Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Физиология: Учебное пособие

Голосов: 4

В учебном пособии доступно излагаются основные понятия и научные сведения по основным разделам физиологии человека. Рассмотрены методы физиологических исследований, механизмы функционирования основных органов и систем человека. Рекомендовано УМО по специальностям педагогического образования в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности "Физическая культура".

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
              ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
      «ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
 ___________________________________________________________________________________________




                   В.Н.Васильев, Л.В.Капилевич




       ФИЗИОЛОГИЯ
Рекомендовано УМО по специальностям педагогического образования в
 качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений,
   обучающихся по специальности 050720.65 – физическая кульутра




                               Издательство
                  Томского политехнического университета
                                Томск 2010


          ББК 28.073.я.73
          УДК 612(075.8)
              В 191

         Васильев В.Н.
В 191    Физиология: учебное пособие / В.Н.Васильев, Л.В.Капилевич –
         Томск: Томск: Изд-во Томского политехнического университе-
         та, 2010. – 186 с.

              В учебном пособии доступно излагаются основные понятия и науч-
         ные сведения по основным разделам физиологии человека. Рассмотрены
         методы физиологических исследований, механизмы функционирования
         основных органов и систем человека.
              Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специ-
         альности «физическая культура».

                                                             УДК 612(075.8)

    Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом
               Томского политехнического университета

                               Рецензенты

             Доктор биологических наук, профессор
    Московского государственного педагогического университета
                           Е.В.Фомина

                Доктор биологических наук, профессор
               Томского государственного университета
                             Ю.В.Бушов

                 Доктор медицинских наук, профессор
        Томского государственного педагогического университета
                             С.В.Яхонтов


                                    © Томский политехнический университет, 2010
                                                                © Авторы, 2010




                                     2


                ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ
      Предмет физиологии
      Физиология (от греч. physis - природа, logos - учение) - наука,
изучающая закономерности функционирования живых организмов, их
отдельных систем, органов, тканей и клеток. Рассмотрение частных
функций подчиняется при этом задаче целостного понимания причин,
механизмов, закономерностей взаимодействия организма с окружаю-
щей средой, его поведения в различных условиях существования, про-
исхождения и становления в процессе эволюции, а также индивидуаль-
ного развития.
      Осмысление физиологических механизмов непременно основыва-
ется на данных анатомии, гистологии, цитологии, бионики и других
направлений биологических наук, объединяя их в единую систему зна-
ний. В физиологии широко используют также методы физики, химии,
кибернетики, математический аппарат. Будучи основанными на физиче-
ских и химических закономерностях, физиологические явления тем не
менее характеризуются собственными качественными особенностями.
Они подчиняются возникающим в процессе эволюции закономерно-
стям.
      Основные разделы современной физиологии
      Совокупность физиологических знаний подразделяют на ряд от-
дельных, но взаимосвязанных направлений - общую, частную и при-
кладную физиологию.
      В общую физиологию включают сведения, касающиеся природы
основных жизненных процессов, общих проявлений жизнедеятельно-
сти, таких как метаболизм органов и тканей, свойства биологических
мембран и отдельных клеток, общие закономерности реагирования ор-
ганизма и его структур на воздействие среды - раздражимость, возбу-
димость, процессы возбуждения и торможения. Сюда же относят осо-
бенности, обусловленные уровнем структурной организации, разными
условиями существования и целым рядом других причин, среди кото-
рых выделяют исследования специфических особенностей функций ор-
ганизмов различных видов, а также представителей одного и того же
вида, но находящихся на разных стадиях индивидуального развития.
Следовательно, общая физиология описывает те качественно своеоб-
разные явления, которые отличают живое от неживого.
      Частная физиология исследует свойства отдельных тканей (мы-
шечной, нервной и др.), органов (печени, почек, сердца и пр.), законо-
мерности объединения их в системы (система пищеварения, кровооб-


