шпоры по фчж. Тт Предмет цели, задачи и методы физиологии. Ее связь с другими медикобиологическими
 Скачать 149.49 Kb.
|
|
Тт 1.Предмет цели, задачи и методы физиологии. Ее связь с другими медико-биологическими дисциплинами. Физиология- наука о сущности живого, жизни в норме и при патологиях, то есть о закономерностях функционирования и регуляции биологических систем разного уровня организации, о пределах нормы жизненных процессов и болезненных отклонений. Цель физиологии — изучение физических и химических факторов. Задачей нормальной физиологии является глубокое изучение механизмов жизнедеятельности здорового человека с целью выявления причин и характера нарушений этих механизмов при разных заболеваниях. Физиология является теоретической основой медицины. Методы: 1. Наблюдение. Наблюдая за животным, исследователь не вмешивается в течение жизненных процессов. 2. Эксперимент может быть острым и хроническим: 1 – острый опыт осуществляется в условиях вивисекции (резать по живому) и позволяет изучить какую-то функцию за короткий промежуток времени. Недостатки: наркоз, травма, кровопотеря могут извратить нормальную функцию организма. 2 – хронический эксперимент позволяет в течение длительного времени изучать функции организма в условиях нормального взаимодействия его с окружающей средой. При хроническом эксперименте операция и изучение функций не проводятся одновременно. Операция является лишь подготовительным этапом (например, введение фистулы в желудок), а собственно исследования проводятся после выздоровления животных. Этот метод позволяет исследовать функции в условиях, максимально приближенных к естественным. Функции органов могут быть изучены не только в целостном организме, но и вне его, при искусственной их изоляции. Объектом исследования могут быть мышечные, нервные и другие клетки. По изменению биоэлектрической активности клетки судят о ее функции. 3. Наблюдение функций. Современные методы (УЗИ, компьютерная томография и др.) позволяют без ущерба для здоровья человека исследовать различные функции. 4. Метод моделирования. Функции отдельных органов и систем изучают с помощью искусственной модели, которая функционально близка к определенному органу или системе (искусственная почка, сердце, модель системы кровообращения). 2.Раздражение и раздражители. Адекватные и неадекватные раздражители. Классификация раздражителей. Раздражение — действие различных форм движения материи на организм или его органы, ткани и клетки. Разнообразные формы движения материи, производящие раздражение, называются раздражителями. Раздражители могут быть естественными, действующими на данную ткань в обычных природных условиях существования организма. К этим раздражителям данная ткань или орган приспособились в процессе фило- и онтогенеза. Такие раздражители называются адекватными. Например, для скелетной мышцы адекватными раздражителями, вызывающими ее возбуждение, будут волны возбуждения, притекающие к ней по двигательным нервам. В соответствии с качеством адекватного раздражителя и рецепторы разделяются на воспринимающие световые, звуковые, химические, тепловые, холодовые и другие раздражения. Раздражителями могут быть и такие изменения внешней или внутренней среды, к восприятию которых не приспособлены все рецепторы или только данный рецептор. Эти раздражители называются неадекватными, или инадекватными. К этой группе относятся механические, электрические и другие раздражители, которые могут при достаточной интенсивности вызвать возбуждение в любой клетке, ткани и органе при непосредственном действии на них. Из неадекватных раздражителей наибольшее значение для изучения физиологических свойств имеет электрический, ток. Его преимущества перед химическим или механическим раздражителем заключаются в том, что он, во-первых, легко и быстро дозируется по силе, длительности и характеру, во-вторых, вызывает возбуждение, не повреждая, и после прекращения раздражения не оставляет необратимых изменений в тканях, в-третьих, электрический ток образуется при возбуждении и поэтому его действие близко к природным механизмам возникновения и распространения возбуждения. На организм действуют следующие три группы раздражителей: 1. Физические — механические, температурные, электрические, световые — электромагнитные волны различной длины, видимые и не видимые глазом, инфракрасное и ультрафиолетовое излучение, радиоактивное. 2. Химические — кислоты, щелочи, соли, яды и т. д. 3. Биологические — животные, растения, микробы и вирусы как действующие на поверхность высокоорганизованных животных организмов, так и способные проникнуть внутрь организмов. 3.