Тема 8. Общий обзор организма человека. Концепции физиологии

Человека

Структурной единицей организма человека как любого живого существа является клетка. В основе жизнедеятельности человеческого организма лежат такие важные функции клеток, как обмен веществ, рост, развитие, движение, раздражимость, размножение.

Клетки, сходные по строению, имеющие общее происхождение и выполняющие одинаковые функции, объединяются в ткани. В большинстве тканей между клетками располагается особое межклеточное вещество различного строения. По выполняемой функции ткани подразделяют на 4 группы: эпителиальные, соединительные, мышечные и нервные.

Таблица. Особенности строения ткани человека

Эпителиальные ткани образуют наружные покровы тела и выстилают многие полости внутренних органов. В них клетки плотно прилегают друг к другу, поэтому межклеточного вещества очень мало. Такое строение ткани затрудняет проникновение в организм микроорганизмов, вредных веществ. Часто клетки эпителиальной ткани располагаются многочисленными слоями, надежно защищая расположенные под ними органы. Сами же эпителиальные клетки, подвергаясь вредным воздействиям, в большинстве случаев погибают. В связи с этим они способны к быстрому размножению. Наглядным примером могут служить поверхностные клетки кожи: они постепенно отмирают, слущиваются и заменяются новыми за счет размножения клеток более глубокого слоя. Следует отметить, что эпителиальные ткани, образующие железы, выделяют различные секреты: слюнные железы – слюну, потовые – пот и т.д.

Соединительные ткани образованы рыхло расположенными клетками, между которыми находится межклеточное вещество различного строения. Так, в костной ткани оно имеет вид пластинок, состоящих из амофорного вещества, образованного белком оссеином, и волокон из белка коллагена. Между волокнами располагаются кристаллы минеральных солей (преимущественно соли кальция). Они придают костной ткани особую прочность. Клетки хрящевой ткани заключены в овальные капсулы и лежат среди плотного однородного межклеточного вещества, включающего коллагеновые волокна. Волокнистая соединительная ткань состоит из рыхло или плотно расположенных клеток и межклеточного вещества, которое образовано волокнами из белка эластина. Клетки жировой ткани содержат запасы жира. Особым видом соединительной ткани является кровь, межклеточным веществом которой служит плазма, а клеточными компонентами – эритроциты, лейкоциты и тромбоциты.

Мышечные ткани составляют основную массу мышц и обеспечивают их сократительную функцию. Различают поперечно-полосатые скелетные, поперечно-полосатые сердечные и гладкие мышцы.

Поперечно-полосатые скелетные мышцы представляют собой скелетную мускулатуру. Они состоят из мышечных волокон длинной от нескольких миллиметров до 10-12 см, каждое волокно содержит цитоплазму с многочисленными овальными ядрами и миофибриллами. Имеют поперечную исчерченность, обусловленную чередованием в миофибриллах участков с разными физико-химическими и оптическими свойствами. В функциональном отношении они относятся к произвольным мышцам, т.е. сокращаются по воле человека.

Поперечно-полосая сердечная мышечная – сходна по строению волокон со скелетной поперечно-полосатой мышечной тканью. Отличие состоит в том, что ее мышечные волокна смыкаются в определенных местах, благодаря чему сокращение одного волокна вызывает сокращение соседнего, таким образом, обеспечивается одновременность сокращения больших участков сердечной мышцы

Гладкие мышцы являются мускулатурой внутренних органов (стенки сосудов, кишечника, бронхов, мочевого пузыря, мочеточников и т.д.). Они представлены веретенообразными клетками, в цитоплазме которых имеются палочковидное ядро и миофибрилы, состоящие из нитей сократительных белков -актина и миозина. Гладкие мышцы сокращаются произвольно, однако скорость и сила их сокращения меньше, чем у скелетных мышц. Гладкие мышцы могут длительное время находиться в состоянии сокращения.

Основные свойства мышечной ткани – возбудимость (способность воспринимать действия раздражителей и отвечать на них), и сократимость (способность совершать работу или изменять форму за счет сократимых белков).