                                  3


ращения, дыхания), а также физиологию отдельных классов, групп и
видов животных (например, насекомых, рыб, птиц, хозяйственно полез-
ных животных - оленей, овец, коров).
      Прикладная физиология изучает закономерности проявлений дея-
тельности организма, особенно человека, в связи со специальными за-
дачами и условиями. К числу таких разделов относят физиологию тру-
да, разрабатывающую и обосновывающую мероприятия, которые связа-
ны с рационализацией труда, с производственным обучением. Физиоло-
гия спорта занимается изучением состояний организма при различного
рода физических нагрузках, тренировках и т. д. Практической задачей
физиологии питания является обоснование норм питания, диет, режи-
мов для различных профессиональных и возрастных групп людей, жи-
вущих в разных природных условиях, а также при разных состояниях
организма. Ряд специальных проблем, возникающих в результате пре-
бывания организма при измененном барометрическом давлении, пере-
грузках, условиях, не встречающихся на Земле (невесомость), изучает
физиология подводного плавания, авиационная и космическая физиоло-
гия. Влияния, оказываемые на организм внешней средой, и связанные с
ними особенности физиологических процессов у разных видов живот-
ных в зависимости от условий существования изучает по преимуществу
экологическая физиология. Исключительно важные в практическом от-
ношении задачи решает большой раздел физиологии сельскохозяй-
ственных животных. Задача этого раздела - повышение молочной, мяс-
ной и других видов продуктивности, т. е. изучение физиологии лакта-
ционного процесса, кормления, особенностей метаболизма, регуляции
роста шерстного покрова, а в условиях промышленного звероводства -
качества меха и т. д.
      Следует отдельно сказать о сравнительной физиологии - науке,
которая изучает функции отдельных органов и систем у самых разных
организмов от типов до подвидов, выявляя общие принципы и законо-
мерности их функциональной организации. Заметим, что постепенно,
хотя и с большими трудностями, в сравнительную физиологию стал
проникать эволюционный принцип исторического развития организмов.
      Первоначально А. Н. Северцов - основоположник эволюционной
функциональной морфологии, изучавший эволюцию функций на основе
морфологических и палеонтологических материалов, а затем Л. А. Ор-
бели - крупнейший физиолог нашего времени, пришли к мысли о созда-
нии нового направления в физиологии - эволюционной физиологии.
Именно Л. А. Орбели сформулировал основное содержание этой дисци-
плины и сущность методов, которыми достигается поставленная задача.



                                 4


      Одной из ветвей эволюционной физиологии принято считать фи-
зиологию адаптации -науку о функционировании органов, систем орга-
нов, организмов и их популяций во взаимодействии с определенными
природными факторами в различных физико-географических зонах.
      Помимо названных развивается и ряд других имеющих приклад-
ное значение разделов физиологии.
      Физиологию принято также условно подразделять на нормальную
и патологическую. Первая является теоретической основой практически
всех медицинских и ветеринарных дисциплин. Она изучает закономер-
ности жизнедеятельности здорового организма, механизмы адаптации
функций к действию различных факторов, наконец, устойчивость орга-
низма. Действительно, без знания нормального течения физиологиче-
ских процессов и функциональных отправлений нельзя лечить больно-
го. В отличие от нормальной патологическая физиология рассматривает
измененные функции больного организма, выясняет общие закономер-
ности возникновения, развития и течения патологических процессов в
организме, процессы компенсации и адаптации функций при заболева-
ниях, а также механизмы выздоровления и реабилитации.
      Методы физиологических исследований
      Физиология - экспериментальная наука, основным методом по-
знания механизмов и закономерностей в ней является эксперимент, поз-
воляющий не только ответить на вопрос, что происходит в организме,
но и выяснить также, как и почему происходит тот или иной физиоло-
гический процесс, как он возникает, какими механизмами поддержива-
ется и управляется. При изучении любого процесса или явления обычно
создают условия, в которых можно их вызвать и в последующем ими
управлять. В зависимости от того, какую цель преследует эксперимент,
ему соответствует и определенный характер методических приемов.
      Для глубокого проникновения в природу протекающих в орга-
низме процессов, доведения анализа до молекулярного уровня нервной,
мышечной или секреторной клетки (изолированных от всех основных
процессов, которые происходят в организме) используют так называе-
мые аналитические исследования. Значение их трудно переоценить,
так как только в этих исследованиях может быть получено исчерпыва-
ющее представление об отдельной клетке, ее органеллах, возможностях
и особенностях мембранных процессов и т. д.
      Однако для понимания сложных аспектов жизнедеятельности,
связей и взаимоотношений изучаемого организма с окружающей средой
этого недостаточно. Поэтому возникает необходимость в другом
направлении исследований, названном И. П. Павловым "синтетической
физиологией". Она в отличие от "аналитической" считает своей задачей


