Организм человека как единая биологическая система и регуляция его деятельности

Совершенное устройство животного организма связано с координацией всех физиологических процессов, которая изменяется в нормальных условиях соот­ветственно текущим потребностям организма. Эти потребности обеспечиваются деятельностью физиологических систем, функции которых строго интегрирова­ны. Основными системами, определяющими регуляцию этих функций, являются:

- соматическая нервная система";

- вегетативная нервная система² (симпатическая и парасимпатическая);

- система интероцепторов (нервные окончания во внутренних органах);

- медиаторы (биогенные нейроактивные вещества);

- гормоны, метаболиты, ферменты³;

- триггеры (пусковые механизмы).

Всё это вместе взятое и составляет нейрогуморальную регуляцию⁴ физиоло­гических процессов, в основе которой и лежит синтез нервных и химических факторов.

Существуют так называемые барьерные механизмы, которые регулируют пе­реход физиологически необходимых веществ во внутреннюю среду клеток и ор­ганов, и таким образом реализуется действие гуморальных факторов. Академик Д.С. Штерн выделила барьеры: сосудисто-тканевой и кровемозговой, последний регулирует и защищает относительное постоянство состава и свойств внутрен­ней среды мозга.

В процессе длительной эволюции животного организма создалось относи­тельное ПОСТОЯНСТВО физиологических функций, основное назначение кото­рых состоит в АДЕКВАТНОЙ АДАПТАЦИИ к постоянным изменениям внеш­ней среды. Соответственно последним происходит изменение внутренних регуляторных механизмов. Таким образом, в процессе эволюционного отбора воз­никли регуляторные механизмы, способствующие нормальной организации фи­зиологических процессов, которые находятся в основе ГОМЕОСТАЗА, т.е. по­стоянства внутренней среды. Последняя оказывает влияние и на генный аппарат.

Важным элементом регуляции функций является сохранение ПОТЕНЦИАЛЬ­НОЙ реактивной способности организма на случай нового изменения внешних условий. В этом суть, собственно говоря, физического воспитания человека.

Наиболее эффективным является АУТОРЕГУЛЯЦИЯ физиологических про­цессов. Основным регулятором жизнедеятельности организма считаются функции нервной системы. Особенно это относится к двигательной деятельности: так, пере­резка нервов, идущих к мышцам, вызывает паралич соответствующей двигатель­ной функции. Немаловажна роль химических превращений в деятельности нерва.

Упомянутые выше барьеры обладают двойной функцией: регуляторной и за­щитной. Первая определяет переход из крови в клетку только тех веществ, которые являются необходимыми для нормальной функции. Вторая предохраняет клетку от попадания в неё чуждых веществ. Например, желчные пигменты постоянно нахо­дятся в крови, но они являются чуждыми для мозга и поперечно полосатых мышц.

Выполнение любой деятельности животного организма, будь это погоня за добычей или спасение от хищника, равно как и всякая активность человека (про­фессиональная, социальная, бытовая, спортивная и т.д.) - требует расходования энергии. Постоянное накопление энергии и сохранение её относительного посто­янства происходит в первую очередь за счёт функций так называемых жизнеобес­печивающих систем (сердечно-сосудистой и дыхательной). Впрочем, все систе­мы являются жизненно необходимыми. Так вот, сердечно-сосудистая система разносит питательные вещества органам и способствует выведению из организ­ма продуктов их жизнедеятельности (шлаки), а дыхательная - доставляет кисло­род и выводит углекислоту. Пищеварительная система, печень, поджелудочная железа, почки, селезёнка - обеспечивают необходимыми веществами все органы животного организма. Есть ещё и система эндокринных желёз (гипофиз, шишко­видная, щитовидная, паращитовидная железы, надпочечники, половые железы), которые вырабатывают гормоны - для участия в гуморальной регуляции физио­логических процессов.

В основе влияния вегетативной нервной системы на различные физиологичес­кие процессы находится АНТАГОНИЗМ между симпатической и парасимпатичес­кой нервными системами. Экспериментально доказано, например, что раздраже­ние симпатического нерва на фоне утомления мышцы ведёт к значительному уси­лению её работоспособности. Раздражение блуждающего (парасимпатического) нерва ведёт к замедлению сердечного ритма, а при раздражении симпатического -к учащению ритма. Известно также, что симпатическая нервная система оказывает влияние на функциональное состояние центральной нервной системы и органов чувств (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание). Так возникло учение об адаптаци­онно-трофической функции нервной системы (трофо-питание).