Нервная ткань образована особыми клеткам – нейронами и расположенными между ними клетками соединительной ткани (нейроглия), выполняющими питательную, опорную и защитную функцию. Нейрон состоит из тела и цитоплазматических отростков. В цитоплазме тела нейрона находится ядро с ядрышком. Отростки бывают двух видов: дендриты (короткие, древовидно ветвящиеся, обеспечивающие восприятие раздражения и передачу возбуждения в тело нейрона) и аксоны (длинные, мало ветвящиеся, проводящие возбуждение от тела нейрона). Тела нейронов расположены главным образом в спинном и головном мозге, т.е. в центральной нервной системе, и образуют серое вещество. Длинные отростки нейронов остаются в центральной нервной системе и образуют белое вещество. Аксоны, покрытые особыми оболочками, образуют нервные волокна. Одни из них с помощью периферических окончаний — рецепторов — воспринимают раздражение и называются чувствительными (центростремительными) волокнами; другие при помощи окончаний передают возбуждение на рабочие органы и называются двигательными (центробежными) волокнами. Места, где происходит передача нервного импульса с одного нейрона на другой или на соответствующий орган, называются синапсами.

Нервные волокна, выходящие за пределы спинного и головного мозга, при помощи соединительной ткани собираются в пучки — нервы, дающие многочисленные ответвления ко всем органам. В зависимости от образующих нервы волокон они могут быть чувствительными, двигательными и смешанными.

Основные свойства нервной ткани — возбудимость (способность воспринимать раздражения) и проводимость (способность проводить возбуждение) Все ткани тесно взаимосвязаны и образуют органы — обособленные части организма, имеющие определенное строение и функции. Каждый орган состоит из нескольких видов тканей, одна из которых преобладает.

Например, печень образована в основном эпителиальной тканью, хотя в ней имеются соединительная, мышечная и нервная ткани. Органы, обеспечивающие выполнение определенных функций, объединяются в системы органов. Так, пищеварительная система образована ротовой полостью с языком и зубами, глоткой, пищеводом, желудком, кишечником, а также пищеварительными железами (слюнными, поджелудочной и др.).

Кроме пищеварительной, в организме человека имеются опорнодвигательная, дыхательная, кровеносная, нервная, выделительная, половая.

Опорно-двигательный аппарат объединяет скелет и поперечнополосатые скелетные мышцы и представляет одну из важнейших систем человеческого организма. Он выполняет опорную и защитную функции и играет решающую роль в движении.

Специализированные органы для газообмена между организмом и внешней средой образуют систему органов дыхания, которая у человека представлена легкими, расположенными в грудной полости, и воздухоносными путями: носовой полостью, носоглоткой, гортанью, трахеей, бронхами.

Система органов кровообращения включает сердце и кровеносные сосуды (артерии, капилляры, вены), пронизывающие все органы тела человека; обеспечивает обмен веществ между организмом и внешней средой.

Функцию удаления продуктов распада выполняют почки, а также легкие, кишечник, потовые железы, составляющие систему выделения организма.

Через легкие из организма удаляются углекислый газ, вода, некоторые летучие вещества (алкоголь и др.). Кишечник выделяет не усвоенные остатки принятой пищи, соли кальция, желчные пигменты, частично воду и некоторые другие вещества. Потовые железы удаляют 5-10% всех конечных продуктов обмена (вода, соль, некоторые аминокислоты, мочевина, мочевая кислота и др.)

Человеку, как и всем живым организмам, присуща способность самовоспроизведения, т.е. сохранения и продолжения своего вида, что обеспечивается функционированием половой системы – мужской и женской.

Мужская половая система представлена двумя семенниками, придаточными половыми железами, семенными пузырьками, предстательной железой, семявыносящими протоками и половым членом.

Женская половая система образована двумя яичниками, маточными трубами, маткой и влагалищем, которые располагаются в полости таза.

Следует отметить, что целостность организма обеспечивается двумя механизмами регуляции — нервным и гуморальным.

Нервная регуляция осуществляется центральной и периферической нервной системой.

Гуморальная регуляция обеспечивается кровью, тканевой жидкостью и лимфой, в которой содержатся различные биологически активные вещества — гормоны и витамины. Биологически активные вещества (гормоны) вырабатываются железами внутренней секреции и поступают в кровь, с помощью которой и доставляются к органам-мишеням. Совокупность желез внутренней секреции (гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, вилочковая железа, надпочечники) составляют эндокринную систему человека.