                                 5


приближение условий эксперимента к естественным, наиболее соответ-
ствующим познанию жизнедеятельности организма.
      На ранних этапах развития физиологической науки при изучении
функций и значения того или иного органа особой популярностью поль-
зовались методики удаления либо части, либо всего органа (метод экс-
тирпации) с последующим наблюдением и регистрацией того, какими
последствиями сопровождается вмешательство. В иных случаях изуча-
емый орган не удаляют, а пересаживают в том же организме на новое
место или переносят в другой организм (метод трансплантации). Такой
подход оказался особенно результативным при изучении функций эн-
докринных желез.
      Для рассмотрения деятельности органов, расположенных в глу-
бине тела и недоступных непосредственному наблюдению, используют
фистульный метод. Суть его состоит в том, что один конец металличе-
ской или пластмассовой трубки вводят в полый орган (желудок, кишку,
жѐлчный пузырь), второй - закрепляют на поверхности кожи.
      Для того чтобы установить зависимость функции органа от влия-
ния нервной системы, прибегают к методике денервации. При этом ли-
бо перерезают нервные волокна, иннервирующие орган, либо (для воз-
буждения деятельности органа) используют электрический или химиче-
ский вид раздражения.
      В последние десятилетия широкое применение нашли различные
инструментальные методики в сочетании со стимуляцией мозговых или
периферических структур у бодрствующих ненаркотизированных жи-
вотных и регистрацией у них электрической активности посредством
вживления макро-микроэлектродов.
      Принято различать следующие формы проведения физиологиче-
ского эксперимента: острый, хронический, в условиях изолирован-
ного органа. Острый эксперимент обычно непродолжителен. В этом
случае наркотизированное и обездвиженное животное вскрывают для
проведения искусственной изоляции органов и тканей, иссечения и
стимуляции различных нервов, регистрации электрических потенциа-
лов, введения лекарственных препаратов и т. д.
      Хронический эксперимент требует специальной подготовки в ви-
де определенно направленных хирургических операций и использова-
ния животного в опыте только после того, как оно оправится от хирур-
гического вмешательства.
      Функции отдельных органов изучают как в целостном организме,
так и после их извлечения. В последнем случае извлеченному органу
прежде всего создают необходимые условия: температуру, влажность



                                 6


или подачу специальных питательных растворов через сосуды изолиро-
ванного органа (метод перфузии).
      Страницы истории
      Возникновение физиологии произошло в древности в связи с по-
требностями медицины, лучшие представители которой отчетливо по-
нимали, что помочь больному можно лишь зная об устройстве тела и
отправлений его органов. Дошедшие до нас сочинения мыслителей и
врачей Китая, Индии, Греции, Рима свидетельствуют о том, что еще в
глубокой древности производили вскрытие трупов и вели некоторые
физиологические наблюдения, в результате чего уже тогда были собра-
ны отдельные сведения о строении тела человека и животных и о про-
исходящих в организме явлениях.
      Однако нередко эти представления оказывались ошибочными в
связи с тем, что они основывались не на точных наблюдениях и экспе-
риментах, а на отвлеченных умозаключениях и догадках. Определен-
ным этапом в развитии физиологических представлений явилось ис-
пользование вивисекционных приемов, начало которым было положено
Клавдием Галеном (ок. 130 - ок. 200) - классиком античной медицины,
римским врачом и естествоиспытателем. Именно Гален впервые в исто-
рии ввел в практику медицины эксперимент, что явилось причиной счи-
тать его одним из предшественников экспериментальной физиологии.
Его эксперименты послужили основой для теорий, которые без каких-
либо существенных изменений просуществовали почти четырнадцать
веков.
      Зарождение физиологии как науки, которая изучает происходя-
щие в организме процессы и объединяет их на основе наблюдений и
экспериментов,относится в основном ко второй половине XVI - началу
XVIII в. В этот период на смену феодализму пришел капитализм, что
сопровождалось быстрым развитием астрономии, математики, механи-
ки. Именно в эти годы Н. Коперником было установлено движение Зем-
ли вокруг Солнца и заложен фундамент современной астрономии; И.
Ньютон сформулировал главные положения механики и закон всемир-
ного тяготения; философ Ф. Бэкон провозгласил, что действительным
является только знание, основанное на опыте. В это же время анатом
Андре-ас Везалий (1514-1564) первым правильно описал особенности
строения человеческого тела, а также создал первое руководство по
экспериментированию на животных. Тем самым он привлек интерес к
экспериментальному изучению физиологических вопросов, который на
протяжении последующих веков уже никогда не угасал.
      Важнейшим этапом в становлении физиологии принято считать
1628 год, когда английский врач и физиолог Уильям Гарвей опубликовал


