В процессе выполнения человеком любой двигательной деятельности, в том числе тренировочной и соревновательной, мы имеем дело не с отдельными мышцами, внутренними органами или биохимическими реакциями, а с целостным живым организмом, который представляет собой двигательную функциональную систему.
Функциональные системы пронизывают всё мироздание - от атомных и молекулярных отношений до сложных космических явлений. Но наиболее отчётливо они представлены в живых организмах.
П.К. Анохин раскрыл кибернетические принципы работы функциональных систем организма. Основные физиологические закономерности таких систем были сформулированы ещё в 1935 г., т.е. задолго до того, как были опубликованы первые работы по кибернетике. Он утверждал, что любая функциональная система организма работает по принципу саморегуляции с постоянной информацией о состоянии её конечного приспособительного результата.
Функциональная система (по П.К. Анохину) – это избирательное интегративное образование целого организма, создающееся при формировании любой его деятельности.
Системообразующим фактором функциональной системы является полезный приспособительный результат. П.К. Анохин отказался от понятия "общая система" и ограничил содержание понятия "функциональная система" в связи с тем, что отсутствие результата во всех формулировках системы делает их неприемлемыми с операциональной точки зрения. Этот дефект полностью устранён в развиваемой им теории функциональной системы.
Включение в анализ результата значительно изменяет общепринятые взгляды на систему. Всю деятельность системы и её всевозможные изменения можно представить целиком в терминах результата, что ещё более подчёркивает его решающую роль в поведении системы. Эта деятельность выражена в четырёх вопросах, отражающих различные этапы формирования системы:
1) Какой результат должен быть получен?
2) Когда именно должен быть получен результат?
3) Какими механизмами должен быть получен результат?
4) Как система убеждается в достаточности полученного результата?
В этих вопросах выражено всё то, ради чего формируется система (П.К. Анохин).
Целый организм представляет слаженную интеграцию множества функциональных систем, одни из которых определяют устойчивость различных показателей внутренней среды (гомеостазис), другие - адаптацию живых организмов к среде обитания. Одни функциональные системы генетически детерминированы, другие складываются в индивидуальной жизни на основе обучения (в процессе взаимодействия организма с разнообразными факторами среды).
3 Архитектура функциональной системы
По своей архитектуре функциональная система целиком соответствует любой кибернетической модели с обратной связью.
Функциональная система имеет однотипную организацию и включает следующие общие, притом универсальные для разных функциональных систем узловые механизмы:
полезный приспособительный результат как ведущее звено функциональной системы;
рецепторы результата;
обратную афферентацию, поступающую от рецепторов результата в центральные образования функциональной системы;
центральную архитектуру, представляющую избирательное объединение нервных элементов различных уровней;
исполнительные соматические, вегетативные и эндокринные компоненты, включающие организованное целенаправленное поведение.
Центральная архитектура функциональных систем складывается из следующих узловых стадий:
афферентный синтез,
принятие решения,
акцептор результата действия,
эфферентный синтез,
формирование самого действия,
оценка достигнутого результата.
Центральным системообразующим фактором функциональной системы является результат её деятельности. Каждый поведенческий акт, приносящий тот или иной результат, формируется по принципу функциональной системы. Результат – выражение, воплощение решения. Жизнь организма развивается от результата к результату и поэтому ни животное, ни человек никогда не задумываются над тем, с помощью какой комбинации мышц эти результаты получены.
В этом плане примечателен пример, который приводит П.К. Анохин в своих работах. "Посмотрите на котёнка, который проделывает ритмические чесательные движения, устраняя какой-то раздражающий агент в области уха. Это не только тривиальный "чесательный рефлекс". Это в подлинном смысле слова консолидация всех частей системы в результате. Действительно, в данном случае не только лапа тянется к голове, т.е. к пункту раздражения, но и голова тянется к лапе. Шейная мускулатура на стороне чесания избирательно напряжена, в результате вся голова наклонена в сторону лапы. Туловище также изогнуто таким образом, что облегчаются свободные манипуляции лапой. И даже три не занятых прямо чесанием конечности расположены таким образом, чтобы с точки зрения позы тела и центра тяжести обеспечить успех чесания".
