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.

Метаболиты мышц: 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).