Физиологические реакции и свойства целостного организма. Основные функциональные характеристики возбудимых тканей.

Введение в физиологию.

Физиология – наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Ф. делится на общую, частную и прикладную.

Общая Ф. включает сведения, касающиеся природы основных жизненных процессов, общих проявлений жизнедеятельности, таких как метаболизм органов и тканей, свойства биологических мембран и отдельных клеток, общие закономерности реагирования организма и его структур на воздействие среды – раздражимость, возбудимость, процессы возбуждения и торможения. Уровни организации, условия существования, т.е., явления, которые отличают живое от неживого.

Частная Ф. исследует свойства отдельных тканей, органов, закономерности объединения их в системы, а также физиологию человека.

Прикладная Ф. изучает закономерности проявлений деятельности организма в связи со специфическими задачами и условиями.

Ф. труда, Ф. спорта, Ф. питания, космическая Ф.

Ф. базируется на основах биологии, химии и физики. Тесно связана с другими науками: анатомией, биохимией, биомеханикой, ТиМФК. Является основой для клинических дисциплин, взаимодействует с гигиеной, психологией, фармакологией.

Ф. принято делить на нормальную и патологическую.

Методы физиологических исследований.

Ф. –экспериментальная наука, основным методом познания механизмов и закономерностей в ней является эксперимент.

Для глубокого проникновения в природу протекающих в организме процессов, доведения до молекулярного уровня нервной, мышечной или секреторной клетки используют аналитические исследования.

Кроме того существуют методы экстирпации с последующим наблюдением и регистрацией, метод трансплантации, фистульный метод, метод катетеризации, денервации, инструментальные методы.

Формы проведения физиологических экспериментов: острые, хронические, условиях изолированного органа.

Лекция 2

Физиологические реакции и свойства целостного организма. Основные функциональные характеристики возбудимых тканей.

Организм, являясь самостоятельной единицей живой материи, отвечает на внешние и внутренние воздействия как единое целое. Обладает способностью к саморегуляции и самовоспроизведению.

Основой жизнедеятельности организма является обмен веществ. Процессы синтеза(анаболизма) и распада

( катаболизма) совершаются в организме непрерывно. Источником получения энергии для организма ч. служат пищевые вещества.

Общим свойством живой материи является раздражимость. Раздражимость – способность под влиянием внешних воздействий изменять обмен веществ и энергии. Среди всех живых тканей выделяют возбудимые ткани ( нервную, мышечную и железистые), реакция которых на раздражение связана с возникновением специальных форм активности – электрических потенциалов.

Основными функциональными характеристиками возбудимых тканей являются возбудимость и лабильность. Возбудимость – свойство возбудимых тканей отвечать на раздражение процессом возбуждения. Этот процесс включает электрические, химические, ионные, тепловые изменения, а также специфические проявления: в нервных клетках – импульсы возбуждения, в мышечных – сокращение и напряжение, в железистых – выделение гормонов. Он представляет собой переход из состояния физиологического покоя в деятельное состояние. Для нервной и мышечной тканей характерна также способность передавать это активное состояние соседним участкам – т.е. проводимость.

Возбудимые ткани характеризуются двумя основными нервными процессами – возбуждением и торможением.

Торможение – это активная задержка процесса возбуждения. Возбуждение бывает местное и распространенное.

Для измерения возбудимости пользуются определением порога, т.е. минимальной величины раздражения, при которой возникает распространяющееся возбуждение. Чем выше порог, тем ниже возбудимость и наоборот. Порог возбуждения снижается при утомлении, при перетренированности. Повышается порог при выполнении физических упражнений оптимальной длительности и интенсивности.

Лабильность – скорость протекания процесса возбуждения в нервной и мышечной тканях. Мерой лабильности служит максимальное количество волн возбуждения(электрических потенциалов действия), которое может восприниматься тканью за 1 секунду. Лабильность характеризует скоростные свойства ткани. Она может повышаться под влиянием раздражителей, особенно у спортсменов при развитии качества быстроты.

Лекция по физиологии 3

Нервная и гуморальная регуляция функций

Регуляция различных функций у человека осуществляется 2 путями:

· гуморальным, через кровь, лимфу и тканевую жидкость этот путь медленный, неточный по принципу «Всем, всем, всем! »

· нервный – быстрый, точный.

В регуляции функций принимают участие особые вещества - нейропептиды, выделяемые гипофизом и нервными клетками спинного и головного мозга.

В настоящее время известно около сотни подобных веществ, которые являются осколками белков и, не вызывая сами возбуждения клеток, могут заметно изменять их функциональное состояние.

Рефлекторный механизм деятельности нервной системы

Рефлекс – это ответная реакция организма на внешнее раздражение, осуществляемая с участием нервной системы.

