Предмет физиологии.

Обновлено: 19.05.2024

Физиология — наука о жизненных функциях организма и его отдельных структур, механизмах их осуществления и регуляции. Предметом изучения физиологии являются проявления жизненных функций, начиная с молекулярного уровня и заканчивая целым организмом, включая поведенческие реакции, сознание и мышление. Физиология изучает роль различных веществ в организме и источники получения энергии, механизмы взаимодействия клеток и объединения их в ткани, органы и целостный организм. Физиология исследует взаимодействие организма с внешней средой и механизмы адаптации, а также становление физиологических функций в филогенезе и онтогенезе. Биофизика - наука о физических процессах, протекающих в биологических системах разного уровня организации, и о влиянии на биологические объекты различных физических факторов. Программа предназначена для преподавателей, ведущих дисциплину «Физиология животных и человека с элементами биофизики», учебных ассистентов и студентов направления подготовки 06.03.01 Биология, обучающихся по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Программа учебной дисциплины разработана в соответствии с: Образовательным стандартом НИУ ВШЭ по направлению 06.03.01 Биология; Образовательной программой «Клеточная и молекулярная биотехнология» и объединенным учебным планом по образовательной программе «Клеточная и молекулярная биотехнология». Данная учебная дисциплина включена в раздел «Профессиональный цикл» Учебного плана 06.03.01 Биология и относится к базовой части. Осваивается на 2 курсе в 3-4 модулях. Изучение данной дисциплины базируется на результатах освоения дисциплины «Зоология беспозвоночных животных», «Зоология позвоночных животных» «Общая и неорганическая химия», «Органическая химия для биологии и медицины», «Молекулярная биология», «Клеточная биология: основы биопроцессов». Основные положения дисциплины «Физиология животных и человека с элементами биофизики» будут использоваться в рамках изучения дисциплин «Эмбриология», «Клеточные технологии и инженерия», «Биоэнергетика», «Медицинская биотехнология» и др., а также при прохождении практик на 2-4 курсах образовательной программы «Клеточная и молекулярная биотехнология».

Цель освоения дисциплины

является формирование у студентов представлений о физиологии центральной и периферической нервной системы, особенности строения и функционирования нейронов, глиальных клеток и нервной ткани в целом; организации нервной системы, в том числе головного и спинного мозга и функционировании их отделов; электрофизиологических процессах в возбудимых клетках; особенностях функционирования и регуляции скелетной, сердечной и гладкой мускулатуры. Формирование у студентов представлений о принципах работы и адаптации сенсорных систем, обеспечивающих восприятие стимулов разных модальностей; регуляции функций основных систем жизнеобеспечения с помощью вегетативной нервной системы.

является дать студентам современные представления о принципах и механизмах регуляции сердечно-сосудистой системы человека, взаимодействии системных и локальных механизмах регуляции кровотока при адаптивных реакциях организма, функционировании и регуляции дыхательной системы; формирование представлений о функциях клеточных элементов крови, гемостаза, антикоагулянтных систем и фибринолиза; формирование представлений о принципах работы эндокринной системы, классификации гуморальных регуляторов и их рецепторов, функциях гормонов для понимания гормональных механизмов управления процессами жизнедеятельности; формирование представлений о функционировании выделительной системы, процессах мочеобразования в нефронах почек и их регуляции; формирование представлений о строении, функционировании и комплексной регуляции отделов пищеварительной системы.

Содержание учебной дисциплины

Физиология как наука о функциях организма и отдельных его частей. Основные понятия и методы исследования в физиологии. Системы органов, разнообразие тканей. Мышечная ткань: скелетная, сердечная, гладкая. Поперечно-полосатые мышцы. Типы мышечных волокон, их биохимические и функциональные особенности. Зависимость силы сокращения от исходной длины мышцы. Одиночное и тетаническое сокращение. Саркомер как структурно-функциональная единица миофибриллы. Строение тонких и толстых филаментов саркомера. Сократительные белки. Теория скольжения нитей. Цикл работы головки миозина. Роль кальции и АТФ в сокращении скелетной мышцы. Электро-механическое сопряжение в скелетной мышце. Иннервация скелетных мышц. Двигательная единица и мотонейронный пул. Механизмы регуляции силы мышечного сокращения.

Строение и основные функции биологических мембран. Основные типы трансмембранного транспорта веществ. Электрохимический потенциал. Пассивная диффузия – основные свойства. Облегченная диффузия – основные характеристики. Ионные каналы – общие свойства. Первично- и вторично-активный транспорт.