Взаимодействие, взятое в его общем виде, не может сформировать системы из "множества компонентов". Следовательно, и все формулировки понятия "система", основанные только на "взаимодействии" и на "упорядочении" компонентов, оказываются сами по себе несостоятельными. Результат является неотъемлемым и решающим компонентом системы, создающим упорядоченное взаимодействие между всеми другими её компонентами.
Упорядоченность во взаимодействии множества компонентов системы устанавливается на основе степени их содействия в получении целой системой строго определённого полезного результата. "Главное качество биологической самоорганизующейся системы и состоит в том, - пишет П.К. Анохин, - что она непрерывно и активно производит перебор степеней свободы множества компонентов, часто даже в микроинтервалах времени, чтобы включить те из них, которые приближают организм к получению полезного результата "
Компонент функциональной системы входит в её состав, только если он вносит свою долю содействия в получение полезного результата.
Результат следует рассматривать в двух аспектах. С одной стороны , результат есть конечный итог управленческого цикла. С другой стороны , результат – начало нового цикла, сигнал к новому анализу ситуации, новым операциям и т.д.
Поведение функциональной системы определяется достаточностью или недостаточностью достижения результата : в случае его достаточности организм переходит на формирование другой функциональной системы с другим полезным результатом, представляющим собой следующий этап в череде результатов. В случае недостаточности полученного результата возникает активный подбор новых компонентов и, наконец, после нескольких "проб и ошибок" находится совершенно достаточный приспособительный результат.
Каждый поведенческий результат имеет физические, химические, биологические, а для человека – социальные параметры, по которым постоянно происходит его оценка организмом. Параметры результата регистрируются соответствующими рецепторами, генетически настроенными на получение информации только определённой формы.
Результаты, образующие различные функциональные системы, могут проявляться на молекулярном, клеточном, гомеостатическом, поведенческом, психическом уровнях и при объединении живых существ в популяции и сообщества. Отсюда понятно, что целостный организм объединяет множество слаженно взаимодействующих функциональных систем, часто принадлежащих к разным структурным образованиям и обеспечивающих своей содружественной деятельностью гомеостазис и адаптацию к окружающей среде.
Объединение компонентов в функциональную систему строится не по анатомическому признаку, а по признаку достижения приспособительного результата деятельности организма.
Состав функциональной системы не определяется топографической близостью структур или их принадлежностью к какому-либо разделу анатомической классификации. В неё могут быть ИЗБИРАТЕЛЬНО вовлечены как близко, так и отдалённо расположенные структуры организма. Она может вовлекать дробные разделы любых цельных в анатомическом отношении систем и даже частные детали отдельных целых органов. В то же время, в различные функциональные системы избирательно включаются одни и те же органы своими различными степенями свободы.
Компонентами любой функциональной системы являются не органы и ткани, а функции, являющиеся производными "деятельности" тех или иных органов и тканей. Образно говоря, морфологический субстрат представляет только клавиатуру рояля, на которой различные функциональные системы разыгрывают разнообразные мелодии, удовлетворяющие различные потребности человека.
Глава 5: Функционирование системы
5.1. Характеристика основных разновидностей функций системы
Понятие функции системы
Функция в переводе с лат. означает «исполнение» - это способ проявления активности системы, устойчивые активные взаимоотношения вещей, при которых изменения одних объектов приводят к изменениям других. Понятие употребляется в самых различных значениях. Оно может означать способность к деятельности и саму деятельность, роль, свойство, значение, задачу, зависимость одной величины от другой и т.д.
Под функцией системы обычно понимают:
- действие системы, ее реакция на среду;
- множество состояний выходов системы;
- при описательном или дескриптивном подходе к функции она выступает как свойство системы, которое развертывается в динамике;
- как процесс достижения цели системой;
- как согласованные между элементами действия в аспекте реализации системы как целого;
- траекторию движения системы, которая может описываться математической зависимостью, формулой, связывающей зависимые и независимые переменные системы.