Воздействие внешней среды через систему органов чувств трансформирует­ся в импульсы мозга, из которого они передаются к периферическим элементам вегетативной нервной системы. Эти импульсы в основном направляются в гипо­таламус (подбугорье - образование в мозге, состоящее из 48 ядер). Последний регулирует: 1) терморегуляцию; 2) деятельность сердечно-сосудистой системы; 3) водный и солевой обмен; 4) проницаемость сосудов и тканевых мембран; 5) белковый обмен; 6) углеводный обмен; 7) жировой обмен; 8) эндокринные функции половых желез; 9) работу желудочно-кишечного тракта; 10) мочеотде­ление; 11) дыхание; 12) постоянство внутренней среды; 13) процессы сна и бодр­ствования.

Всё это возможно лишь в том случае, если " сработают" интероцепторы, т.е.

нервные элементы во внутренних органах, чья роль состоит в центростремитель­ной передаче импульсов от периферии к центрам. Известны: 1) механорецепторы, или барорецепторы, воспринимающие изменения давления; 2) хеморецепторы, реагирующие на изменение химического состава и физико-химических свойств интимной среды клеток и органов; 3) терморецепторы - температурные; 4) осморецепторы, отвечающие за гипо- или гипертонические изменения внутренней сре­ды. И снова мы подчёркиваем мысль, что " тренировка" этих элементов под влия­нием хотя бы двигательной активности помогает поддерживать нормальное фун­кционирование всех физиологических систем организма.

Интересно влияние отдельных органов на функции различных физиологи­ческих систем - с помощью " метаболитов".

Метаболиты мозга угнетают и замедляют ритм сердца. Спинномозговая жид­кость и кровь, оттекающая от мозга, повышают работоспособность утомлённого нервно-мышечного аппарата. В малых дозах - усиливают желудочную секрецию, в больших - угнетают. В печени повышают количество гликогена и желчных пиг­ментов. Мочегонное действие усиливается.

Метаболитымышц: расширяются сосуды, повышая работоспособность утом­лённых мышц (особенно при глубоком утомлении), повышают мочеотделение.

Метаболиты лёгких: замедление и угнетение работы сердца, расширение со­судов, усиление мочеотделения.

Метаболиты желудка: в малых дозах - усиливают работу сердца, в больших -угнетают; повышают кроветворение.

Метаболиты печени: сужение или расширение сосудов, усиление мочеотде­ления.

Метаболиты почки: сужение или расширение сосудов, усиление работы серд­ца, повышение мочеотделения.

Таким образом, функционирование системы или отдельных органов находится под взаимным влиянием метаболитов других органов. Это и есть проявление нейрогуморальной регуляции физиологических процессов.

Немаловажную роль в этой регуляции играет состояние спинномозговой жид­кости (СМЖ), также являющейся своего рода барьером и питательной средой мозга. При мышечном утомлении установлено повышенное содержание ионов калия в СМЖ, при этом К в крови становится меньше, а количество Са увеличи­вается. Та же картина наблюдается при длительном голодании, при перегрева­нии. Все эти изменения влияют на функцию мозга - основы центральной нервной системы (ЦНС).

Основной механизм саморегуляции состоит в том, что развитие любого физи­ологического процесса создаёт в организме такие промежуточные процессы, npи которых одновременно развивается угнетение одних процессов и стимулирование других, противоположных. В этих промежуточных процессах может превапировать любой из следующих факторов: физический, физико-химический, химический, ферментативный, гуморальный, нейрогуморальный и нервный. Академик П.К.Анохин также отмечал, что само отклонение функций от нормы служит им­пульсом к возвращению нормы. Это и есть " золотое правило саморегуляции". Каж­дая линия регуляции функционирует по принципу обратной связи. " Отец киберне­тики" Н.Винер считал: " В многочисленных примерах так называемого гомеостаза мы встречаемся с тем фактом, что обратная связь участвует не только в физиологи­ческих явлениях, но и оказывается необходимой для продолжения жизни".

Интересно, что закон отклонения гомеостаза распространяется не на все ре­гулируемые функции, а лишь на три из них: способность живого к размножению; к адаптации; к регулированию потока энергии (обмен веществ). Последний явля­ется основным свойством живой системы. В то же время, чем выше способность к адаптации (а в основе её также лежат энергетические процессы), тем выше жиз­неспособность системы. Наконец, способность к размножению обеспечивает со­хранение вида.