                                 7


свою бессмертную книгу "Анатомические исследования о движении
сердца и крови у животных", в которой изложил основы своего велико-
го открытия - существования кровообращения. Почву для этого откры-
тия подготовили исследования анатомов - А. Везалия, М. Сервета, Г.
Фаллопия. Открытие кровообращения стало возможным благодаря то-
му, что Гарвей ввел в практику научных исследований новый прием -
вивисекцию, или живосечение.
      К числу наиболее важных достижений XVII-XVIII вв. относится
сформулированное французским философом, математиком, физиком и
физиологом Рене Декартом представление об "отраженной деятельно-
сти организма". Декарт, используя такие факты, как закономерно воз-
никающее при прикосновении к роговице мигание, выдвинул понятие о
рефлексе. По его представлению, в мозгу осуществляется механический
переход животных духов с одних нервов на другие, а затем отражение
от мозга (отсюда - рефлекс) как луч света от гладкой поверхности. От-
крытие Декарта определило дальнейшее развитие физиологии на мате-
риалистической основе и существенно поколебало идеалистические по-
нятия о механизмах поведения животных и человека.
      В связи с достижениями физики и химии на смену описательно-
анатомическому направлению в физиологии в эти годы пришли физиче-
ские и химические методы исследования. Так, итальянец Дж. Борелли
для объяснения движения животных использовал уже известные законы
механики, а для изучения движения крови в сосудах - законы гидравли-
ки.
      К первой половине XVIII в. относится начало развития физиоло-
гии в России, чему в немалой степени способствовало создание Петром
I в 1724 г. в Санкт-Петербурге Академии наук. Академического универ-
ситета и Академической гимназии. В Академии вопросами анатомии и
физиологии последовательно занимались Д. Бернулли, Л. Эйлер, И.
Вайтбрехт. Д. Бернулли измерил скорость движения крови в сосудах, И.
Вайтбрехт высказал предположение, что движение крови происходит не
только благодаря работе сердца, но и за счет сокращения стенок сосу-
дов.
      С 1738 г. физиологию как самостоятельную дисциплину начали
преподавать в Академическом (позже Санкт-Петербургском - Петро-
градском - Ленинградском - Санкт-Петербургском) университете.
      В эту эпоху в развитие физиологии внес значительный вклад М.
В. Ломоносов, хотя физиология и не составляла предмета его специаль-
ных занятий. В 1748 г. он сформулировал основной закон естествозна-
ния - закон сохранения материи и движения. Кроме того, физиология
обязана М. В. Ломоносову тем, что он в отчетливой форме высказал


