Общее понятие о физиологии. Основы анатомии и физиологии нервной системы человека

Выше мы уже говорили о том, что генеральный принцип технологии полиграфных проверок заключается в соединении динамики скрытно протекающих в ответ на предъявленный стимул психических процессов с анализом параллельно развивающихся и доступных объективной реги­страции физиологических процессов.

Отсюда следует, что специалист-полиграфолог должен ориентироваться как в базовых пси­хологических категориях и законах, имеющих отношение к полиграфным проверкам, так и в ос­новах тех физиологических процессов, которые объективно регистрируются в процессе инструмен -талъной «детекции лжи».

В соответствии с высказанным тезисом данный раздел курса будет посвящен изложению того необходимого объема знаний по физиологии человека, владение которым отличает квалифициро­ванного полиграфолога от дилетанта, рассматривающего возникновение физиологических реак­ций в ответ на предъявленный в ходе полиграфной проверки стимул как нечто, что «таинствен­ным образом» развивается в «черном ящике» человеческого тела.

С учетом того, что подавляющее большинство полиграфологов традиционно не имеет базо­вого медицинского или психологического образования, мы стремились, с одной стороны, предста­вить физиологическую тематику в максимально упрощенной форме, а с другой — пытались не опуститься при изложении физиологических основ полиграфных проверок до банальной прими­тивизации учебного материала.

Поскольку физиология человека как научная дисциплина неразрывно связана с анатомией (наукой, изучающей строение тела человека, его органов и систем), то мы были вынуждены при изложении той или иной физиологической тематики дополнять ее хотя бы в минимальном объеме соответствующими сведениями из курса анатомии.

Итак, физиология человека (от греч. physis — природа, logos — учение) — наука, изучающая закономерности функционирования человеческого организма в целом, а также функции его от­дельных структур (систем, органов, тканей, клеток).

При этом физиология изучает не только функции структур, но и механизмы их регуляции, направленные на адаптацию организма человека в соответствии с динамикой его биологических потребностей к меняющимся условиям окружающей среды.

Центральным свойством любого организма является обмен веществ. И в одноклеточном, и в многоклеточном организме, вплоть до сложного организма высших животных и человека, обмен веществ представляет собой основу жизни. С прекращением обмена веществ наступает смерть. Поэтому физиология рассматривает человека как чрезвычайно сложный механизм, един­ственным назначением которого является поддержание собственного гомеостаза¹ (посто­янных внутренних условий существования организма, таких, например, как температура тела, артериальное давление или содержание кислорода в крови).

В процессе обмена веществ происходит высвобождение энергии, необходимой для жизнедея­тельности организма.

В организме человека при распаде сложных питательных веществ или их элементов на более простые выделяется энергия. Эта выделившаяся энергия используется организмом для совершения работы, поддержания деятельности отдельных систем органов, а также для ассимиляторных процессов, т. е. процессов синтеза в организме необходимых ему сложных веществ и создания элементов тканей².

Процессом, противоположным ассимиляции, является диссимиляция, т. е. разрушение и рас­пад сложных веществ и элементов тканей.

Оба процесса в живом организме тесно связаны друг с другом: не может быть ассимиляции без диссимиляции и, наоборот, диссимиляции без ассимиляции.

В детстве, когда идет усиленный рост, то ассимиляция преобладает над распадом — диссими­ляцией. В старости же, наоборот, распад, т. е. диссимиляция начинает преобладать над ассимиля­цией.

В организме человека всегда идет непрерывный процесс разрушения тканей. Так, например, постоянно отмирают клетки верхнего слоя слизистой оболочки кишечника. Место этих отмер­ших клеток занимают новые полноценные клетки, постоянно развивающиеся в слизистой обо­лочке кишечника.

Непрерывному обновлению подвергается и наша кровь. Например, эритроциты, перенося­щие в крови кислород, живут всего около 130 дней. В течение каждых 130 дней красные кровяные тельца разрушаются и замещаются новыми. В течение жизни человека кровь полностью обнов­ляется много раз.

Такому же непрерывному обновлению подвергается и наша кожа, у которой верхние слои клеток беспрерывно подвергаются ороговению, отмирают, слущиваются и заменяются новыми клетками.

Человеческая жизнь возможна лишь в том случае, если из внешней среды непрерывно посту­пают в организм кислород и питательные вещества, а в окружающую среду отдаются продукты диссимиляции, образующиеся в процессе жизнедеятельности организма, причем процессы обмена веществ протекают в гомеостатическом коридоре.