Три основных свойства живого находятся в тесном взаимодействии. И по мере развития организма требуется поэтому постоянное увеличение мощностей этих систем, что ведёт к их саморазвитию.

В то же время известно, что отклонение гомеостаза создаёт группу опреде­лённых болезней, связанных, по мнению многих, с неблагоприятным влиянием факторов внешней среды. Вот пример: переедание - ожирение, сахарный диабет тучных, атеросклероз. А " стрессорная реакция"? Повышение или понижение тем­пературы окружающей среды, голод или жажда, физическое усилие или кровопотеря, инфекция или травма, эмоциональное перенапряжение или обездвижива­ние - всё это может быть причиной стрессорной реакции. Чтобы защитить себя от разрушения и гибели, организм вырабатывает ряд стереотипных защитных, приспособительных реакций (Г.Селье).

2. Воздействие природных и социально-экологических факторов на организм человека

В развитии болезней различают внешние и внутренние факторы.

Внешние факторы:

а) физические: механические (удары, уколы, растяжения) вызывают ушибы, переломы, раны и т.д.; температурные (высокая и низкая температура) -вызывают перегревание или охлаждение; лучистая энергия - рак щитовид­ной железы, болезни крови и др.; электрическая энергия вызывает различ­ные поражения - от ожогов до гибели организма; изменение атмосферного Давления (норма 760 мм. рт. ст.; чаще отмечается его резкое снижение -до 730 мм. рт. ст.) - опасно для лиц, имеющих заболевания сердечно-сосудис­той системы;

б) химические: яды органического (змеиный яд, спирт) и неорганического происхождения (ртуть, йод, свыше 4000 вредных веществ и соединений содержащихся в табачном дыме);

в) биологические: животные паразиты, растительные паразиты, вирусы, эпи демии туберкулёза и т.д.;

г) социальные: определяемые социальной структурой общества и её элемен тами (здоровый образ жизни, экономическая сфера, здравоохранение и др.)

д) недостаточная двигательная активность (гипокинезия). Ещё греческий философ Аристотель говорил: " Ничто так не истощает и не разрушает че­ловека, как продолжительное физическое бездействие". В настоящее вре­мя определено до 19 отрицательных эффектов гипокинезии, среди кото­рых здесь мы назовём 6 групп: снижение К/Са коэффициента в костях ухудшение проприоцептивной (в мышцах) чувствительности, снижение координации, общая детренированность и астения;

е) психогенные: обусловленные нарушениями процессов высшей нервной деятельности, к чему приводят часто социальные факторы (экономическое неблагополучие, профессиональная несостоятельность, демографическа; ситуации и др.).

Внутренние факторы:

1. Наследственность: более 1500 заболеваний передаётся по наследству. Бук­вально в последние годы обнаружены гены бронхиальной астмы, сахарно го диабета, расшифрован код человека.

2. Конституция - оказывается, что тип телосложения (нормостеник, гипер стеник, астеник) играет определённое значение в возникновении заболева ний. Так, известно, что гиперстеники " склонны" к ожирению, гипертонии сахарному диабету; астеники - к язвенной болезни желудка, заболеваниял нервной системы и нарушениям со стороны высшей нервной деятельности

3. Реактивность - способность организма определённым образом отвечать на воздействие обычных и болезненных раздражителей (общий адаптаци онный синдром - учение о стрессе Г.Селье).

4. Иммунитет - врождённая и приобретённая невосприимчивость к действик инфекционных агентов. Болезнь века-синдром приобретённого иммуно­дефицита, приобретающий характер эпидемии. В Брянской области заре­гистрировано несколько сотен ВИЧ-инфицированных людей.

5. Аллергия - повышенная и качественно изменённая чувствительность к дей­ствию аллергенов растительного и животного происхождения.

Все эти факторы достаточно подробно представлены в любом учебнике физи­ологии. Нам кажется более важной схема (табл. 2.1), представленная Н.М.Амосо­вым - академиком, профессором, доктором медицинских наук. В свои 80 лет, имея вживлённый кардиостимулятор, он ежедневно выполняет зарядку в виде 2-4 тыся чи движений! Такова его вера в оздоровительную силу физических упражнений.