В теории систем понятие «функция» занимает очень важное место. Функции выражают поведение системы, причем это поведение при обозначении его функцией становится упорядоченным, закономерным и организованным. Поэтому функции представляют собой направления активности системы, которая взаимодействует со средой. Функция - это, прежде всего, проявление свойств системы. Можно согласиться с В. Г. Афанасьевым, который пишет: « Функция системы является проявлением свойств, качеств системы во взаимодействии с другими объектами системного и несистемного порядка, выражением определенной относительно устойчивой реакции системы на изменение ее внутреннего состояния и ее внешней среды, реакция на возмущающие воздействия изнутри и извне, своеобразным специфическим способом поведения системы, средством разрешения постоянного противоречия между системой и средой, ее окружением. Функции системы как целого определяют функции, которые выполняет в системе каждый из ее компонентов» .
Ключевым положением теории систем, создающим условия для так называемого структурно-функционального анализа, является положение о том, что между структурой системы и ее функциями существует вполне определенная закономерная взаимосвязь. Это метко подметил Ю. Г. Марков: «Функции, какова бы ни была их природа, можно реализовать лишь в структуре» . На это обращает внимание и В. Г. Афанасьев: «Функции присущи системе и ее компонентам, причем функции системы есть интегрированный результат функционирования образующих ее компонентов» .
Немаловажным положением теории систем выступает положение о функциональной зависимости в системе, которое предопределяет основные направления функционального анализа. Оно достаточно четко сформулировано В. Г. Афанасьевым: « Функциональная зависимость имеет место между отдельными компонентами данной системы; между компонентами и системой в целом; между системой в целом и другой, более широкой системой, компонентом которой она сама является» . По сути функциональный анализ сводится к определению этих видов функциональных зависимостей, которые демонстрируют и объясняют активность системы.
Типология функций системы представляет собой многоаспектное образование. На первый взгляд кажется, что функции так многообразны, что не поддаются какой-то классификации. На самом деле их не так много. Иллюзию бесконечного множества видов создает множество систем, которые придают функциям индивидуальную неповторимость.
Так, по степени воздействия на внешнюю среду и по характеру взаимодействия с другими системами функции бывают: пассивные, обслуживающие, противостояния, поглощения, преобразования, адаптивные; по составу - простые и сложные; по характеру проявления - явные и латентные; по содержанию - целевые, ролевые, деятельные; по характеру временной детерминации - временные, постоянные; по отношению к системе - внешние, внутренние; по характеру действия - непрерывные и дискретные; по последствиям для системы - позитивные, нейтральные и дисфункции; по траектории реализации - линейные и нелинейные; по количеству переменных - с одной переменной и с несколькими переменными (табл. 14).
| Основание классификации | Функция | |
|---|---|---|
| Тип | Характеристика | |
| Степень воздействия на внешнюю среду и характер взаимодействия с другими системами | Пассивные | Пассивное существование системы как материала для других систем |
| Обслуживающие | Обслуживание системы более высокого порядка | |
| Противостояния | Противостояние другим системам | |
| Поглощения | Выживание, поглощение, экспансия других систем и среды | |
| Преобразования | Преобразование других систем и среды | |
| Адаптивные | Приспособление системы к окружающей среде | |
| Состав функций | Простые | В них выделяются отдельные функциональные компоненты |
| Сложные | Содержат несколько простых компонентов | |
| Характер проявления | Явные | Проявляются открыто |
| Латентные (скрытые) | Проявляются с течением времени, расходятся с провозглашаемыми целями участников деятельности | |
| Содержание функций | Целевые | В основе ее цели, стоящие перед системой |
| Ролевые | Роли, выполняемые системой | |
| Деятельностные | Направления деятельности системы | |
| Характер временной детерминации | Временные | Выполняются системой эпизодически |
| Постоянные | Выполняются системой постоянно | |
| Положение в системе | Внешние | Ориентированы на реализацию целей системы, взаимодействие с внешней средой |
| Внутренние | Регулируют процессы внутри системы | |
| Характер действия | Непрерывные | Действуют непрерывно, постоянно |
| Дискретные | Действуют прерывисто, дискретно | |
| Последствия для системы | Нейтральные | Не вызывают ни позитивных, ни негативных последствий для системы |
| Конструктивные (позитивные) | Вызывают положительные последствия для системы | |
| Дисфункции | Вызывают отрицательное содействие системе | |
| Тип траектории | Линейные | Представляет собой линейную зависимость переменных |
| Нелинейные | Представляют собой различные виды нелинейных зависимостей переменных | |
| Количество переменных | Одной переменной | Свойственна одна переменная |
| Нескольких переменных | Свойственны несколько переменных | |
Таблица 14 — Типология функций системы
Следует подчеркнуть, что каждая система родственна со всеми системами с точки зрения функций и одновременно индивидуально неповторима. Данная таблица может быть применена при построении функциональных описаний систем.