Гомеостаз целостного организма не является простой суммой реакций, направленных на под­держание отдельных параметров гомеостаза. Между системами регуляции отдельных парамет­ров гомеостаза имеются сложные иерархические взаимодействия. При этом учитывается то, что какие-то гомеостатические параметры могут иметь в определенный момент большее значение для обеспечения жизнедеятельности человеческого организма в целом, в то время как изменение других параметров является в данном случае менее существенным. Например, в состоянии покоя на посто­янном уровне поддерживается артериальное давление, однако при получении сильной физической нагрузки в первую очередь возникает необходимость полноценного снабжения мышц кровью. Дея­тельность сердца поэтому резко усиливается, что в свою очередь приводит к повышению артери­ального давления. Это означает, что на какой-то промежуток времени в системе гомеостатического приоритета угнетается деятельность механизма, направленного на поддержание стабильного уровня артериального давления.

В организме человека существует своеобразная иерархичность биологической значимости функций отдельных органов и систем. Это приводит к тому, что в определенных условиях некото­рые системы должны продолжать функционировать даже в случае резкого нарушения других важнейших параметров гомеостаза. Например, для обеспечения нормального функционирования центральной нервной системы (ЦНС) требуется постоянное поступление с кровью большого количества кислорода и питательных веществ. Если в результате кровопотери поступление этих соединений резко снижается, то кровоток перераспределяется таким образом, чтобы обеспечить (насколько это возможно) продолжение нормальной деятельности ЦНС, при этом в других орга­нах местный гомеостаз может нарушаться.

К регуляторным³ механизмам, в совокупности обеспечивающим гомеостаз организма, тради­ционно относят локальный, гуморальный и нервный механизмы регуляции.

Локальный механизм регуляции обеспечивает сохранение гомеостаза в пределах изолиро­ванного органа, в то время как гуморальный и нервный механизмы регуляции обеспечивают сохранность целостного организма.

В качестве примера локальной регуляции можно привести защитную функцию лейкоцитов (бе­лых клеток крови), связанную с обезвреживанием инфекционных агентов. Так при попадании инфек­ции в порезанный палец лейкоциты оказывают на инфекционный фактор токсическое воздействие, нормализуя состояние тканей в области пореза.

Гуморальный механизм регуляции заключаются в том, что определенные биологически ак­тивные соединения (например гормоны коры надпочечников) выделяются во внешнюю среду железами внутренней секреции, а затем разносятся кровью по всему организму, оказывая специ­фический генерализованный эффект.

Ведущую роль в обеспечении взаимосвязи между отдельными частями организма и в обеспе­чении его деятельности в целом играет нервная система. Именно нервная система осуществляет наиболее совершенную регуляцию функций отдельных органов и систем организма, а также ком­плексную адаптацию организма человека к постоянно меняющимся условиям внешнего мира.

В механизме нервной регуляции различают два вида рефлексов⁴: безусловные, которые явля­ются врожденными, и условные, которые приобретаются прижизненно на основе индивидуаль­ного опыта.

Нервная регуляция осуществляется по принципу рефлекторной дуги (пути, по которому идет возбуждение при осуществлении рефлекса). Рефлекторная дуга начинается рецептором, от кото­рого в тот или иной нервный центр идут афферентные (центростремительные) нервные волокна. Из нервного центра к органу (эффектору) командный сигнал поступает по эфферентному (цент­робежному) нервному волокну (рис. 4.1). Нервный путь регуляции отличается от гуморального

СПИННОЙ

Белое МОЗГ __ Серое

вещество

Рис 4.1. Схема рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса

³ Под регуляцией в физиологии понимают минимизацию отклонений в деятельности систем и органов, оптимизацию их деятельности.

^л Рефлекс — это ответная реакция организма на экзогенное (внешнее) или эндогенное (внутреннее) раздра­жение рецепторов (нервных окончаний, приспособленных к восприятию раздражений определенного вида), осуществляемая через центральную нервную систему.значительно большей скоростью оказания адаптирующего влияния, а также возможностью ока­зывать воздействие на строго определенный орган.

Сложный организм представляет собой единое целое. Целостность организма, находящегося во взаимодействии с окружающей средой, обеспечивается, прежде всего, нервной системой и ее ведущим отделом — корой головного мозга. Кора головного мозга весьма тонко и точно улавлива­ет изменения внешней среды, а также внутреннего состояния организма и своей деятельностью обеспечивает приспособление организма к окружающей среде.