Эффекты действия постоянного тока на возбудимое образование В отличие от переменного тока, для которого характерно лишь раздражающее действие, постоянный ток вызывает два основных эффекта - раздражающий и поляризующий, который будет являться предметом дальнейшего рассмотрения. Закон физиологического электротона. При действии постоянного тока на возбудимую ткань возбудимость в области катода сперва повышается, затем понижается. В области анода возбудимость сперва понижается, затем. Для выяснения природы этих изменений необходимо рассмотреть изменения мембранного потенциала и уровня критической деполяризации в областях применения анода и катода. Первично поляризующий эффект постоянного тока связан с пассивной деполяризацией мембраны в области катода (происходит отталкивание анионов, обусловливающих отрицательный заряд внутренней стороны мембраны ) и гиперполяризацией в области анода ( обратное притягивание анионов ). В результате поляризующего действия постоянного тока в области катода происходит пассивная деполяризация, порог возбуждения снижается, а возбудимость возрастает. Эти изменения пассивные, так как не связаны с изменением свойств мембраны. В дальнейшем происходит изменение уровня критической деполяризации, обусловленное инактивацией части натриевых каналов. При этом возрастает выходящий ток калия. В результате увеличения порога возбуждения возбудимость уменьшается. Эти изменения активные, так как отражают изменения натриевой и калиевой проводимости мембраны. Натриевая инактивация в области катода при длительном действии постоянного тока может достигать столь значительной величины, что развивается катотическая депрессия - полное исчезновение возбудимости. Поляризующее действие постоянного тока в области анода вызывает пассивную гиперполяризацию. Порог возбуждения повышается, возбудимость снижается. Эти изменения возбудимости пассивные. При длительном действии постоянного тока в области анода увеличивается потенциалзависимость натриевых каналов и снижается калиевая проводимость мембраны. В результате уровень критической деполяризации приближается к Е0 и возбудимость возрастает. Эти изменения - активные. 4.Законы раздражения (силы-длительности, градиента силы, оптимума и пессимума частоты). Реакция клеток, тканей на раздражитель определяется законами раздражения. 1. Закон силы-длительности. Между силой и длительностью действия раздражителя имеется определенная взаимосвязь. Чем сильнее раздражитель, тем меньшее время требуется для возникновения ответной реакции. Зависимость между пороговой силой и необходимой длительностью раздражения отражается кривой силы-длительности. По этой кривой можно определить ряд параметров возбудимости. 2. Закон градиента или аккомодации. Реакция ткани на раздражение зависит от его градиента, Т.е. чем быстрее нарастает сила раздражителя во времени тем быстрее возникает ответная реакция. При низкой скорости нарастания силы раздражителя растет порог раздражения. Поэтому если сила раздражителя возрастает очень медленно, возбуждения не будет. Это явление называется аккомодацией. 3. Закон оптимума пессимума Если постепенно увеличивать частоту раздражения, то амплитуда тетанического сокращения растет. При определенной частоте она станет максимальной. Эта частота называется оптимальной. Дальнейшее увеличение частоты раздражения сопровождается снижением силы тетанического сокращения. Частота, при которой начинается снижение амплитуды сокращения, называется пессимальной. При очень высокой частоте раздражения мышца не сокращается (рис.). Понятие оптимальной и пессимальной частот предложил Н.Е.Введенский. Он установил, что каждое раздражение пороговой или сверхпороговой силы, вызывая сокращение, одновременно изменяет возбудимость мышцы. Поэтому при постепенном увеличении частоты раздражения, действие импульсов все больше сдвигаются к началу периода расслабления, т.е. фазе экзальтации. При оптимальной частоте все импульсы действуют на мышцу в фазе экзальтации, т.е. повышенной возбудимости. Поэтому амплитуда тетануса максимальна. При дальнейшем увеличении частоты раздражения, все большее количество импульсов воздействуют на мышцу, находящуюся в фазе рефрактерности. Амплитуда тетануса уменьшается. Одиночное мышечное волокно, как и любая возбудимая клетка, реагирует на раздражение по закону "все или ничего". Мышца подчиняется закону силы. При увеличении силы раздражения, амплитуда сокращения ее растет. 5. Понятие о рефрактерности и экзальтации. Рефрактерность – способность ткани терять или снижать возбудимость в процессе возбуждения. При этом в ходе ответной реакции ткань перестает воспринимать раздражитель. Во время развития полной деполяризации и инверсии заряда возбудимость падает до 0. Время, в течение которого отсутствует возбудимость, называется периодом абсолютной рефрактерности. В это время даже очень сильный раздражитель не может вызвать возбуждение ткани. В фазе восстановления МП возбудимость также начинает восстанавливаться, но она еще ниже исходного уровня. Время восстановления ее от 0 до исходной величины называется периодом первичной относительной рефрактерности. Ткань может ответить возбуждением только на сильные, надпороговые, раздражения. Вслед за периодом относительной рефрактерности наступает короткий период экзальтации – повышенной (по сравнению с исходной) возбудимости. По времени он соответствует процессу реполяризации. Заключительный этап одиночного цикла возбуждения – повторное снижение возбудимости ниже исходного уровня (но не до 0), называемое периодом вторичной относительной рефрактерности. Он совпадает с развитием гиперполяризации мембраны. Возбуждение может возникнуть только в том случае, если сила раздражения значительно превысит пороговую. После этого возбудимость восстанавливается, и клетка готова к осуществлению следующего цикла возбуждения. 