Поджелудочная железа и половые являются железами смешанной секреции. Выделяя в кровь гормоны, они также участвуют в гуморальной регуляции деятельности органов.

Нервный и гуморальный механизмы регуляции взаимосвязаны и дополняют друг друга. Нервная система иннервирует все системы органов, включая эндокринную. Поэтому нервная регуляция функций — ведущая. В то же время гормоны влияют на нервную систему, в результате чего в процессе эволюции сформировался единый нервно-гуморальный механизм регуляции жизнедеятельности организма. Благодаря этому механизму обеспечивается непрерывная адаптация человека к изменяющимся условиям среды.

Высшая нервная деятельность

Термин «высшая нервная деятельность» введен в науку И.П. Павловым, считавшим его равнозначным понятию «психическая деятельность». По И.П.Павлову, в основе высшей нервной деятельности лежат безусловные и условные рефлексы.

Условные рефлексы у человека образуются с первых дней его жизни.

Условные раздражители: определенное положение тела ребенка перед кормлением, вид матери, вид бутылочки с молоком и т.п. Далее условными раздражителями бывают: вид пищи, вид пара, вырывающегося из носика чайника, положение выключателя на стене и пр.

Происходит у человека и торможение условных рефлексов (после того как выключатель переносится в другое место, человек много раз обращается к прежнему месту его расположения).

И.П. Павлов учитывал, что все явления высшей нервной деятельности нельзя объяснить образованием условных рефлексов. Животным с развитой нервной системой свойственно улавливание связей между предметами и явлениями окружающей среды и использование установленных закономерностей в новых условиях. Такая способность животных была названа рассудочной деятельностью.

Высшего развития рассудочная деятельность достигает у человека и проявляется в виде мышления.

С мышлением связана речь. Словом человек обозначает все, что воспринимает с помощью органов чувств. Словом он обобщает предметы и явления, имеющие общие признаки (словом «дерево» обобщает такие предметы, как «береза», «сосна», липа». Слова «береза», «липа», «сосна» тоже являются обобщающими).

Человек обобщает все, в том числе и свои ощущения, чувства, переживания. Слово — сигнал сигналов. В процессе обобщений на основе выделения в предметах и явлениях существенного, главного человек формирует понятия, которые обозначает словами (терминами). Человек мыслит понятиями. Устная и письменная речь является аппаратом абстрактного (отвлеченного от конкретных единичных предметов и явлений) мышления. С помощью устной и письменной речи человек передает свой накопленный жизненный опыт, знакомится с опытом других и не только ныне живущих людей, но и людей многих живших поколений.

Речь, ее функции связаны с корой головного мозга: формирование и развитие устной речи связаны с лобной долей левого полушария, письменной — с височными и теменными долями. Нарушение функций соответствующих долей коры головного мозга (вследствие заболевания, ранения) ведет к потере рассудка, мышления.

Кора головного мозга — материальная основа мышления.

Тема 9. Здоровье

Современное естествознание рассматривает человека как целостный природный и социокультурный феномен.

Здоровье человека во многом связано с эволюционно-экологическими основаниями его психофизической деятельности. Исследования показали, что в современной популяции людей формируются и новые варианты гено- и фенотипов человека, которые наиболее адекватно отвечают современным психо-физиологическим, социальным потребностям жизни, что обусловлено изменениями ритма жизни, урбанизацией, современными биосферноноосферно экологическими изменениями.

Более ста лет назад выдающийся французский биолог и медик К. Бернар выдвинул идею единства здоровья и болезни и, по существу, обосновал учение о гомеостазе. Учение о гомеостазе основано на убеждении в единстве здоровья и болезни; Компенсаноторно-приспособительные реакции, обспечивающеи гомеостаз, не являются какими-то особыми реакциями организма, а представляют собой разнообразные комбинации его функций, развертывающиеся на той же, что и в норме, материальной основе, но протекающие, как правило, с большей, чем обычно, интенсивностью и нередко сопровождающиеся появлением своеобразных тканевых изменений.