Особое внимание обратим на внутренние и внешние функции системы. Вопрос о взаимодействии и взаимообусловленности этих функций представляется одним из ключевых положений теории систем. Он объясняет практически все основные проблемы не только функционирования, но и развития систем. Наличие этих функций обусловлено тем, что для любой системы характерна внешняя и внутренняя среда, поэтому свойственны внутренние и внешние функции.
Внешние и внутренние функции
Внешние функции - это активные, направленные воздействия системы на окружающую среду для достижения поставленных целей. Внешние функции обеспечивают внешние результаты системы. Они представляют собой устойчивые реакции системы на среду и устойчивые связи системы со средой. Поэтому для них характерны:
- устойчивость и стабильность, когда система постоянно проявляет себя;
- направленность, т.е. функция обязательно на что-то направлена, предметна;
- взаимодействие со средой, поскольку функция не сводится только к воздействию на среду;
- активность и целенаправленность, ибо функционирование - проявление активности системы в достижении цели.
Внешние функции могут быть нескольких видов.
- Преобразовательные функции свойственны для созидательных систем, которые преобразуют окружающую среду, приводят ее в соответствие со своей сущностью. Это характерно в целом ряде случаев для деятельности человека, который упорядочивает природный хаос, хотя одновременно увеличивает энтропийность некоторых природных систем.
- Пассивные функции - пассивное существование системы как материала для других систем. Такое существование системы - кратковременный период времени, который чаще всего связан с кризисами системы. Его нельзя считать нефункциональным. Система все равно функциональна, поскольку отдает себя хаосу, окружающим системам.
- Потребительские функции свойственны для систем, которые получают из окружающей среды вещество, энергию, информацию. Открытая система не может существовать без потребления вещества, энергии и информации из окружающей среды, что обеспечивает ее существование и развитие.
- Функции поглощения - выживание поглощение, экспансия других систем и среды. Эти функции характеризуют систему как очень активное образование, которое не просто находится в состоянии спонтанного взаимодействия со средой, а активно поглощает из окружения системы и их элементы.
- Адаптивные функции характерны для широкого спектра адаптивных систем, обладающих способностью приспосабливаться. Они обеспечивают согласование системы с ее окружением, взаимное изменение поведения.
- Обслуживающие функции - обслуживание системы более высокого порядка. Это тот случай, когда система занимает определенное место в иерархии, что и предопределяет ее обслуживающую роль верхних уровней иерархии и получение услуг со стороны нижних уровней.
Функция системы - это ее свойство в динамике, приводящее к достижению цели, т.е. в процессе функционирования система меняет состояния. При этом она переходит из одного состояния в другое или сохраняет какое-либо состояние. Состояния изображаются в виде точек пространства состояний. Отсюда функционирование системы представляется в виде некоторой траектории в пространстве состояний.
Поскольку достижение цели или целевого состояния может быть обеспечено посредством движения по некоторым траекториям, возникает вопрос о предпочтительной или оптимальной траектории.
Оптимальным называется функционирование системы, при котором она удовлетворяет: во-первых, ограничениям, накладываемым внешней средой; во-вторых, критериям качества самой траектории.
Внутренние функции системы определяются тем, что выполнение системой внешней работы неизбежно приводит к мобилизации системы. В ней происходят различные корреляции целей, вещества, энергии, информации. Налаживание обмена с окружающей средой требует постоянного регулирования элементов, взаимосвязей между ними и т.п.
