи­ологи И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. А. Ухтомский, П. К. Анохин и другие крупные ее представители в объяснении физиологических закономерностей поднимались до философских обобщений.

Новый этап физиологической науки связан с развитием систем­ного подхода к пониманию явлений природы и закономерностей развития общества, что заставило изучать отдельные физиологи­ческие процессы в их тесной связи с другими сторонами жизнеде­ятельности и с целым организмом. Системный подход в области физиологии нашел отражение, в частности, в теории функциональ­ных систем (П. К. Анохин).

Логическое мышление. В отличие от ряда морфологических дисциплин в физиологии широко применяется логическое мыш­ление. Физиология требует умения формулировать задачи исследо­вания, логически и экспериментально их разрешать и сопоставлять различные научные факты. Логическое мышление требует также точных формулировок физиологических закономерностей, умения выразить мысль в виде графика или рисунка.

Физиология — наука экспериментальная. В физиологии при­меняются как острые, так и хронические гуманно организованные опыты на животных. Научное знание приобретается также при про­ведении дозволенных исследований на людях.

Объект физиологического исследования. Объектом физиоло­гических исследований является живой организм различного уровня организации: от простейших до человека.

Определение физиологии как науки. Физиология — часть естественнонаучного знания, направленного на понимание меха­низмов различных проявлений жизнедеятельности на молекуляр­ном, органном и системном уровнях.

На основе изучения частных процессов и механизмов физио­логия строит системную динамику работы целого организма в его неразрывной связи с окружающей средой.

Глава 1

Основы жизнедеятельности

В отличие от неорганического мира живые организмы в процессе эволюционного развития воплотили в себе ряд качественно новых свойств.

1.1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

«Вписанность» живого в пространственно-временной контину­ум окружающего мира. Земля как планета сформировалась около 4,5 млрд лет тому назад. Живые организмы в их самой примитивной форме возникли около 0,5—1 млрд лет назад. Следовательно, нежи­вые организмы «строили окружающую среду» по своему желанию, а наоборот, они были вынуждены «вписаться» в окружающие их явления неорганического мира — и не только «вписаться», но и отразить эти явления в своей организации (П. К. Анохин). Живые существа «вписались» в закон всемирного тяготения и отразили его в своей деятельности: они «вписались» в газовую среду, окружаю­щую температуру, электромагнитный фон и т.д.

Эпизодические и периодические события окружающего мира и их отражение в деятельности живых существ. Среда, в которую «вписались» живые организмы, представляет собой пространствен­но-временной континуум событий (А. Эйнштейн). Это значит, что все явления на Земле тесно связаны во времени и пространстве. Это не хаос событий, а их информационная организация. Организация
явлений физического мира определяется, прежде всего, располо­жением планет солнечной системы, и в первую очередь — взаимо­расположением Земли и Солнца. В пространственно-временном континууме окружающего мира есть явления эпизодические, на­пример: атмосферные осадки, наводнения, землетрясения и т.д. Наряду с этим имеются явления, периодически повторяющиеся с регулярным ритмом. Это — смена времен года, приливы и отливы океанов и т.д.

Живые существа отразили в своей организации как эпизодиче­ские, так и повторяющиеся явления окружающего их мира. Особен­но важными для жизнедеятельности оказались воздействия, перио­дически повторяющиеся на протяжении жизни одного поколения.

Изоляция живых существ. Живые существа не только «вписа­лись» в пространственно-временной континуум внешнего мира, но и изолировали себя от неживой природы.

Изоляция осуществляется универсальным способом с помо­щью фосфолипидных мембран. Характерно, что мембраны различ­ных клеток — оболочки яйцеклетки морского ежа и нервных кле­ток — по строению почти одинаковы. Мембраны позволили живым организмам противопоставить себя водной среде, в которой они первично возникли, активно воздействовать на окружающую их среду и совершенствоваться в своей организации. Изоляция создала предпосылки для формирования субъектов.

Раздражители. На мембраны воздействуют различные факто­ры внешней среды, которые получили название «раздражители». Раздражители подразделяются на: а) физические — механические, температурные, электрические и т.п.; б) химические — кислоты, ще­лочи, соли, гормоны, медиаторы и др.; в) физико-химические — из­менение осмотического давления, реакции среды, ионного состава и др.; г) биологические— бактерии, вирусы и др.; д) информацион­ные — несущие, наряду с физическими и химическими свойства­ми, определенную информацию, обусловленную взаимодействием живых существ и происходящих в них физиологических процессов. Это разнообразные эмоциональные состояния, сигналы призывов и опасности у животных, речь человека и т.д.