Потенциал покоя. Диффузионный потенциал для потока ионов (уравнение Нернста). Основные постулаты мембранной теории Бернштейна. Роль концентрационного градиента ионов и избирательной ионной проницаемости мембраны в создании трансмембранной разности потенциалов. Равновесный потенциал. Модель мембраны с тремя проникающими ионами. Использование теории постоянного поля Голдмана для описания ионных токов через мембрану. Уравнение Голдмана-Ходжкина-Катца. Эквивалентная электрическая схема мембраны с тремя проникающими ионами. К-каналы утечки, их молекулярная организация, вольт-амперная характеристика. Na/K-АТФаза, молекулярная организация, модель переноса ионов по типу шлюзования. Электрогенная функция Na/K-АТФазы насоса, ее учет для количественного расчета потенциала покоя. Хлорные транспортеры, роль в формировании концентрационного хлорного градиента и уровня равновесного потенциала для хлора. Свойства пассивной электропроводности мембраны. Электрические параметры – системные и характеризующие вещество мембраны и цитоплазмы. Эквивалентная электрическая схема сферической клетки. Роль емкости мембраны во временном ходе электрических сигналов на мембране. Постоянная времени мембраны (тау). Кабельная теория электрических процессов в клетках. Эквивалентная электрическая схема цилиндрической клетки. Постоянная длины волокна (лямбда). Разница между пассивными сдвигами потенциала и ПД. Природа потенциала действия. Основные фазы и их ионная природа. Критический уровень деполяризации. Метод фиксации потенциала (voltage clamp), ионные токи при генерации ПД. Ионные проводимости в зависимости от значения МП и времени. Математическая модель Ходжкина-Хаксли – основные постулаты. Уравнения натриевой и калиевой проводимостей как функции МП и времени. Физический смысл и роль коэффициентов m, h и n. Инактивация натриевых каналов. Структурные и функциональные характеристики потенциал-зависимых натриевых и калиевых каналов. Вольт-амперные кривые натриевого и калиевых токов при генерации ПД. Использование следствий модели Ходжкина-Хаксли для описания рефрактерности, аккомодации, латентного периода, порога генерации ПД. Анализ проводимости одиночных ионных каналов (patch-clamp). Причина различий амплитудно-временных характеристик ПД в разных возбудимых клетках и структурах. Механизмы проведения ПД. Локальные токи. Факторы, определяющие скорость распространения ПД. Скорость распространения ПД у миелинизированного и немиелинизированного волокон – зависимость от диаметра волокна. Классификация нервных волокон (А, В, С).

Электрофизиология межклеточных взаимодействий. Электрические и химические синапсы. Структуры в составе электрического синапса (щелевого контакта). Основные свойства электрических синапсов. Структурные особенности химических синапсов. Понятие о медиаторах, их критерии. Квантовая природа секреции медиатора. Синаптические везикулы. Заполнение везикул медиатором. Роль ионов кальция в секреции медиатора. Потенциал-зависимые кальциевые каналы, особенности их работы. Активные зоны в нервных терминалях, их функции. Жизненный цикл синаптических везикул. Типы экзоцитоза (kiss-and-run и с полным встраиванием). Эндоцитоз. Механизмы удаления медиатора из синаптической щели. Ионотропные и метаботропные рецепторы – структурные и функциональные особенности. Природа постсинаптических потенциалов и токов. Понятие равновесного синаптического потенциала (потенциала реверсии). Зависимость синаптического тока и сдвига потенциала от МП. Понятие о ВПСП и ТПСП и ионных механизмах их генерации. Пространственная и временная суммация. Постсинаптическое торможение. Пресинаптическое торможение. Пластичность химической синаптической передачи. Кратковременные и долговременные формы синаптической пластичности, механизмы, лежащие в их основе.

Общие функции, топографический и функциональный принципы классификации. Морфологическая и функциональная классификация нейронов. Функциональная спецификация участков нейронов, роль аксонного холмика. Глиальные клетки – микро- и макроглия, типы клеток и их функции. Оболочки мозга – структурно-функциональные особенности. Полости мозга, гемато-ликворный барьер. Анатомические особенности кровоснабжения мозга. Белое и серое вещество нервной системы. Афферентная и эфферентная иннервация. Типы организации нейронов: корковая, ядерная и ретикулярная. Рефлекторный принцип работы нервной системы.

Спинной мозг. Сегментарность строения. Белое (канатики) и серое (рога) вещество спинного мозга. Ядра и пластины серого вещества спинного мозга. Строение дуг соматического и вегетативного рефлексов. Продолговатый мозг и мост. Черепные нервы. Функциональные типы ядер черепных нервов (двигательные, сенсорные и вегетативные). Рефлексы, запускаемые с участием вестибуло-спинального тракта. Ретикулярная формация ствола мозга, особенности афферентации. Жизненно-важные функции, обеспечиваемые ретикулярной формацией ствола. Средний мозг. Верхние и нижние ножки четверохолмия. Центральное серое околоводопроводное вещество – антиноцицептивный центр. Эндогенные опиоиды, контроль боли. Красное ядро, его функции. Экстрапирамидная система. Черная субстанция – компактная и ретикулярная части, их функции. Вентральная тегментальная область (VTA) – проекции нейронов, функции.

Мозжечок – структурная организация и функции. Строение и клеточный состав коры мозжечка. Основной принцип работы мозжечка и его реализация. Промежуточный мозг. Функции таламуса как фильтра сенсорной информации, принципы работы таламического фильтра. Типы ядер таламуса. Конечный мозг. Базальные ганглии, строение, связи и моторные функции. Прямой и непрямой пути передачи сигналов базальными ганглиями. Гипо- и гиперкинетические расстройства, связанные с базальными ганглиями. Слоистое строение коры больших полушарий. Древняя, старая и новая кора больших полушарий. Доли неокортекса, функции зон новой коры.

Общие механизмы возбуждения рецепторов: трансдукция и трансформация, зависимость силы ощущения от силы раздражения. Механизмы, обеспечивающие адекватность восприятия. Структурно-функциональная организация основных органов чувств: обонятельные, вкусовые, кожные механо- и терморецепторы, ноцицепция. Пути поступления афферентной информации в головной мозг.

Строение глаза, оптической системы глаза. Понятие рецептивного поля. Изменение потенциала в локальных нейронных сетях сетчатки. Частотное кодирование силы воздействия. Выделение признаков зрительных объектов нейронами-детекторами. Нейронное кодирование информации о сложных образах в височной коре. Зрительные иллюзии как инструмент изучения сложных когнитивных функций.