6.История изучения и способы регистрации биоэлектрических явлений (Гальвани, Маттеучи) Попытка последовательной разработки учения о «животном электричестве» сделана Л. Гальвани в его известном «Трактате о силах электричества при движении» (1791). Занимаясь изучением физиологического влияния разрядов электрической машины, а также атмосферного электричества во время грозовых разрядов, Гальвани в своих опытах использовал препарат задних лапок лягушки, соединенных с позвоночником. Подвешивая этот препарат не медном крючке к железным перилам балкона, он обратил внимание, что когда лапки лягушки раскачивались ветром, то их мышцы сокращались при каждом прикосновении к перилам. На основании этого Гальвани пришел к выводу, что подергивания лапок были вызваны «животные электричеством», зарождающимся в спинном мозгу лягушки и передаваемым по металлическим проводникам (крючку и перилам балкона) к мышцам лапки. С изобретением в 20-х годах XIX столетия гальванометра (мультипликатора) и других электроизмерительных приборов физиологи получили возможность точно измерять электрические токи, возникающие в живых тканях, посредством специальных физических приборов. С помощью мультипликатора К. Маттеучи (1838) впервые показал, что наружная поверхность мышцы заряжена электроположительно по отношению к ее внутреннему содержимому и эта разность потенциалов, свойственная состоянию покоя, резко падает при возбуждении. Маттеучи произвел также опыт, известный под названием опыта вторичного сокращения: при прикладывании к сокращающейся мышце нерва второго нервно-мышечного препарата его мышца тоже сокращается. Опыт Маттеучи объясняется тем, что возникающие в мышце при возбуждении потенциалы действия оказываются достаточно сильными, чтобы вызвать возбуждение приложенного к первой мышце нерва, а это влечет за собой сокращение второй мышцы. Под электроэнцефалографией понимают запись биоэлектрических явлений, протекающих в головном мозге, преимущественно в коре больших полушарий. Достаточно широкое распространение получил метод исследования электрической активности мышц - электромиография. Методы электрического раздражения органов и тканей. Существенной вехой в развитии физиологии было введение метода электрического раздражения органов и тканей. Живые органы и ткани способны реагировать на любые воздействия: тепловые, механические, химические и др. Электрическое раздражение по своей природе близко к «естественному языку», с помощью которого живые системы обмениваются информацией. 7.Возбудимость и возбуждение. Возбудимые ткани. Значение процессов возбуждения в деятельности живых образований. Возбудимость — способность органа или ткани живого организма приходить в состояние возбуждения при действии раздражителей из внешней среды или изнутри организма. Возбуждение — это изменение уровня обмена веществ, характерного для состояния так называемого покоя, при действии внешних или внутренних раздражителей. При возбуждении живая система переходит из состояния относительного физиологического покоя к состоянию физиологической активности. В основе возбуждения лежат сложные физико-химические процессы. Мерой возбуждения является сила раздражителя, которая вызывает возбуждение. Возбудимые ткани обладают высокой чувствительностью к действию слабого электрического тока (электрическая возбудимость), что впервые продемонстрировал Л. Гальвани. 4 свойства: возбудимость, проводимость, рефрактерность, лабильность. Для мышечной ткани характерна также сократимость. Основная функция нервных волокон – передача нервного импульса. Нервные волокна представляют собой отростки нейронов. Существует 2 основных вида волокон: миелиновые и безмиелиновые. Миелиновые нервные волокна, в отличие от безмиелиновых, покрыты одним или несколькими слоями клеток. Эта оболочка защищает волокно от повреждения, способствует его питанию, а также намного увеличивает скорость передачи нервного импульса. Через равные промежутки (в среднем через 1 мм) миелиновая оболочка прерывается, оставляя небольшие участки отростка нервной клетки – перехваты Ранвье. В миелиновых волокнах импульс возникает только в перехватах Ранвье. При возбуждении каждый следующий перехват усиливает нервный импульс, а потому он не только не затухает в процессе передачи, но может «перепрыгивать через один или несколько перехватов. Это ведет к очень быстрому движению импульса по нервному волокну. В безмиелиновых волокнах нервный импульс распространяется волнообразно, последовательно возбуждаются небольшие участки размером в несколько микрометров. Возбуждение распространяется гораздо медленнее, чем по миелиновым волокнам. 