Раздражимость. Раздражимость — способность живых существ отвечать на действие раздражителей изменением своих протоплаз­матических свойств, и в первую очередь — структуры составляющих

их плазматических мембран. Раздражимость бывает двух видов: не­специфическая и избирательная.

Неспецифическая (триггерная) раздражимость обусловлена вну­тренними процессами, происходящими под влиянием внешних раз­дражителей в самом живом объекте, в первую очередь в его мембра­нах. Этот процесс напоминает процесс спуска курка ружья (от англ. trigger— курок).

Раздражитель постепенно, как спусковая скоба у ружья при на­жатии на нее, доводит молекулярные изменения в мембране до кри­тического уровня, при котором мембрана резко изменяет свои про­топлазматические свойства, свою чувствительность к внешним воз­действиям и порождает специфический ответ живого организма.

Раздражимость этого типа является неспецифической, посколь­ку для возбуждения живых объектов не имеет значения качество раздражителя — важно, чтобы раздражитель довел мембрану до кри­тического уровня.

Избирательная (специфическая) раздражимость проявляет­ся преимущественно по отношению к действию химических, и в частности лекарственных, веществ. Показано, что в отдельных участках мембраны клеток находятся рецепторные зоны — специ­альные белковые молекулы, наиболее чувствительные к действию определенных химических веществ, с которыми они вступают во взаимодействие по принципу «ключ — замок». Эти структуры по­лучили название «молекулярные рецепторы». Химические веще­ства — лиганды, специфически взаимодействуя с чувствительными рецепторами, поступают затем внутрь протоплазмы и изменяют ее свойства. Избирательная раздражимость связана также с диаметром белковых ионных каналов мембран, через которые могут проникать молекулы только определенного размера.

Раздражимость в эволюции живых существ явилась первичным проявлением у них субъективного отношения к своим потребностям и действию факторов внешней среды, трансформировавшаяся впо­следствии у животных и человека в эмоциональные ощущения и процессы сознания.

Память. Универсальным свойством живых объектов является память, т.е. способность фиксировать молекулярные изменения, вызванные тем или иным раздражителем, и извлекать эти состояния при определенных условиях.

Свойство памяти наиболее отчетливо проявляется по отноше­нию к повторно действующим раздражителям. Однако запомина­ются и единичные сильные воздействия, особенно вызывающие у живых существ эмоциональные реакции. Характерно, что механиз­мы памяти принципиально одинаковы у живых существ различного уровня организации. Они связаны с функционированием универ­сального генетического аппарата (см. разд. 8.6).

Опережающее отражение действительности. Общим свой­ством живых объектов является способность к опережающему отра­жению окружающих событий (П. К. Анохин). Это свойство живых существ тесно связано с сигнальным значением условных раздра­жителей, открытых И. П. Павловым.

Опережающее отражение действительности имеет отношение, прежде всего, к периодически повторяющимся воздействиям на жи­вые организмы (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Этапы формиро­вания живым организмом опережающего отражения последовательно повторяю­щихся событий окружающего мира:

А, Б, В, Г— события внешнего мира; а, б, в, г— состояния ор­ганизма, отражающие соответ­ствующие воздействия событий внешнего мира

На верхней схеме показано, что каждое последующее воздей­ствие внешней среды (А, Б, В, Г) оставляет в живом организме со­ответствующие молекулярные изменения (а, б, в, г). Средняя схема демонстрирует, что при многократных повторяющихся воздействи­

ях молекулярные изменения в организме с помощью быстродей­ствующих энзиматических процессов связываются в химический континуум. Благодаря этому, как показывает нижний рисунок, при очередном действии внешнего раздражителя А быстро осуществля­ется вся последовательная цепь состояний а, б, в, г, те. формируется опережающая реакция.

1.2. ВОЗБУДИМОСТЬ

Возбудимость — свойство клеток и тканей организма отвечать на действие раздражителей процессом возбуждения. Свойства возбу­димости установлены у нервной, мышечной и секреторной ткани.

Мера возбудимости. Возбудимость ткани характеризуют:

• величина порога раздражения;

• продолжительность латентного периода раздражения;

• хронаксия;

• функциональная лабильность;

• аккомодация.