И.В. Давыдовский, полагал, что здоровье и болезнь – это два качественно различных феномена, которые могут сосуществовать в индивидууме. Сам организм (его центральная нервная система) может быть организатором патологических процессов. Это утверждение он обосновал результатами большого количества экспериментов. Организация (самоорганизация) патологического процесса есть организация адаптивной программы в экстремальных, аварийных условиях среды, а патология есть организованный вариант жизни (выживания) на основе видовой программы приспособления вида. Идеи такого рода присутствовали в работах Н.П. Бехтеревой, Г.Н. Кржижановского и др. В экстремальных условиях (в случае перегрузки, травмы, инфекции, интоксикации и др.) видовая аварийная программа реализуется в том, что существенно (иногда до возможного минимума) сокращается внешняя работа и все резервы направляются на развитие новых внутренних функциональноморфологических механизмов сохранения жизнеспособности, выживания, выздоровления.

Естественно, что относительно обычной здоровой жизнедеятельности такая перестройка оценивается как нечто внешнее, как болезнь. Это новое качество жизнедеятельности индивида на основе видовой адаптивной программы, которое И.В. Давыдовский назвал адаптацией через болезнь.

Как утверждал С.П. Боткин: «Реакция организма на вредно действующие на него влияния внешней среды и составляет сущность больной жизни».

В работах отечественных клиницистов, патологов были намечены пути решения проблем общей патологии, сформулированы основы видения проблем гомеостаза, феноменов здоровой и нарушенной жизни, предприняты попытки обосновать понимание здоровья и болезни как диалектического единства и противоположности.

При анализе специфики здоровья в указанном отношении следует четко разграничивать здоровье отдельного человека и здоровье популяции.

Здоровье индивида есть динамический процесс сохранения и развития его социально-природных, биологических, физиологических и психических функций, социально-трудовой, социокультурной и творческой активности при максимальной продолжительности жизненного цикла.

Здоровье популяции в отличие от этого представляет собой процесс долговременного социально-природного, социально-исторического и социокультурного развития жизнеспособности и трудоспособности человеческого коллектива в ряду поколений. Это развитие предполагает совершенствование психофизиологических, социокультурных и творческих возможностей людей.

Здоровье популяции и индивида является необходимой предпосылкой интеллектуального здоровья человека, полноценной реализации его творческих возможностей. И наоборот, когда социально-исторические условия препятствуют полноценному развитию интеллектуального здоровья, в высокой степени вероятны такие отрицательные следствия, как снижение общего уровня здоровья популяции, выраженное в показателях заболеваемости и смертности, росте хронической патологии и т.д. Важнейшие функции популяционного здоровья:

• Функция 1 — конкретный живой труд, или совокупность психофизических затрат в ходе производственной деятельности, которые совершаются работающими индивидами внутри данной популяции.

• Функция 2 — социально-биологическое воспроизводство последующих поколений, с которыми связано существование института семьи.

• Функция 3 — воспитание и обучение последующих поколений, усвоение ими совокупности умений, навыков и знаний, необходимых для успешной социально-производственной, творческой деятельности, для полноценного воспроизводства следующих поколений людей.

В 1947 г. Всемирная Организация Здравоохранения, основанная по инициативе ООН, предложила краткую формулировку термина «здоровье».

Здоровье — это состояние полного физического, умственного и социального благосостояния.

Каждый из нас имеет два возраста – хронологический возраст – здесь мы ничего изменить не можем (мы рождаемся в определенный день, и стой поры календарь отсчитывает годы), и физиологический возраст, с которым мы можем кое-что сделать (характеризующий физиологическое состояние системы органов). Физиологический возраст можно откорректировать, для чего необходимо избегать состояния, ведущего к эмоциональному перенапряжению (стрессу) и вести правильный образ жизни.

Правильный образ жизни И.И. Мечников назвал ортобиозом («орто» прямой, правильный, «био» -связанный с жизнью) и предложил восемь важных условий его:

• Труд – являющийся важнейшим условием физиологического благополучия. Органы-тунеядцы быстро чахнут.

• Нормальный сон – сон в ночное время суток продолжительностью 8-10 часов (режим сна) при отсутствии раздражителей.