8.Волна возбуждения. Характеристика отдельных ее компонентов. Термин «потенциал действия» используется в литературе одновременно как синоним и «волны возбуждения». Потенциа́л де́йствия — волна возбуждения, перемещающаяся по мембране живой клетки в виде кратковременного изменения мембранного потенциала на небольшом участке возбудимой клетки (нейрона или кардиомиоцита), в результате которого наружная поверхность этого участка становится отрицательно заряженной по отношению к внутренней поверхности мембраны, в то время, как в покое она заряжена положительно. Потенциал действия является физиологической основой нервного импульса. Благодаря работе «натрий-калиевого насоса» концентрация ионов натрия в цитоплазме клетки очень мала по сравнению с окружающей средой. При проведении потенциала действия открываются потенциал-зависимые натриевые каналы и положительно заряженные ионы натрия поступают в цитоплазму по градиенту концентрации, пока он не будет уравновешен положительным электрическим зарядом. Вслед за этим потенциал-зависимые каналы инактивируются и отрицательный потенциал покоя восстанавливается за счёт диффузии из клетки положительно заряженных ионов калия, концентрация которых в окружающей среде также значительно ниже внутриклеточной. При трансмембранном способе регистрации возникает потенциал действия, состоящий из 3-х основных компонентов: 1 компонент: местный (локальный ответ); 2 компонент: пик (спайк); 3 компонент: следовые потенциалы (отрицательный и положительный). Спайк (пик) - самая постоянная часть. Он состоит из восходящего колена (фаза деполяризации) и нисходящего колена (реполяризация). Остальные компоненты изменчивы и могут отсутствовать. Местный (локальный) ответ возникает и продолжается до тех пор, пока раздражитель не достигнет пороговой величины. Если раздражитель (его сила) меньше 50-75 % пороговой величины проницаемость мембраны изменяется незначительно и равновесно для всех ионов (неспецифично). После достижения силы раздражителя 50-75 % начинает преобладать натриевая проницаемость, т. к. натриевые каналы освобождаются от ионов Са2+. Происходит снижение мембранного потенциала при достижении пороговой величины разность потенциалов достигает критического уровня деполяризации. 9.Механизм биоэлектрических явлений. Особенности проницаемости мембраны, ионные каналы. Биоэлектрические явления в тканях - это разность потенциалов, которая возникает в тканях в процессе нормальной жизнедеятельности. Эти явления можно регистрировать, используя трансмембранный способ регистрации. При этом один электрод располагается на наружной поверхности клетки, другой - на внутренней. Биоэлектрические явления обусловливают возникновение возбуждения и его проведение по нервным волокнам, являются причиной процессов сокращения мышечных волокон скелетных, гладких и сердечных мышц, выделительной функции железистых клеток и т.д. Биоэлектрические явления лежат в основе процессов всасывания в желудочно-кишечном тракте, в основе восприятия вкуса, запаха, в основе деятельности всех анализаторов и т.д. Нет физиологического процесса в живом организме, который в той или иной форме не был бы связан с биоэлектрическими явлениями. Перераспределение этих ионов и их транспорт, постоянно имеющие место в процессе жизнедеятельности, - вот причина возникновения биоэлектрических явлений. Механизм возникновения потенциала действия обусловлен последовательно изменяющейся во времени проницаемостью мембраны для ионов. Восходящая фаза потенциала действия связана с повышением проницаемости для ионов натрия благодаря все увеличивающемуся количеству открываемых натриевых каналов. Последующая смена активации натриевых каналов на их инактивацию приводит к снижению проницаемости для ионов натрия и возрастанию проницаемости для ионов калия, что приводит к реполяризации мембраны и появлению ее потенциала покоя. В гладких мышцах в отличие от нервных клеток и скелетных мышц в генезе восходящей фазы потенциала действия ведущая роль отводится повышению проницаемости для ионов кальция. В мышце сердца сохранение потенциала действия на определенном уровне (плато потенциала действия) также обусловлено повышением проницаемости мембраны для ионов кальция. Можно различать два типа проявления электрической активности: 1) потенциалы покоя (ПП), то есть разности потенциалов между внутриклеточным содержимым и внешней средой (они регистрируются, когда один микроэлектрод вводится внутрь клетки, а другой находится снаружи поверхностной мембраны; их величина обычно составляет несколько десятков милливольт); 2) потенциалы действия (ПД), то есть изменения ПП при процессе возбуждения. Ионные каналы мембраны - это маленькие белковые трубочки разного диаметра, вставленные в клеточную м. |