Физические свойства звукового стимула. Волосковые клетки улитки. Механорецепция. Теория места. Локализация источника звука в пространстве, эхолокация. Кохлеарные имплантаты как способ коррекции нарушений работы слуховой системы. Вестибулярная сенсорная система.

Роль в регуляции внутренних органов и поддержании гомеостаза. Структурно-функциональная организация симпатического и парасимпатического отделов и их регуляторные взаимоотношения. Медиаторы вегетативной нервной системы. Эффекты двух отделов вегетативной нервной системы на эффекторные органы. Гипоталамус как интегративный центр регуляции вегетативных функций.

Строение сердца млекопитающих. Автоматия сердца. Узлы автоматии, градиент автоматии в сердце. Сравнительный анализ потенциалов действия и ионных токов клеток, расположенных в различных отделах сердца. Изменение потенциалов действия пейсмейкерных клеток и клеток рабочего миокарда под влиянием медиаторов симпатических и парасимпатических нервов. Электрокардиограмма, формирование и изменения при патологиях сердца.

Электромеханическое сопряжение в кардиомиоцитах. Изменения объема желудочков и давления в камерах сердца и крупных артериях в течение сердечного цикла. Сердечный выброс и его регуляция. Влияние венозного возврата, давления в правом предсердии, среднего давления заполнения кровеносной системы. Закон Франка-Старлинга. Механизмы изменения сократимости миокарда под влиянием симпатических и парасимпатических нервов.

Строение и физиология кровеносных сосудов. Гидравлическое сопротивление, давление крови, линейная и объемная скорость кровотока на разных участках сосудистой системы. Закон Пуазёйля. Артериолы, особенности строения и роль в регуляции кровотока. Гладкомышечные клетки кровеносных сосудов: особенности метаболизма и строения сократительного аппарата. Ионные механизмы формирования потенциала покоя и потенциала действия в гладких мышцах сосудов. Электромеханическое и фармако-механическое сопряжение в гладкомышечных клетках сосудов. Функции эндотелиальных клеток кровеносных сосудов. Механочувствительность эндотелия. Вазоактивные вещества, продуцируемые эндотелиальными клетками. Капилляры, строение в разных органах. Закон Старлинга-Лэндиса. Движение крови по венам, влияние гравитационного фактора.

Быстрые, медленные и сверхмедленные механизмы регуляции давления крови. Механизмы реализации и функциональная значимость феноменов авторегуляции кровотока, активной гиперемии, поток-зависимой вазодилятации. Барорецепторные и хеморецепторные рефлексы. Буферная роль барорефлекса. Гуморальная регуляция гемодинамики. Роль почек в регуляции давления крови. Перераспределение кровотока при стрессе и физической нагрузке, механизмы. Особенности кровообращения и его регуляции в сердце, мозге, легких, печени, желудочно-кишечном тракте, почках и коже.

Количество крови в организме и ее состав. Вязкость цельной крови и плазмы. Буферные системы крови. Плазма крови, электролитный состав, белки и липопротеины. Коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление плазмы. Форменные элементы крови и их функции. Кроветворение и его регуляция. Группы крови и резус-фактор. Тромбоциты, роль в первичном гемостазе. Факторы, инициирующие первичный гемостаз. Взаимосвязь механизмов гемостаза и регуляции тонуса сосудов. Механизмы вторичного гемостаза. Факторы свертывания крови, их последовательная активация при образовании тромба. Взаимодействие факторов свертывания крови на поверхности клеточной мембраны. Противосвертывающая система: роль гепарина, серпинов, тромбомодулина, протеина С и ингибитора пути тканевого фактора. Система фибринолиза, ее активаторы и ингибиторы.

Строение легких. Механизм легочного дыхания. Дыхательные мышцы и их иннервация. Дыхательный центр и его работа. Эластическая тяга легких. Особенности поверхностного натяжения в альвеолах легких. Состав сурфактанта и его влияние на эластическую тягу легких. Аэрогематический барьер. Вентиляционно-перфузионное соотношение в разных участках легких, роль гравитационного фактора.

Транспорт кислорода и углекислого газа в крови. Карбоангидраза и ее роль в транспорте СО2. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Эффекты Бора и Холдейна, их функциональное значение. Современные представления о структурно-функциональной организации дыхательного центра. Афферентные влияния на ритмику дыхания. Рефлекс Геринга-Брейера. Влияние рО2, рСО2 и рН на дыхание. Рецепторы органов дыхания, периферические и центральные хеморецепторы, роль в создании адекватного уровня легочной вентиляции.

Общие принципы и особенности гуморальной регуляции. Физиологическая роль гормонов, механизм действия. Химическая природа основных групп гормонов и особенности их взаимодействия с клетками-мишенями: внутриклеточная и мембранная рецепция. Понятие о вторичных мессенджерах (кальций, циклические нуклеотиды).

Железы, типы гормонов, взаимодействие с рецепторами. Основные железы внутренней секреции, выделяемые ими гормоны и их функциональная роль: половые железы (механизм дифференцировки пола), надпочечники (мозговой и корковый слой), поджелудочная железа, щитовидная железа, околощитовидные железы, гипофиз. Регуляция деятельности желез внутренней секреции. Связь нервных и гормональных механизмов регуляции, гипоталамо-гипофизарная система. Тропные гормоны. Гипоталамические регуляторные факторы. Гормоны желудочно-кишечного тракта и почек.