В последующем изложении избранной физиологической тематики мы, согласно традиции, будем рассматривать деятельность различных органов и систем отдельно, однако надо всегда помнить, что это делается лишь с целью облегчения их изучения. В нормальном же целостном организме все органы тесно связаны между собой, находятся в сложном взаимодействии, объеди­нены в одно целое не только структурно, но и функционально.

В этом разделе мы последовательно рассмотрим деятельность нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем (поскольку динамику активности именно этих систем анализирует специ-алист-полиграфолог), далее мы обсудим кожно-гальваническую реакцию (КГР) с точки зрения ее использования в процессе инструментальной «детекции лжи». В заключение раздела мы дадим общее понятие о функциональном состоянии.

Итак, обратимся теперь в соответствии с данным планом к изложению особенностей анато­мического строения и функционирования нервной системы человека.

Нервная система человека построена из огромного количества разнообразных клеток. Ос­новной функциональной единицей нервной системы является нейрон (нервная клетка), который специально предназначен для приема, обработки, хранения и передачи информации в форме электрических импульсов.

Нейрон содержит в себе все структуры, ко­торые обеспечивают жизнедеятельность типич­ной клетки (рис, 4.2). Центральное положение в клетке занимает ядро, которое играет роль хра­нилища генетической информации организма. Кроме ядра в цитоплазме (внутренней среде клетки) содержится множество других структур (органелл). Так, на эндоплазматическом рети-кулуме закреплены рибосомы, которые в соот­ветствии с генетическим кодом участвуют в сбо­ре молекул белка, митохондрии осуществляют поддержание необходимого количества АТФ (аденозинтрифосфата) — основного источника энергии клетки и т. д. Цитоплазма и содержа­щиеся в ней органеллы отделены от окружаю­щей среды мембраной, имеющей сложное строе­ние.

Внешние формы нейронов чрезвычайно многообразны, однако основные части у всех ней­ронов являются стандартными. Любой нейрон (рис. 4.3) содержит сому (тело) и многочислен­ные отростки. Отростки подразделяются на ак­соны, через которые возбуждение передается

от одного нейрона к другому, и дендриты (от греч. дерево) через которые нейрон принимает ин­формацию через синапсы (от греч. контакт) от других нейронов. Необходимо отметить, что ней­рон обладает свойством внутренней односторонней проводимости, т. е. возбуждение в нем пере­дается только от дендрита к аксону.

Главное свойство нейрона — способность к возбуждению (генерации электрического им­пульса) и передаче возникшего возбуждения (импульса) другим нейронам, мышечным, желе­зистым и иным типам клеток.

В нейроне возбуждение развивается вслед­ствие процессов, происходящих на клеточной мем­бране, строение которой изображено на рис. 4.4.

Мембрана нейрона имеет многослойное строение: два слоя молекул белка, между кото­рыми находится слой молекул липидов (жиров). Толщина такой мембраны примерно в 10 тыс. раз тоньше человеческого волоса. В нейронную мембрану «вмонтированы» разного рода части­цы, которые пронизывают мембрану насквозь, образуя так называемые ионные каналы, через которые способны проходить ионы натрия, ка­лия, кальция, хлора и некоторые другие ионы. Другие частицы закреплены на внешней поверх­ности мембраны и включают в себя как белки, так и полисахариды. Эти структуры представ­ляют собой рецепторы, чувствительные к раз­личным химическим агентам, например гормо­нам или медиаторам (передатчикам возбуждения в нервной системе).

Центральную роль в возбуждении нейрона играют ионные каналы (рис. 4.5). Различают два вида ионных ка­налов: ионные насосы (помпы) и потенциалзависимые ка­налы. Ионные насосы работают постоянно, откачивая из цитоплазмы нейрона ионы натрия и закачивая внутрь клет­ки ионы калия. Эти насосы постоянно требуют энергии, од­нако, благодаря их работе в цитоплазме (внутри клетки) поддерживается разность ионных концентраций ионов на­трия и калия: внутри клетки концентрация ионов калия при­мерно в 25—30 раз превышает их концентрацию в межкле­точной среде. Концентрация ионов натрия вне клетки, на­против, примерно в 50 раз выше, чем внутри. Таким обра­зом, благодаря работе ионных насосов, между цитоплазмой и