Нервный путь рефлекса называется рефлекторной дугой. В состав рефлекторной дуги входят:

1) рецептор – воспринимающее образование

2) чувствительный или афферентный нейрон, связывающий рецептор с нервными центрами

3) промежуточный (вставочный или ассоциативный) нейрон

4) эфферентный нейрон, связывающий нервные центры с периферией

5) рабочий орган, отвечающий на раздражение – мышца или железа.

Выполняя ответные реакции, нервные центры посылают команды к рабочему органу

(скелетной мышце) через эфферентные пути, которые выполняют роль, так называемых, каналов прямой связи. В свою очередь, в ходе осуществления рефлекторного ответа или после него рецепторы, находящиеся в рабочем органе, и другие рецепторы тела посылают в ЦНС информацию о результате действия. Афферентные пути этих сообщений – каналы обратной связи. Полученная информация используется нервными центрами для управления дальнейшими действиями, ее продолжением или изменением. Т.о. мы говорим не о дуге, а о рефлекторном кольце.

Гомеостаз

Внутренняя среда организма – это кровь, лимфа, межтканевая жидкость. Ее характеризует относительное постоянство – гомеостаз различных показателей. К таким постоянным показателям гомеостаза относятся температура внутренних органов и тела в пределах 36-37 градусов, кислотно-щелочное равновесие с рН 7, 4-7, 35, осмотическое давление крови (7, 6-7, 8 атм), величина гемоглобина в крови – 130-160г/л и др.

Гомеостаз это не статическое явление, а динамическое равновесие. Способность сохранять гомеостаз в условиях постоянного обмена веществ и значительных колебаний факторов внешней среды обеспечивается комплексом регуляторных функций организма. Эти процессы поддерживания динамического равновесия получили название гомеокинеза.

Степень сдвига показателей гомеостаза при существенных колебаниях условий внешней среды или тяжелой работе у большинства людей очень невелика.

Концентрация молочной кислоты из скелетных мышц поступает в кровь и во время бега на средние и длинные дистанции может снижаться до 7, 0 и даже 6, 9. Подъем в горы без кислородного прибора (Эверест) оказался под силу лишь нескольким спортсменам.

Это называется генетической нормой реакции.

Лекция 4

Проведение возбуждения

Проведение возбуждения по нервному волокну происходит сальтоторно

(прыжкообразно).т.е. от одного к другому перехвату Ранвье. Это дает экономичность проведения.

Во время развития потенциала действия мембрана полностью теряет возбудимость. Это состояние называют полной возбудимостью или абсолютной рефрактерностью. За ним следует относительная рефрактерность, когда потенциал действия может возникнуть лишь при очень сильном раздражении. Постепенно возбудимость восстанавливается до исходного уровня.

Физиология нервной системы

Лекция 5

Основные функции ЦНС

Вегетативные рефлексы

Вегетативные рефлексы с различных рецепторов внешней и внутренней среды: висцеро-висцеральные (дыхательно-сердечный рефлекс); дермо-висцеральные (при точечном массаже, иглоукалывании); с рецепторов глазного яблока (рефлекс Ашнера (урежение сердцебиений при надавливании на глазные яблоки); моторно-висцеральные (ортостатическая проба(учащение сердцебиений при переходе их положения лежа в положение стоя).

Эти рефлексы используются для оценки функционального состояния организма и особенно состояния ВНС.

Лимбическая система

Это ряд корковых и подкорковых структур, функции которых связаны с организацией мотивационно-эмоциональных реакций, процессами памяти и обучения. В состав лимбической системы входят участки лобной коры, поясная извилина, гиппокамп, гипоталамус, ядра таламуса, среднего мозга и ретикулярной формации. Между этими отделами существуют тесные прямые и обратные связи, образующие «лимбическое кольцо»

Лимбическая система участвует в регуляции пищевого и питьевого поведения, цикла сон-бодрствование, формировании памятного следа (отложение и извлечения из памяти), развитии агрессивно-оборонительных реакций, формирует положительные и отрицательные эмоции со всеми их компонентами. В лимбической системе найдены центры удовольствии и неудовольствия, беспричинной радости, беспредельной тоски, безотчетного страха.

Лекция 9

Лекция 10

Высшая нервная деятельность

Лекция 11

Нервно-мышечный аппарат

Фазы сокращения

Фазы расслабления.

Если интервалы между нервными импульсами короче, чем длительность одиночного сокращения, то возникает явление суперпозиции – наложение механических эффектов мышечного волокна друг на друга и наблюдается сложная форма сокращения – тетанус.

Различают 2 формы тетануса – зубчатый (при редком сокращении) и сплошной или гладкий тетанус при более частом раздражении, когда каждый следующий импульс попадает в фазу сокращения.