Строение выделительной системы. Строение почки и нефрона. Особенности почечного кровообращения. Клубочковая фильтрация. Состав первичной мочи. Факторы, определяющие сравнительное постоянство скорости клубочковой фильтрации. Процессы канальцевой реабсорбции и секреции в почечных канальцах. Роль механизмов пассивного, активного и вторично-активного транспорта в реабсорбции различных веществ. Механизмы реабсорбции глюкозы и других органических веществ. Транспорт веществ в нисходящем и восходящем отделах петли Генле. Противоточная система нефрона, механизм концентрирования мочи. Влияние гормонов на реабсорбцию воды и ионов в почечных канальцах. Роль почек в регуляции кислотно-основного равновесия. Механизмы секреции Н+ в почечных канальцах. Регуляция функций почки. Связь с регуляцией объема циркулирующей крови и уровня артериального давления.

Строение и функции системы пищеварения. Строение стенки пищеварительного тракта. Иннервация различных отделов пищеварительного тракта. Механизм глотания. Механизмы движения пищевого комка по пищеводу. Основные виды перистальтики в различных отделах желудочно-кишечного тракта. Ионные механизмы спонтанной активности гладкой мышцы. Клетки Кахаля. Строение и функциональная роль метасимпатической (энтеральной) нервной системы. Слюнные железы. Состав слюны. Регуляция слюноотделения. Желудочный сок, его состав и ферментативное действие.

Пищеварение в двенадцатиперстной кишке. Поджелудочная железа и ее ферменты. Физиология гепатобилиарной системы. Роль желчи в пищеварении. Пищеварение в тонком кишечнике. Ферменты кишечных желез. Механизмы пристеночного пищеварения и его значение для интеграции процессов пищеварения и всасывания. Процессы всасывания в пищеварительном тракте. Строение и функции ворсинки. Всасывание воды, ионов, продуктов переваривания белков, углеводов, жиров. Микробиота и роль бактерий в кишечном пищеварении. Нервная, гуморальная и паракринная регуляция секреторной активности пищеварительного тракта. Регуляция процессов всасывания. Основные гормоны желудочно-кишечного тракта, их функциональное значение.

Основные понятия и принципы физиологии высшей нервной деятельности по отношению к другим биологическим наукам. Теории П.К. Анохина и И.П. Павлова. Классификации видов памяти, структурно-функциональные основы памяти. Виды сна. Электроэнцефалограмма сна. Нейроанатомия эмоций. Исследование речевых функций мозга. Проблемы исследования сознания.

Физиология

Физиология – экспериментальная наука, представляющая собой комплекс естественнонаучных дисциплин. Она изучает жизнедеятельность организма и отдельных его систем. Физиология стремится раскрыть механизмы регуляции физиологических функций организма и его взаимодействие с окружающей средой. Кроме общей физиологии изучаются такие дисциплины, как «Адаптация организма к измененным условиям среды обитания», «Биоритмология», «Клиническая физиология».
Освоение этих направлений позволяет подготовить специалиста, способного заниматься как педагогической, так и научной деятельностью, в том числе решать теоретические и прикладные задачи для практического здравоохранения, рекреационной медицины, спортивной медицины, школьной медицины, психофизиологии. В результате обучения будут сформированы необходимые для профессиональной деятельности специалиста-физиолога компетенции: способность к критическому анализу и оценке современных научных достижений при решении исследовательских и практических задач, в том числе в междисциплинарных областях; готовность участвовать в работе российских и международных исследовательских коллективов с использованием современных методов исследования и информационно-коммуникационных технологий.

Учебный процесс

Объем программы аспирантуры составляет 240 зачетных единиц, срок освоения – 5 лет.
Учебный план построен из нескольких блоков.
Блок 1. «Дисциплины» включает дисциплины базовой части: «Иностранный язык», «История и философия науки» и вариативной части: «Методология научных исследований», «Педагогика высшей школы», «Физиология», а также дисциплины по выбору: «Иностранный язык в сфере профессиональной коммуникации», «Адаптация организма к изменённым условиям среды обитания», «Биоритмология», «Клиническая физиология».
Блок 2. «Практики» включает научно-исследовательскую и педагогическую практики.
Блок 3. «Научные исследования».
Блок 4. «Государственная итоговая аттестация»: подготовка и сдача государственного экзамена, предоставление научного доклада об основных результатах диссертации.

Практика

Аспиранты на кафедре обучаются теории и практике экспериментальной работы на животных, методикам проведения неинвазивных функциональных проб на человеке, работе с психологическими опросниками и другими материалами.
Практика осуществляется в научно-исследовательской лаборатории кафедры нормальной физиологии Медицинского института РУДН, а также в иных учреждениях (в случае необходимости). Место прохождения практики определяется с учетом темы выпускной квалификационной работы (кандидатской диссертации) обучающегося. Аспирантам предоставляется возможность обучаться работе на приборах и оборудовании, которыми располагает кафедра нормальной физиологии и проводить самостоятельные исследования по разработанным программам в соответствии с интересами аспиранта и выбранной темой исследования.
Аспиранту предоставляется право проводить занятия со студентами, применяя на практике знания и технологии, полученные на других кафедрах (философии, психологии и др.).
Аспиранту предоставляется доступ к имеющимся в учреждении информационным ресурсам, включающим национальные и международные базы данных.
Аспирант осваивает современные методы статистической обработки полученных результатов. По материалам научных исследований аспирант под руководством опытных руководителей обобщает полученные данные и готовит научные публикации в профильных научных журналах, участвует в работе научных конференций национального и международного уровней. Апробация результатов самостоятельного научного исследования аспирантом осуществляется также в ходе его участия в профильных научных мероприятиях (конференциях, семинарах, круглых столах и др.) и программах академической мобильности.