Таблица 2.1

Факторы развития болезней у современного человека (по Н.М. Амосову)

В настоящее время, к сожалению, приходится доказывать тесную взаимосвяз\ физической и умственной деятельности человека. К умственным можно отнеси многие виды труда, которые значительно различаются по организации рабочей процесса, распределению нагрузки, степени нервно-эмоционального напряжения Условно различают группы:

1. Труд инженеров, экономистов, бухгалтеров, работников канцелярий, тре бующий преимущественно напряжения мыслительных процессов и выпол няемый по определённому плану.

2. Управленческий характер труда - типичен для руководителей, преподава телей: неравномерность нагрузки, принятие нестандартных решений, кон фликтные ситуации.

3. Научные работники, писатели, артисты: нерегламентированный график колебания (повышение) нервно-эмоционального напряжения (НЭН).

4. Операторский труд: ответственность и высокое НЭН.

5. Труд с большой нагрузкой на мелкие группы мышц: напряжение отдель ных анализаторов и функций внимания (наборщики, контролёры и др.).

6. Труд медицинских работников: большая ответственность, дефицит инфор мации, сложности взаимоотношений, высокое НЭН.

7. Освоение новых знаний требует напряжения памяти, внимания, мыслитель ных процессов, нужных для восприятия и воспроизведения новой инфор мации.

Мышечное утомление является нормальным физиологическим состоянием выработанным в ходе эволюции как биологическое приспособление, предохраня ющее организм от перегрузки. Умственная же работа -достижение природы к высоких ступенях её развития, и организм человека ещё не успел к ней адаптиро ваться. Поэтому наступление нервного (умственного) утомления, в отличие от фи зического (мышечного), не приводит к автоматическому прекращению работы, i лишь вызывает перевозбуждение, невротические сдвиги, которые, накапливаясь приводят к заболеванию. Так, число неврозов в мире за последние 80 лет увеличи лось в 28 раз, а смертность от ишемической болезни среди мужчин 35-44 лет воз росла на 60%. " Болезни цивилизации" особенно часты у работников интеллект): ального труда (малоподвижный труд, эмоциональные перегрузки). Работающий мозг потребляет значительно больше кислорода, чем другие ткани тела - до 20% общего баланса. При чтении трудной книги после первых 8 страниц выделение углекисло ты повышается на 12%, после 16 страниц - на 20%, а после 32 - на 35%.

При мыслительной работе сосуды мозга перенаполняются кровью, сужаются сосуды конечностей, расширяются сосуды внутренних органов, т.е. обратная кар тина, характерная для мышечной деятельности. При появлении НЭН резко стра дает сердечно-сосудистая система: увеличивается частота сердечных сокраще ний и артериальное давление, нарушается терморегуляция (потоотделение уве

личивается). Утомление нарастает и при неудовлетворённости работой. Функци­ональное утомление сначала бывает частичным, компенсированным. Косилов С. А. так описывает признаки утомления при умственном труде (табл. 2.2).

Таблица 2.2 Внешние признаки интеллектуального утомления

От мало работающей мышечной системы в головной мозг поступает ограни­ченный поток информации, что приводит к ослаблению возбудительного процесса и торможению в определённых зонах коры больших полушарий. А ведь при ис­пользовании различных комбинаций мышечных групп в кору мозга можно напра­вить 7, 1 • 10¹⁷⁰ импульсов, что значительно повышает тонус корковой деятельности.

Высокая работоспособность обеспечивается только в том случае, если жизнен­ный ритм правильно согласуется с индивидуальными биоритмами человека. Су­ществуют суточные ритмы, в процессе которых изменяется более 50 функций орга­низма. В период бодрствования максимального значения достигают показатели сердечно-сосудистой, эндокринной, мышечной, выделительной и других систем, тогда как ночью в основном возникают процессы восстановления. Наибольшая работоспособность и активность - в 8-12 ч., затем некоторый спад - в 12-16 ч., подъём вечером - в 16-22 ч., резкое снижение ночью - с 22 до 8 ч. утра. " Жаво­ронки" активны с 9 до 14 ч., " совы" - после 18 ч., поздно отходят ко сну, поздно встают заторможенными, нередко с головной болью. Расхождение в биоритмах может достигать 6 ч., и это неблагоприятно для здоровья, " Совы" формируются в результате жизненного уклада: известно, что среди крестьян " сов" нет.

К.К.Платонов так характеризует переутомление (табл. 2.3).

Таблица 2.3