Режимы работы мышц.

Механическая работа, совершаемая мышцей, измеряется произведением поднимаемого веса (Р) на расстояние (h): А= Рh кгм При регистрации работы изолированной мышцы видно. Что чем больше величина груза, тем меньше высота, на которую его поднимает мышца.

Различают 3 режима работы мышц:

· Изотонический

· Изометрический

· Ауксотонический

Изотонический режим (режим постоянного тонуса мышцы) наблюдается при отсутствии нагрузки на мышцу, когда мышца закреплена с одного конца и свободно сокращается. Напряжение при этом в ней не изменяется. Р=0, А=0. Этот режим наблюдается у человека только для одной мышцы – мышцы языка.

Изометрический режим (режим постоянной длины мышцы) характеризуется напряжением мышцы в условиях, когда она закреплена с обоих концов или когда мышца не может поднять слишком большой груз. При этом h=0 и А=0. Этот режим наблюдается при сохранении заданной позы и при выполнении статической работы.

В этом случае в мышечном волокне все равно происходят процессы возникновения и разрушения мостиков между актином и миозином, т.е. тратится энергия на эти процессы, но отсутствует механическая реакция перемещения нитей актина вдоль миозина. Физиологическая характеристика такой работы заключается в оценке величины нагрузки и длительности работы.

Ауксотонический режим (смешанный режим) характеризуется изменением длины и тонуса мышцы, при сокращении которой происходит перемещение груза. В этом случае совершается механическая работа (А=Р h). Такой режим проявляется при выполнении динамической работы мышц даже при отсутствии внешнего груза, т.к. мыщцы преодолевают силу тяжести, действующую на тело человека.

Различают 2 разновидности этого режима: преодолевающий(концентрический) и уступающий (эксцентрический) режим.

Изучение работы мышц с различными нагрузками и в разном темпе позволило вывести закон средних нагрузок и среднего темпа движений: « Максимальную механическую работу мышца совершает при средних нагрузках и среднем темпе движений».

При высоких скоростях сокращения мышцы часть ее энергии тратится на преодоление сопротивления (растущего внутреннего трения и вязкости мышцы), а при низких скоростях – на поддержание изометрического напряжения, которое также присутствует в этом случае для закрепления достигнутой длины мышцы в каждый данный момент времени.

Лекция 13

Произвольные движения

Основные принципы организации движений состоят в том, что система управления движениями является многоэтажной.

Решающим фактором поведения является конечный результат. Для его достижения в нервной системе формируется группа взаимосвязанных нейронов – функциональная система (Анохин П.К., 1975). Деятельность ее включает процессы:

· обработка всех сигналов, поступающих из внешней и внутренней среды организма – афферентный синтез;

· принятие решения о цели и задачах действия;

· создание представления об ожидаемом результате и формирование программы действия;

· анализ полученного результата и внесение в программу поправок - сенсорных коррекций.

В процессах афферентного синтеза участвуют глубокие внутренние процессы – побуждение к действию ( мотивация) и его замысел. Извлекаются из памяти моторные следы (навыки) и выученные тактические комбинации.

У человека на их основе создается определенный план и конкретная программа движения. Эти процессы отражаются в изменениях электрической активности мозга – «волна ожидания», изменения амплитуды ЭЭГ, усиление взаимосвязанности корковых нейронов, местные потенциалы готовности и др. феномены, связанные с повышением возбудимость корковых нейронов и созданием рабочей системы мозга. Выраженность этих феноменов отражает степень заинтересованности человека в реакции, скорость и силу ответных сокращений мышц.

На уровне спинного мозга процессы преднастройки отражаются повышением возбудимости спинальных мотонейронов. В мышцах – повышением чувствительности проприорецепторов скелетных мышц. Сенсорная информация о результате выполнения движения используется для уточнения, внесения поправок в команды – сенсорных коррекций.

В двигательной деятельности человека различают произвольные движения – сознательно управляемые целенаправленные действия и непроизвольные, происходящие без участия сознания и представляющие собой либо безусловные реакции, либо автоматизированные двигательные навыки.

В основе управления произвольными движениями лежат 2 различные физиологических механизма:

1) рефлекторное кольцевое регулирование

2) программное управление по механизму центральных команд.

Замкнутая система рефлекторного кольцевого регулирования характерна для осуществления различных форм двигательных действий и позных реакций, не требующих быстрого двигательного акта.

Программное управление по механизму центральных команд – это механизм регуляции движений, независимый от афферентных проприоцептивных влияний. Такое управление используется в случае выполнения кратковременных движений (прыжок, бросок, удар, метание), когда организм не успевает использовать информацию от проприорецепторов мышц. Вся программа должна быть готова еще до начала двигательного акта.