• Служба доброго настроения, положительные эмоции – их обеспечивают доброжелательное отношение к другим людям, юмор, оптимизм.

• Рациональное питание – рациональным оно должно быть по качеству, по количеству и по режиму.

• Избегать алкоголя и никотина – так как, алкоголь – яд для всех клеток тела.

Слабеют нервные процессы, дрябнет сердечная мышца. Неблагоприятное действие оказывает алкоголизм родителей на потомство, повышая число детей с психохимическими и физическими дефектами. Страдает печень, закономерный конец алкоголика – тяжелое отравление ядами, известное под наименованием белой горячки. Никотин – нервнососудистый яд, усиливает атеросклероз. От инфаркта миокарда курящие умирают в 11 раз, от рака легких в 13 раз чаще, чем некурящие. Живут они на 10 лет меньше.

• Соблюдение режима – выполнение определенной деятельности организма в определенное время, что приводит к образованию в мозгу условных рефлексов на время.

• Закаливание организма – под закаливанием понимают процесс приспособления организма к неблагоприятным внешним воздействиям, главным образом к холодовому фактору, причем приспособление это достигается путем использования естественных сил природы – солнечных лучей, воздуха, воды.

• Физические упражнения -достаточный объем двигательной активности.

Работоспособность. С физиологической точки зрения, работоспособность определяет возможности организма при выполнении работы к поддержанию структуры и энергозапасов на заданном уровне. В соответствии с двумя основными типами работ выделяют физическую и умственную работоспособность. Выделяют также общую (потенциальную, максимально возможную работоспособность при мобилизации всех резервов организма) и фактическую работоспособность, уровень которой всегда ниже. Фактическая работоспособность – зависит от текущего уровня здоровья, самочувствия человека, а также, от типологических свойств нервной системы, индивидуальных особенностей функционирования психических процессов (памяти, мышления, внимания, восприятия), от оценки человеком значимости и целесообразности мобилизации определенных ресурсов организма для выполнения определенной деятельности.

В процессе выполнения работы человек проходит через различные фазы работоспособности. Фаза мобилизации характеризуется предстартовым состоянием. При фазе врабатываемости могут быть сбои, ошибки в работе, организм реагирует на данную величину нагрузки с большей силой,чем это необходимо; постепенно происходит приспособление организма к наиболее экономичному, оптимальному режиму выполнения данной конкретной работы.

Фаза оптимальной работоспособности (или фаза компенсации) характеризуется оптимальным,экономичным режимом работы организма и хорошими, стабильными результатами работы, максимальной производительностью и эффективностью труда. Во время этой фазы несчастные случаи крайне редки и происходят, в основном, по причине объективных экстремальных факторов или неполадок оборудования. Во время фазы неустойчивости компенсации (или субкомпенсации) происходит своеобразная перестройка организма: необходимый уровень работы поддерживается за счет ослабления менее важных функций.

Эффективность труда поддерживается за счет дополнительных физиологических процессов, менее выгодных энергетически и функционально. Например, в сердечно-сосудистой системе обеспечение необходимого кровоснабжения органов осуществляется уже не за счет увеличения силы сердечных сокращений, а за счет возрастания их частоты.

Перед окончанием работы, при наличии достаточно сильного мотива к деятельности, может наблюдаться также фаза «конечного порыва».

При выходе за пределы фактической работоспособности, во время работы в сложных и экстремальных условиях, после фазы неустойчивой компенсации наступает фаза декомпенсации, сопровождаемая прогрессирующим снижением производительности труда, появлением ошибок, выраженными вегетативными нарушениями: учащением дыхания, пульса, нарушением точности координации.

При продолжении работы фаза декомпенсации может довольно быстро перейти в фазу срыва (резкое падение производительности, вплоть до невозможности продолжения работы, резко выраженная неадекватность реакций организма, нарушение деятельности внутренних органов, обмороки).

Первый этап – врабатывание – приходится, как правило, на первый час (реже на два часа) от начала работы.

Второй этап – устойчивой работоспособности – длится последующие 2-3 часа.

Третий этап - работоспособность вновь снижается.