Карьера

Ступени карьерного роста выпускника аспирантуры кафедры нормальной физиологии охватывают следующие квалификационные категории:
1. В сфере научной деятельности: кандидат наук, доктор наук, член корреспондент, действительный член профильных академий наук, член национальных и международных академий наук. Во время обучения в аспирантуре имеется возможность получения президентских и правительственных стипендий и грантов различных национальных и международных фондов, а также оформления национальных и международных патентов.
2. В сфере преподавательской деятельности: ассистент, доцент, профессор кафедры, член национальных и международных академий наук.
При условии успешной работы и достижения важных результатов существует практика получения почетных званий, премий и наград на национальном и международном уровне.

Физиология

Физиологию, как и всякую науку, характеризуют ее предмет, задачи и методы.

Предметом физиологии, ее содержанием является изучение общих и частных механизмов деятельности целостного организма и всех его органов и систем.

Конечная задача физиологии — такое глубокое познание функций организма, которое обеспечило бы возможность активного воздействия на них в желаемом направлении.

По утверждению И.П. Павлова, медицина, лишь обогащаясь постоянно, изо дня в день, новыми физиологическими фактами, станет, наконец, когда-нибудь тем, чем она должна быть в идеале, т.е. умением чинить испортившийся механизм человеческого организма на основании точного его знания, быть прикладным знанием физиологии. Не случайно физиология в первую очередь начала развиваться как медицинская наука. По определению К. Бернара, физиология — это научный стержень, на котором держатся все науки; в сущности, в медицине имеется лишь одна наука: наука о жизни, или физиология. На современном этапе физиология ставит следующие задачи: изучение функции:

• здорового организма в целом;
• различных систем, органов, тканей, клеток; изучение механизмов:
• взаимодействия различных органов и систем в целостном организме;
• регуляции функционирования органов и систем;
• взаимодействия организма с окружающей средой.

По утверждению И.П. Павлова, задача физиологии состоит в том, чтобы понять работу человеческого организма, определить значение каждой его части, понять, как эти части связаны, как взаимодействуют и как вследствие их взаимодействия получается валовой результат — общая работа организма.

Самыми первыми методами, используемыми в физиологии, были наблюдение и умозаключение, которые, однако, не утратили своего значения и на современном этапе. Но физиолог не может удовлетвориться только наблюдением, так как оно отвечает лишь на вопрос, что происходит в организме. Важно выяснить также, как и почему происходят физиологические процессы. Для этого необходимы опыты, эксперименты, т.е. воздействия, которые создаются искусственно самим исследователем.

Эксперименты бывают острыми (вивисекция, или живосечение) или хроническими; их основные достоинства и недостатки представлены в табл. 1.

Исследования, выполняемые на человеке, как правило, проводятся в грех вариантах, позволяющих оценить различные стороны функционирования организма:

• в состоянии физиологического покоя — норма функционирования;
• реакция на оптимальные нагрузки — норма реакции;
• реакции на максимальные нагрузки — оценка резервных возможностей.

При этом физиологической нормой считается биологический оптимум процессов жизнедеятельности.

Таблица 1. Сравнение острого и хронического эксперимента

Глубокий анализ работы отдельных органов

Наркоз; травма; изолированный орган; отсутствие целостности

Обычные условия жизни; целостный организм; взаимосвязь с другими системами; длительный период исследования; влияние внешних факторов

Невозможность исследования на клеточном и органном уровне

Основные этапы развития физиологии как науки, связанные с изменением применяемых методов:

• доэкспериментальный период (древние и средние века), когда основными методами были наблюдения и умозаключения, что нередко приводило к ошибочным выводам (сердце — орган души, по артериям перемешается дух, а по венам — кровь);
• 1628 г. У. Гарвей. «Учение о движении сердца и крови в организме» — внедрение острых экспериментов в физиологические исследования;
• 1883 г. И.П. Павлов. «Центробежные нервы сердца» — внедрение методики хронического эксперимента;
• современный этап — интеграция исследований на молекулярно- клеточном и системном (организменном) уровне, что позволяет объединить представления о клеточных процессах и их регуляции на уровне целого организма.

Основные принципы физиологии:

• организм — единая система, объединяющая различные органы в их сложном взаимодействии между собой;
• принцип структурности (целостности) — физиологические процессы могут осуществляться при анатомической и функциональной целостности всех элементов, обеспечивающих эти процессы;
• «организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен. Поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него» (И.М. Сеченов, 1861);
• «все физиологические механизмы, сколь бы различны они ни были, имеют только одну цель — сохранение постоянства условий жизни во внутренней фазе» (К. Бернар, 1878), или гомеостаз (по Кэннону);
• принцип детерминизма — любая деятельность организма и его органов и систем причинно обусловлена;
• адаптация — совокупность механизмов, обеспечивающих приспособление организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды;
• целостность организма и его связь с внешней средой, обеспечивающаяся нейро-гуморальными механизмами;
• гомеостаз и адаптация — основные механизмы обеспечения жизни;
• принцип надежности биологических систем: организм и его системы имеют резерв прочности, который обеспечивается следующими компонентами:
  • избыточность элементов функционирования (например, 25% легочной ткани вполне достаточно для осуществления внешнего дыхания);
  • резервирование функции (из 1 млн нефронов, имеющихся в почке, одновременно функционирует только часть из них, остальные остаются в резерве);
  • периодичность функционирования всех элементов (например, открытие и закрытие, т.е. мерцание, капилляров); дублирование функций (сердечный насос имеет помощников в виде периферических сердец — скелетных мышц, сокращение которых проталкивает кровь по венозным сосудам).

  Физиологии человека и животных

  Физиология — наука о жизненных функциях организма и его структур, механизмах их осуществления и закономерностях регуляции.

  Применяемый в широком смысле слова термин «физиология» обозначает огромный объем знаний о сущности жизненных процессов. Поскольку в растительных и животных организмах эти процессы во многом различны, то выделяют физиологию растений и физиологию человека и животных.

  Физиологию человека и животных также подразделяют. Наряду с тем, что у позвоночных животных и человека имеется много сходства в функционировании внутренних органов, между ними есть и огромные отличия, прежде всего в характере и уровне психических функций.

  Некоторые разделы физиологии, изучаемые в вузах биологического и медицинского профиля как отдельные учебные дисциплины, приводятся ниже:

  • физиология возрастная изучает возрастные особенности жизнедеятельности человека, закономерности формирования, развития и угасания функций организма;
  • физиология труда рассматривает влияние трудовой деятельности человека на жизненные процессы, разрабатывает методы и средства обеспечения труда, способствующие поддержанию трудоспособности человека на высоком уровне;
  • физиология авиационная и космическая изучает реакции организма человека на воздействие факторов атмосферного и космического полета с целью разработки средств обеспечения жизнедеятельности и здоровья человека в условиях низкого атмосферного давления и космоса;
  • физиология экологическая выявляет особенности влияния климатогеографических условий и конкретной среды обитания на организм и способы повышения качества адаптации к неблагоприятным воздействиям среды;
  • физиология эволюционная и сравнительная рассматривает закономерности эволюционного развития физиологических процессов, механизмов, регуляций, а также их сходство и различия у организмов, находящихся на разных уровнях филогенеза.

  В учебных заведениях медицинского профиля в едином курсе физиологии рассматриваются лишь некоторые материалы из вышеперечисленных специализированных курсов. Программы медицинских учебных заведений ориентированы на изучение курса физиологии человека (в них часто используется общее название физиология).

  Из единой науки физиология человека в ряде стран (бывший СССР, постсоветские республики, некоторые европейские страны) была выделена отдельным предметом патологическая физиология — наука, изучающая общие закономерности возникновения, течения и исхода патологических процессов, болезней. В отличие от этого изучение жизненных процессов здорового организма стали называть нормальной физиологией. В высших медицинских учебных заведениях Беларуси эти предметы изучаются раздельно на кафедрах нормальной и патологической физиологии. В некоторых странах они объединены под названием медицинская физиология.

  Понятие и виды физиологии

  Физиология (от греч. physis — природа, logos — учение) — наука о жизненных функциях организма и его структурах, механизмах осуществления этих функций и закономерностях их регуляции.

  Физиология животных — биологическая наука, изучающая жизнедеятельность организма, составляющих его органов и тканей во взаимосвязи с внешней средой.

  Предметом физиологии являются процессы жизнедеятельности организма и отдельных его органов в связи с индивидуальным развитием и приспособлением к условиям окружающей среды. К числу исследуемых проблем относятся: закономерности биологических процессов на разных структурных уровнях, формирование физиологических функций в разные возрастные периоды, механизмы взаимодействия отдельных систем организма с окружающей средой, особенности механизмов регуляции жизненных процессов у различных видов, методы целенаправленного воздействия на определенные физиологические системы.

  
  

  Под физиологической функцией понимают проявление жизнедеятельности клетки (например, сокращение мышечной клетки), органа (например, образование мочи почкой), системы (например, образование и разрушение клеток крови кроветворной системой).

  Физиология изучает проявления жизненных функций на различных уровнях организации живого: молекулярном, клеточном, органном, системном и целостного организма, включая его поведенческие реакции, сознание и мышление. Физиологическая наука дает ответы на вопросы: что является источником получения энергии, какова роль различных веществ в жизнедеятельности, как взаимодействуют клетки и объединяются в ткани, органы, физиологические системы и целостный организм. Физиология изучает способы взаимодействия организма со средой обитания, его реакции па изменения в среде существования, механизмы приспособления к неблагоприятным условиям и сохранения здоровья.

  Применяемый в широком смысле слова термин физиология обозначает огромный объем знаний о сущности жизненных процессов. Поскольку в растительных и животных организмах эти процессы во многом различны, то выделяют физиологию растений и физиологию человека и животных.

  Физиологию человека и животных также подразделяют. Наряду с тем, что у позвоночных животных и человека имеется много сходства в функционировании внутренних органов, между ними есть и огромные отличия, прежде всего в характере и уровне психических функций.

  Огромный объем знаний в различных областях физиологической науки привел к тому, что в физиологии стали выделять ее части как особые учебные дисциплины: физиологию клетки, физиологию сердца, крови, кровообращения, дыхания, нервной системы (нейрофизиологию), физиологию сенсорных систем и т.д. В учреждениях высшего образования биологического профиля как отдельные учебные дисциплины изучают возрастную физиологию; физиологию труда, спорта; авиационную, космическую, эволюционную физиологию и др.

  Нормальная фитология — наука, изучающая основные закономерности и механизмы регуляции функционирования организма в целом и отдельных его составляющих во взаимодействии с окружающей средой, организацию жизненных процессов на различных структурно-функциональных уровнях. Основная задача физиологии состоит в проникновении в логику жизни организма.

  Общая физиология — раздел дисциплины, который изучает фундаментальные закономерности реагирования организма на воздействие среды, основные его процессы и механизмы.

  Частная физиология — раздел, который изучает закономерности и механизмы функционирования отдельных систем, органов и тканей организма.