Роль различных отделов ЦНС

Нисходящие моторные системы

Высшие отделы головного мозга осуществляют сои влияния на деятельность нижележащих отделов, в том числе спинного мозга, через нисходящие пути, которые группируют обычно в две основные нисходящие системы – пирамидную и экстрапирамидную.

Пирамидная система выполняет 3 основные функции:

· посылает мотонейронам спинного мозга импульсы – команды к движениям (пусковые влияния);

· изменяет проведение нервных импульсов во вставочных спинальных нейронах, облегчая протекание нужных в данный момент спинномозговых рефлексов;

· осуществляет контроль за потоками афферентных сигналов в нервные центры, выключая постороннюю информацию и обеспечивая обратные связи от работающих мышц.

· Волокна пирамидной системы вызывают преимущественно возбуждение мотонейронов мышц-сгибателей.

· Экстрапирамидная система оказывает обобщенные воздействия на позно-тонические реакции организма от коры, мозжечка, промежуточного мозга и подкорковых ядер.

· Т.о., среди нисходящих моторных систем, осуществляющих функцию контроля активности мотонейронов спинного мозга, можно выделить:

1) часть, которая обусловливает фазную двигательную деятельность – это быстрая подсистема пирамидного тракта

2) системы, обеспечивающие повышение возбудимости мотонейронов мышц-сгибателей

4) система – тормозящая эти мотонейроны.

Практическое занятие

Тема «Гемодинамика»

ЧСС и АД – это базовые гемодинамические показатели. Определение их является одним из важнейших в физиологии спорта, т.к. они говорят о производительности сердца.

Давление в кровеносной сосудистой системе – это сила, обусловливающая движение крови по сосудам. Величина кровяного давления является одной из важнейших констант, характеризующих функциональное состояние человека. Существует систолическое (максимальное) давление и диастолическое (минимальное) давление.

1.Метод Стара расчетный, но с низкой объективностью

СО=100+ 0, 5(ПД) – 0, 6(возраст в годах) -0, 6(ДД)

СО- систолический объем, ( ударный объем, сердечный выброс)

ПД – пульсовое давление

ДД – диастолическое давление

По данным ВОЗ ООН нормальные цифры СД от 100до140ммНg

ДД от 50 до 90 ммНg

Пульсовое давление СД-ДД=50ммНg

2. Метод Фика – определение количества кислорода, которое поступает за 1 минуту в легкие и разносится кровью по тканям. Метод прямой, требует катетеризации отделов сердца.

3.Радиоизотопный метод. Используют альбумин, меченый радиоактивным иодом ( I¹³¹), его вводят в кровь, его концентрацию определяют с помощью радиоциклографа «Гамма». Датчик устанавливают в 3-4 м/р слева от парастернальной линии.

4. Тетраполярная реография – регистрируются изменения сопротивления электрическому току с записью на реограф.

Пульсовое давление СД-ДД=50ммНg

Среднее артериальное давление(САД) представляет собой силу, которая могла бы обеспечить непрерывный ток крови в артериях без колебания давления во время систолы и диастолы.

САД= ДД+1/3ПД

При значениях, превышающих верхние цифры развивается гипертония, при их снижении- гипотония.

Методы определения АД делятся на прямые и косвенные. При прямых в кровеносный сосуд вставляется игла, которая соединяется с манометром, прибором измеряющим кровяное давление.

У человека используется непрямой метод:

1. Сфигмоманометр Рива-Роччи. Метод пальпаторный, прибор ртутный (опасность разлива ртути).

2.Метод Короткова (тонометр) основан на прослушивании тонов, шумов, возникающих ниже места пережатия артерии манжетой и дает возможность определить СД и ДД

3. Электронные приборы автоматы и полуавтоматы фирмы Омрон и AND.

Функциональные пробы сердечно-сосудистой системы:

Проба Летунова

1. Измеряем ЧСС и АД в покое после 5 минут сидя

2. 1 ФН 20 приседаний за 30 секунд → 3 минуты ЧСС иАД

3. 2 ФН 15 секундный бег на месте с высоким подниманием бедра в максимальном темпе → 4 минуты ЧСС и АД

4. 3 ФН 3 бег на месте в етмпе 180шагов в минуту → 5 минут ЧСС и АД.

5. Следует помнить, что ЧСС определяют в первые 10секунд каждой минуты, а АД с 15 по 45 секунды каждой минуты!

6. Оцениваем тип реакции на ФН

Существует 5 типов реакции на физическую нагрузку. Неблагоприятные типы: ступенчатый, гипотонический, гипертонический и дистонический (перечислены по степени их атипичности).

Поснагрузочные изменения ЧСС И АД (%)

При различных типах реакции

Вопросы для контрольного зачета