Эти три этапа повторяются дважды за трудовой день: до обеденного перерыва и после него. Максимальные подъемы отмечаются в 10-13 и 17-20 часов. Минимум работоспособности приходится на ночные часы. Но и в это время наблюдаются физиологические подъемы с 24 до 1 часа ночи и с 5 до 6 часов утра. В течение недели отмечаются те же три этапа. В понедельник человек проходит стадию врабатывания, во вторник, среду и четверг имеет устойчивую работоспособность, а в пятницу и субботу у него развивается утомление.

Имеют место сезонные колебания работоспособности. В переходное время года, особенно весной, у многих людей появляются вялость, утомляемость, снижается интерес к работе. Это состояние называют весенним утомлением Работоспособность обусловлена и возрастным состоянием человека. Установлено, что в 18-20 лет у человека наблюдается самая высокая интенсивность интеллектуальных и логических процессов. К 30 годам она снижается на 4%, к 40 – на 13%, к 50 – на 20, а в возрасте 60 лет – на 25%. По данным ученых Киевского института геронтологии, физическая работоспособность максимальна в возрасте от 20 до 30 лет, к 50 – 60 годам она снижается на 30%, а в следующие 10 лет составляет лишь около 60% юношеской.

Длительное время ученые считали утомление отрицательным явлением, неким промежуточным состоянием между здоровьем и болезнью. В наши дни академик АН Украины Г.В Фольборт провел убедительные исследования, показавшие, что утомление является естественным побудителем процессов восстановления работоспособности. Здесь действует закон биологической обратной связи. Если бы организм не утомлялся, то не происходили бы и восстановительные процессы. Чем больше утомление (конечно, до определенного предела), тем сильнее стимуляция восстановления и тем выше уровень последующей работоспособности. Важно и то, что в период восстановления происходит «текущий ремонт» органов и тканей, усиливаются процессы регенерации, заживления ран. Исследования советского физиолога профессора И.А. Аршавского показали, что физические нагрузки не сокращают, а, наоборот, увеличивают, продолжительность жизни.

Одно из наиболее емких определений состояния утомления дали советские ученые В.П. Загрядских и А.С. Егоров: «Утомление – возникающее вследствие работы временное ухудшение функционального состояния организма человека, выражающееся в снижении работоспособности, в неспецифических изменениях физиологических функций и в ряде субъективных ощущений, объединяемых чувством усталости.

Различают физиологическое и психическое утомление. Первое из них выражает, прежде всего, воздействие на нервную систему продуктов разложения, освобождающихся в результате двигательно-мускульной деятельности, а второе – состояние перегруженности самой центральной нервной системы. Обычно явления психического и физиологического утомления взаимно переплетаются, причем психическое утомление, то есть ощущение усталости, как правило, предшествует утомлению физиологическому. Как показывают исследования, явления утомления в утренней смене интенсивнее всего наблюдаются на четвертом – пятом часу работы.

После прекращения работы наступает фаза восстановления физиологических и психологических ресурсов организма. Однако не всегда восстановительные процессы проходят нормально и быстро. После сильно выраженного утомления вследствие воздействия экстремальных факторов организм не успевает отдохнуть, восстановить силы за обычные 6-8 часов ночного сна. Порой требуются дни, недели для восстановления ресурсов организма. В случае неполного восстановительного периода сохраняются остаточные явления утомления, которые могут накапливаться, приводить к хроническому переутомлению различной степени выраженности. В состоянии переутомления длительность фазы оптимальной работоспособности резко сокращается или может отсутствовать полностью, и вся работа проходит в фазе декомпенсации.

В состоянии хронического переутомления снижается умственная работоспособность: трудно сосредоточиться, временами наступает забывчивость, замедленность и порой неадекватность мышления. Все это повышает опасность несчастных случаев.

Психогигиенические мероприятия, направленные на снятие состояния переутомления, зависят от степени переутомления.

Для начинающегося переутомления (I степень) эти мероприятия включают упорядочение отдыха, сна, занятия физкультурой, культурные развлечения. В случае легкого переутомления (II степень) полезен очередной отпуск и отдых. При выраженном переутомлении (III степень) необходимо ускорение очередного отпуска и организационного отдыха. Для тяжелого переутомления (IV степень) требуется лечение.

Составитель – Гусев Алексей Николаевич

II ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