  Физиология клетки — раздел, изучающий основные закономерности функционирования клетки.

  Сравнительная и эволюционная физиология — раздел, который исследует особенности функционирования различных видов и одного и того же вида, находящихся на разных этапах индивидуального развития.

  Экологическая физиология — раздел, который изучает особенности функционирования организма в различных физико- географических зонах, в разные временные периоды, физиологические основы адаптации к природным факторам.

  Физиология трудовой деятельности — раздел, который изучает закономерности функционирования организма при выполнении физической и другой работы.

  Спортивная физиология — раздел, который изучает закономерности функционирования организма в процессе занятий различными видами физической культуры на любительском или профессиональном уровне.

  Патологическая физиология — наука об общих закономерностях возникновения, развития и течения болезнетворных процессов в организме.

  Предмет физиологии, ее связь с другими науками. Методы физиологических исследований

  В развитии современных научных фи­зиологических представлений важная роль принадлежит оте­чественным исследователям.

  Физиологическая наука в России в XVII — XIX столетиях пред­ставлена плеядой блестящих ученых— И.М. Сеченов, Ф.В. Овсянни­ков, А.Я.Данилевский, А.Ф. Самойлов, И.Р.Тарханов, Н.Е. Вве­денский. И.М. Сеченову и И.П. Павлову принадлежит заслуга создания новых направлений не только в Российской, но и в мировой физиологии.

  Физиологию как самостоятельную дисциплину начали препода­вать в 1738 г. в Академическом (позже Санкт-Петербургском) уни­верситете. Большое значение в развитии физиологии также принад­лежит основанному в 1755 г. Московскому университету, где в его составе в 1776 г. была открыта кафедра физиологии.

  В 1798 г. в Санкт-Петербурге была основана Медико-хирургичес­кая (Военно-медицинская) академия, которая сыграла исключи­тельную роль в развитии физиологии человека. Созданную при ней кафедру физиологии последовательно возглавляли П.А. Загорс­кий, Д.М. Велланский, Н.М.Якубович, И.М. Сеченов, И.Ф. Цион, Ф.В. Овсянников, И.Р. Тарханов, И.П. Павлов, Л.А. Орбели, A.В. Лебединский, М.П. Бресткин и другие выдающиеся предста­вители физиологической науки.

  Физиология — это наука о функциях и механизмах дея­тельности клеток, тканей, органов, систем и всего организма в целом. Физиологическая функция — это проявление жизнедеятельно­сти, имеющее приспособительное значение.

  Физиология как наука неразрывно связана с другими дисциплинами. Она базируется на знаниях физики, биофизики и биомеханики, хи­мии и биохимии, общей биологии, генетики, гистологии, киберне­тики, анатомии. В свою очередь, физиология является основой ме­дицины, психологии, педагогики, социологии, теории и методики физического воспитания. В процессе развития физиологической на­уки из общей физиологии выделились различные ее частные разделы: физиология труда, физиология спорта, авиакосмическая физиоло­гия, физиология подводного труда, возрастная физиология, психо­физиология и др.

  Общая физиология описывает основные закономерности деятель­ности организма людей разного возраста и пола, различные функ­циональные состояния, механизмы работы отдельных органов и сис­тем организма и их взаимодействия. Ее практическое значение состоит в научном обосновании возрастных этапов развития организма человека, индивидуальных особенностей отдельных людей, меха­низмов проявления их физических и умственных способностей, особенностей контроля и возможностей управления функциональным состоянием организма. Физиология вскрывает последствия вредных привычек у человека, обосновывает пути профилактики функцио­нальных нарушений и сохранение здоровья. Знания физиологии процесса открывают возможности использования функцио­нальных резервов организма.

  Физиология — наука экспериментальная. Знания о функциях и механизмах деятельности организма построены на опытах, проводи­мых на животных, наблюдениях в клинике, обследованиях здоровых людей в различных экспериментальных условиях. Для здорового человека требуются методы, не связанные с по­вреждениями его тканей и проникновением вовнутрь организма (неинвазивные методы).

  В общей форме физиология использует три методических приема исследований: наблюдение или метод «черного ящика», острый опыт и хронический эксперимент.

  Классическими методами исследований являлись методы удаления (экстирпации) и методы раздражения отдельных частей или целых органов, в основ­ном применявшиеся в опытах на животных или во время операций в клинике, а также методы заместительной терапии (при изучении желез внутренней секреции, когда производится нагрузка гормонами). Они давали приблизительное представление о функциях удаленных или раздражаемых органов и тканей организма. В этом отноше­нии прогрессивным методом исследования целостного организма явился разработанный И. П. Павловым метод условных рефлексов.

  В современных условиях наиболее распространенными являются электрофизиологические методы, позволяющие регистрировать электрические процессы, не изменяя текущей деятельности изучае­мых органов и без повреждения покровных тканей — например, электрокардиография, электромиография, электроэнцефалография (регистрация электрической активности сердца, мышц и мозга). Развитие радиотелеметрии позволяет передавать эти получаемые запи­си на значительные расстояния, а компьютерные технологии и специ­альные программы — обеспечивают тонкий анализ физиологических данных. Использование фотосъемки в инфракрасных лучах (тепло­видения) позволяет выявить наиболее горячие или холодные участки тела, наблюдаемые в состоянии покоя или в результате деятельности. С помощью компьютерной томографии можно увидеть морфофункциональные изменения мозга на различной глубине, не вскрывая его. Новые данные о работе мозга и отдельных частей тела дает изучение магнитных колебаний.

  Предмет физиологии.