                                  8


мысль об образовании теплоты в самом организме. Будучи убежденным
в материальной основе жизненных явлений, в том числе и ощущений,
М. В. Ломоносов задолго до европейских ученых сформулировал трех-
компонентную теорию цветного зрения. Исключительно важной яви-
лась и данная им же первая классификация вкусовых ощущений.
      В конце XVIII в. итальянский физик и естествоиспытатель Луи-
джи Гальвани (1737-1798) доказал существование в тканях "животного
электричества". Эти опыты совместно с результатами исследований К.
Маттеучи заложили фундамент для изучения природы основного фи-
зиологического явления - процесса возбуждения. Действию электриче-
ства на животный организм посвящена книга профессора Медико-
хирургической академии В. В. Петрова, первым открывшего превраще-
ние электричества в свет. В 1803 г. он опубликовал "Известия о гальва-
ни-вольтовских опытах", в которых целая глава была посвящена вопро-
су "о действиях гальвани-вольтовской жидкости на тела живых, особли-
во животных".
      Развитию этого направления значительно способствовали разра-
ботанные позже методы электрической стимуляции и механической
графической регистрации физиологических процессов. В разработку
этих методов и в теоретическое обоснование процесса биологических
электрических токов большой вклад внесли Э. Дюбуа-Реймон, предло-
живший, кроме того, индукционный аппарат, и Л. Германн.
      Во второй половине прошлого века для исследования функций
внутренних органов, особенно органов пищеварения, широкое распро-
странение получила экспериментально-хирургическая методика.
      Наряду с этим было начато изучение роли разных отделов голов-
ного и спинного мозга в регуляции физиологических.
      И. М. Сеченову и И. П. Павлову принадлежит заслуга создания
новых направлений не только в России, но и в мировой физиологии.
      И. М. Сеченов вошел в историю науки как "отец русской физио-
логии", мыслитель, впервые дерзнувший подвергнуть эксперименталь-
ному анализу самую сложную область природы - явление сознания. По
окончании в 1856 г. Московского университета И. М. Сеченов в связи с
отсутствием в российских медицинских учреждениях возможностей к
экспериментальной физиологической работе первые годы провел в ряде
зарубежных лабораторий.
      Наибольшую славу русской науке принесло открытие И. М. Сече-
новым (1862) торможения в центральной нервной системе. Тем самым
создавалась необходимость в новом этапе разработки рефлекторной
теории, определившей дальнейший ход развития учения о функции цен-
тральной нервной системы. Опубликование И. М. Сеченовым в 1863 г.


                                  9


гениального произведения "Рефлексы головного мозга" впервые ввело
физиологические основы в понимание психической деятельности. В
этой книге он писал, что все акты сознательной и бессознательной жиз-
ни по способу происхождения суть рефлексы.
       Выдающимся учеником И. М. Сеченова в Петербургском универ-
ситете был Н. Е. Введенский. Его имя по справедливости стоит в пер-
вом ряду имен физиологов России после И. М. Сеченова и И. П. Павло-
ва. Диапазон 40-летней научной деятельности Н. Е. Введенского исклю-
чительно широк - от исследования частных вопросов нервно-мышечной
физиологии до создания общей теории о единстве основных физиологи-
ческих процессов - возбуждения и торможения. При отведении токов
действия ему впервые с помощью телефона удалось прослушать ритми-
ку возбуждений в нерве. Сравнивая ритмы возбуждения в нерве и мыш-
це, он открыл явления оптимума и пессимума раздражения.
       Значительным достижением Н. Е. Введенского является его уче-
ние о парабиозе, возникновение которого он исследовал на нерве, мыш-
це, железах, спинном мозге. Это учение изложено в монографии "Воз-
буждение, торможение, наркоз" (1901). Согласно этому учению, между
двумя противоположно проявляющимися состояниями ткани - возбуж-
дением и торможением - существуют переходные стадии, которые свя-
зывают эти два процесса в одно динамически целое.
       На развитие отечественной и мировой физиологии огромное вли-
яние оказали работы И. П. Павлова - выдающегося представителя есте-
ствознания, создателя учения о высшей нервной деятельности живот-
ных и человека. Еще в самом начале своего творческого пути, исследуя
регуляцию и саморегуляцию кровообращения, И. П. Павлов установил
существование специальных нервов, одни из которых усиливают, дру-
гие - задерживают работу сердца, третьи - способны изменять силу сер-
дечных сокращений без изменения их частоты. И. П. Павлов объяснил
это явление свойством данных нервов менять функциональное состоя-
ние сердечной мускулатуры, уменьшая ее трофику. Тем самым был за-
ложен фундамент теории о трофической иннервации тканей, получив-
ший позже дальнейшее развитие в исследованиях Л. А. Орбели и А. Д.
Сперанского.
       Одновременно с изучением сердечно-сосудистой системы И. П.
Павлов исследовал физиологию пищеварения. Разработав и применив
целый ряд тонких хирургических методов, он, по существу, создал за-
ново физиологию пищеварения. Изучая динамику секреторного процес-
са желудочных, поджелудочной и слюнных желез, работу печени при
употреблении разной пищи, И. П. Павлов показал их способность при-
спосабливаться к характеру возбудительной секреции. В основе этих


                                 10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика