И. М. Сеченов распространил рефлекторный принцип действия нервной системы на любую, в том числе и высшую нервную деятельность организма. Он показал, что рефлекс отражает сложные, но материальные процессы, протекающие в центральной нервной системе во взаимодействии с внешней средой. И. М. Сеченовым предложены следующие положения:
1. Высшая деятельность организма в конечном итоге сводится к движению.
2. Всякое движение по своему происхождению есть рефлекс.
И. П. Павлов развил и экспериментально обосновал рефлекторную теорию. Он разделил все рефлексы по механизму образования на безусловные (врожденные) и условные (приобретенные).
Основные положения рефлекторной теории Павлов сформулировал в работе «Ответ физиолога психологам».
1. Принцип детерминизма, взаимообусловленности. Нет действия без причины, т.е. всякий рефлекторный акт является результатом действия раздражителя на организм.
2. Принцип анализа и синтеза. В центральной нервной системе постоянно происходит анализ сигналов, а так же синтез с формированием ответной реакции.
3. Принцип структурности. Любой процесс в нервной системе имеет определенную структурную организацию.
Морфологической основой любого рефлекса является рефлекторная дуга. Рефлекторная дуга – это путь прохождения рефлекторной реакции (нервных импульсов).
Рефлекторная дуга соматического (двигательного) рефлекса состоит из следующих звеньев:
1. Рецептор – воспринимает раздражение.
2. Афферентное нервное волокно.
3. Нервный центр.
4. Эфферентное нервное волокно.
5. Эфферентный или рабочий орган.
В ряде рефлекторных дуг имеется шестое звено – это нейрон обратной связи (обратная афферентация). Он реагирует на рефлекторный ответ и контролирует его. В соматической дуге выделяют нейроны, выполняющие определенные функции. В простейшей моносинаптической рефлекторной дуге 2 нейрона – чувствительный и двигательный. В простой полисинаптической дуге выделяют чувствительный нейрон, вставочный нейрон, исполнительный эфферентный нейрон
В дуге вегетативного рефлекса имеются следующие звенья:
1. Рецептор.
2. Афферентное нервное волокно.
3. Нервный центр – в больших рогах спинного мозга.
4. Преганглионарное нервное волокно.
5. Вегетативный ганглий.
6. Постганглионарное нервное волокно.
7. Исполнительный орган.
Нервные центры разных уровней центральной нервной системы связаны между собой.
Особенности нервной регуляции:
1. Большая скорость регулирующего воздействия, импульсы по рефлекторной дуге распространяются быстро.
2. Нервное волокно, идущее от нервного центра, заканчивается строго на определенном органе или эффекторе. Возможен быстрый самоконтроль и саморегуляция за счет нейронов обратной связи.
В организме нервная и гуморальная регуляции тесно связаны, образуют единую систему нейрогуморальной регуляции. Это обусловлено следующим:
1. Железы внутренней секреции имеют вегетативную регуляцию.
2. В гипоталамусе вырабатываются нейрогормоны, они регулируют деятельность гипофиза, поэтому в гипоталамо-гипофизарной системе происходит переключение нервных влияний на гуморальные.
3. Ряд гормонов желез внутренней секреции оказывают влияние на нервную систему – адреналин, норадреналин, тироксин.
4. Ряд местных гормонов – нейромедиаторы – играют роль передатчиков сигнала от одного нейрона к другому, изменяют протекание рефлексов.
Биологические и функциональные системы
Развитие физиологии в XIX-XX веках позволило осуществить глубинные механизмы, субмолекулярные процессы в организме. Было накоплено огромное количество аналитических данных о функциях клеток, тканей, органов и такой аналитический подход был оправдан и необходим.
Однако созрела необходимость объединить и систематизировать полученные данные для описания функций организма в целом. В 50-60 годы Берталанфи, используя кибернетический подход, разработал общую теорию биологических систем:
1. Принцип целостности. Невозможно свести свойства системы к простой сумме ее частей.
2. Принцип структурности. Любую биологическую систему можно описать через ее структуру.
3. Принцип иерархичности. Элементы системы подчинены друг другу сверху вниз, т.е. вышележащие компоненты управляют нижележащими.
4. Взаимосвязь системы со средой. Организм является открытой системой.
Берталанфи не выявил главного системообразующего фактора. Основные же системные закономерности живых организмов разработал П. К. Анохин.
В физиологии давно существует понятие физиологических систем – это комплекс морфологически и функционально объединенных органов, имеющих общие механизмы регуляции и выполняющих однообразные функции. Анохин установил, что в организме есть и другие системы, обеспечивающие поддержание параметров гомеостаза. Он назвал их функциональными системами.
Функциональная система – это совокупность органов и тканей, которые обеспечивают достижение цели в определенном виде жизнедеятельности. Эту цель он назвал полезно-приспособительным результатом. Им может быть тот или иной параметр гомеостаза, или результат поведения, удовлетворяющий биологической потребности, положительный результат социальной деятельности человека.
Полезно-приспособительный результат является тем фактором, который объединяет различные органы и ткани организма в единое целое – функциональную систему, причем, не по морфологическому признаку, а по функциональному. Поэтому в функциональную систему могут входить органы и ткани из разных функциональных систем. Функциональные системы могут быть как наследственными, так и формирующимися в процессе жизнедеятельности.
Если параметры полезно-приспособительного результата отклоняются от нормальных, возбуждаются рецепторы полезно-приспособительного результата. Импульсы от них по афферентным путям идут в нервный центр, регулирующий данный параметр. От нервного центра импульс поступает к исполнительным органам, обеспечивающим поддержание этого параметра, включается вегетативная и гуморальная регуляция. Если при этом полезно-приспособительный результат не приходит к норме, то импульсы от нервного центра поступают в кору больших полушарий. Возбуждаются определенные нейроны и включаются поведенческие регуляции. Изменяется целенаправленное поведение организма. В результате полезно-приспособительный результат приходит к исходному уровню. Кроме того, на полезно-приспособительный результат влияет обмен веществ, а с другой стороны и полезно-приспособительный результат воздействует на метаболические процессы.
Возрастные особенности формирования и регуляции физиологических функций.
В процессе развития организма происходят как количественные, так и качественные его изменения. В результате усложнения структуры появляются новые функции, например, мозг ребенка приобретает способность к абстрактному мышлению. В основе возрастных изменений лежат:
1. Гетерохронность или неравномерность созревания систем и органов.
2. Этапные возрастные скачки.
3. Акселерация, т.е. ускорение темпов биологического развития в определенные периоды.
Это обусловлено влиянием внешней среды, социальными факторами, урбанизацией жизни. На основе наблюдений за формированием функциональных систем в онтогенезе Анохин создал учение о системогенезе. Гетерохронность развития органов и систем хорошо видна на примере двигательного аппарата ребенка. Первоначально формируется рефлекс и двигательные единицы, обеспечивающие держание головы, затем обуславливающие способность сидеть, стоять, ходить.
Программа индивидуального развития выполняется за счет генетического аппарата. На определенных возрастных этапах происходит активация определенных генов, в результате включаются определенные функции организма и формируются новые функциональные системы. Это проявляется возрастным скачком или критическим периодом. Например, скачкообразное изменение структуры и функции органов, систем, которые наблюдаются в период полового созревания.
Акселерация – ускорение роста скелета, мышц, ускоренное половое созревание. Она связана с воздействием природной среды и социальных факторов на организм.
Формирование и развитие организма заканчивается к 20-ти годам. 20-55 (60) лет – зрелый возраст. В этот период функциональная активность органов и систем находится на одном уровне. С 65-70 лет – пожилой возраст – выраженные инволюционные перестройки: снижается основной обмен, нарушается метаболизм в клетках, что и определяет продолжительность жизни человека.
После 75 лет наступает старость, резко снижается активность процессов, появляются старческие болезни, например атеросклероз. Возраст более 90 лет называется периодом долгожительства.
Механизмы нейрогуморальной регуляции с возрастом изменяются. У новорожденных ограничено количество сложных безусловных рефлексов и нет условных. Нервная регуляция несовершенна, но клетки и органы высоко чувствительны к влиянию физиологически активных веществ. По мере роста совершенствуется рефлекторная деятельность центральной нервной системы. К первому году жизни формируются сложные рефлексы, обеспечивающие речь. Одновременно снижается чувствительность к физиологически активным веществам. У зрелого человека нейрогуморальная регуляция высоко организована. В старости отмечаются деструктивные изменения нервных окончаний, снижается количество рецепторов в клетках, снижается их восприимчивость к действию физиологически активных веществ.
В детском возрасте по В. Аршавскому выделяют следующие периоды:
1. Новорожденный – 7-8 дней.
2. Грудного вскармливания – 5-6 месяцев.
3. Смешанного питания – 6-12 месяцев.