  2. Зарецкий В.В. Клиническая физиология и функциональная диагностика // Функциональная диагностика, 2003. - №1.-С. 13-18.

  3. Фундаментальная и клиническая физиология / Под ред. А. Камкина и А. Каменского. М.: «Академия». 2004.

  Физиология человека, как известно, подразделяется на нормальную и патологическую физиологию. Нормальная физиология занимается изучением жизнедеятельности органов и систем здорового человека, а патологическая - исследованием функционального состояния органов и систем при различных заболеваниях.

  Каковы же причины выделения в самостоятельное направление медицинской науки еще одного раздела физиологии человека - клинической физиологии? Каковы цели, задачи, пределы компетентности клинической физиологии, каково место в системе высшего профессионального медицинского образования?

  Еще раньше в медицинской науке многих стран сформировалась тесная связь клиники с физиологией. И в нашей стране клиницисты и физиологи всегда стремились к взаимодействию. Так, еще в позапрошлом веке начало физиологическому направлению в клинике положил СП . Боткин, организовав в руководимой им клинике внутренних болезней физиологическую лабораторию, которую возглавил молодой физиолог И.П. Павлов. В свою очередь, клинико-физиологические взгляды И.П. Павлова в дальнейшем составили фундамент клинического направления в физиологии, что нашло свое воплощение в создании клинического отделения в руководимом им Институте экспериментальной медицины, а также в знаменитых Павловских «Клинических средах». Однако каждое из этих направлений имело свои собственные цели, которые не всегда совпадали и не всегда приносили пользу больному человеку. И именно в процессе поиска общих точек соприкосновения интересов физиологов и клиницистов возникло новое направление медицинской науки — клиническая физиология. Ее появление торжественно провозгласил на сессии АМН СССР в 1954 году акад. А.А. Богомолец, определив предмет исследования этой отрасли науки - «клиническая физиология — есть физиология больного человека», а также основную цель - «клиническая физиология призвана осуществлять в области научной медицины ту связь теории и практики, без которой нет передовой науки».

  В настоящее время наиболее общепринятая точка зрения состоит в том, что клиническая физиология должна заниматься, прежде всего, больным человеком, осуществляя его комплексное функциональное обследование с целью выявления функциональных расстройств органов и систем человеческого организма и определения их выраженности. При этом к числу клинико-физиологических задач относится определение характера функционирования здоровых органов и систем этого же больного, их роль в обеспечении компенсаторных реакций и резервных возможностей всего организма больного в целом [1].

  Для диагностики функциональных расстройств у человека применяются методы, исходно разработанные для физиологических исследований (спирография, электрокардиография, манометрия и др.). Первоначально в рамках клинического направления в физиологии их внедряли в лечебную практику клиницисты

  Так появилась новая отрасль клинической медицины - функциональная диагностика. Фундаментальной основой для развития функциональной диагностики послужила клиническая физиология.

  Таким образом, предметом, или объектом, изучения в рамках клинической физиологии является больной человек, а реализуется этот процесс с использованием функциональных методов исследования. При этом функциональная диагностика оказывается методом, используемым клинической физиологией в научных исследованиях. Однако методы функциональных исследований используются и в сугубо практических целях - для установления диагноза заболевания конкретного больного.

  Когда в клинике возникает необходимость не только выявить функциональные расстройства отдельных органов, но и оценить степень их компенсации другими органами и системами, охарактеризовать резервные возможности организма больного в целом, т.е. установить наряду с диагнозом заболевания и диагноз состояния больного, то это уже выходит за границы возможностей функциональной диагностики и входит в компетенцию клинической физиологии, требует анализа и научного обобщения обширной информации о больном.

  Таким образом, функциональная диагностика, обеспечивающая исследование на органном уровне, при переходе на комплексное обследование больного на системном уровне уступает место клинической физиологии. Фактически клиническая физиология и функциональная диагностика - это две стороны одной медали, а именно, науки и практики о функциональном состоянии больного человека [3].

  Логика диспозиции клинической физиологии и функциональной диагностики в системе медицинских знаний нашла свое отражение, например, в том, что в системе АМН РФ по отделению медико-биологических наук выделена специальность "клиническая физиология", академиками и чл.-корреспондентами которой избраны ряд руководителей кафедр клинической физиологии и функциональной диагностики ведущих медицинских университетов России.

  В этой связи в современной литературе [2] дискутируется вопрос, что, возможно диагностику заболевания, или, тем более, состояния больного логичнее называть не «функциональной», а «клинико-физио-логической» диагностикой, а методы исследования именовать «клинико-физио-логическими методами исследования»?

  В этом же ключе обсуждается целесообразность возведения методов исследования в ранг врачебной специальности (врач лабораторной диагностики, врач-эндоскопист, врач функциональной диагностики и т.д.). Предлагается даже отказаться от названия врачебной специальности «функциональная диагностика» и ввести название «клиническая физиология», что должно наполнить ее новым содержанием и стимулировать специалистов по функциональной диагностике переходить от описания кривых функциональных исследований отдельных органов к полноценному осмыслению результатов комплексного клинико-функционального исследования состояния больных, то есть становиться клиническими физиологами.

  Мнения эти, безусловно, дискуссионны, но трансформация мышления практических врачей - очень важный фактор реализации идеи академика А. А. Богомольца о роли клинической физиологии в научной и практической медицине.

  Читайте также:

    
  • Миокардит
    
  • Эозинофильный гранулематоз с полиангиитом
    
  • Фармакотерапия глаукомы
    
  • Межпальцевая невралгия
    
  • Шейный спондилез