Поэтому под внутренней функцией следует понимать важнейшее условие внешнего функционирования, при котором проявление целого обеспечивается проявлением и существованием его частей, т. е. это способ взаимодействия частей внутри целого. Разновидности внутренних функций:
- распорядительная, т.е. закрепление за элементами и подсистемами определенных действий;
- координации и согласования, благодаря которым происходят совместные действия элементов;
- субординации или соподчинения, предполагающие распределение между элементами координационных или субординационных отношений;
- контролирующая, т.е. осуществляющая проверку соответствия действия определенной норме;
- целеполагающая, т. е. определяющая цели функционирования и развития системы.
Обратим внимание на то, что реализация внутренних функций обеспечивается природой системы. Если это живой организм, то происходит его биологическая внутренняя саморегуляция. Если производственная организация, то в ней работают цели, мотивы, ценности, установки людей. Важнейшая роль внутренних функций заключается в том, что они обеспечивают необходимую для внешнего функционирования внутреннюю динамику системы.
В настоящее время наиболее совершенная модель структуры поведения изложена в концепции функциональной системы П.К. Анохина.
Функциональная система - это единица интегративной деятельности целого организма, осуществляющая избирательное вовлечение и объединение структур и процессов на выполнение какого-либо конкретного акта поведения или функции организма.
Функциональная система имеет разветвленный морфофизиологический аппарат, обеспечивающий за счет присущих ей закономерностей эффект гомеостаза. Выделяют два чипа функциональных систем. Функциональные системы первого чипа обеспечивают само регуляцию функционирования систем организма, направленных на возможность его существования в данных условиях среды. Функциональные системы второго типа обеспечивают приспособительный эффект через изменение поведения. Именно этот тип функциональных систем лежит в основе различных поведенческих актов.
Согласно П.К. Анохину, функциональная система второго типа состоит
из следующих стадий:
Афферентный синтез;
Стадия принятия решения;
Стадия акцепторов результата действия;
Эфферентный синтез (программа действия);
Само действие;
Оценка достигнутого результата.
Афферентный синтез представляет собой объединение всей сенсорной информации, поступающей в мозг. Его содержание определяется мотивационным возбуждением, памятью, обстановочной и пусковой афферентациями. Любая информация, поступающая информация соотносится с доминирующим в настоящее время мотивационным возбуждением. Пусковая афферентация определяет то возбуждение, которое будет формироваться в сенсорной системе под влиянием внешнего биологически значимого раздражителя. Распределение раздражителей во времени и пространстве определяет обстановочную афферентацию (при изменении последовательности действий (обстановки) условный рефлекс может не проявляться). Функциональная роль пусковых и обстановочных афферентаций обусловлена прошлым опытом животного, хранящегося в виде памяти. На основе взаимодействия мотивационного, обстановочного возбуждения и памяти формируется так называемая интеграция или готовность к определенному поведению. Чтобы она трансформировалась в определенное целенаправленное поведение требуется воздействие со стороны пусковых раздражителей (пусковая афферентация). Внешним проявлением афферентного синтеза, обусловленного влияниями лимбической системы и ретикулярной формации на кору, является активизация ориентировочно-исследовательского поведения.
Завершение этой стадии сопровождается переходом в стадию принятия решения, которая определяет тип и направленность поведения, этот этап реализуется через формирование аппарата акцепторов результата действия, программирующий результаты будущих событий.
Эфферентный синтез или стадия программа действия осуществляет интеграцию соматических и вегетативных возбуждений в целостный поведенческий акт. Эта стадия характеризуется тем, что действие уже сформировано как нервный процесс, но внешне оно еще не реализуется.
На основании этой программы происходит конкретное действие, результаты которого благодаря наличию обратной афферентации сопоставляются с акцептором результатов действия. В случае достижения желаемого результата действие прекращается, в противном случае в программу поведения вносятся соответствующие корректировки.
Механизмы управления движением. Поведение организма в той или иной степени связано с работой мышц. Мышцы способствуют поддержанию определенной позы, ориентации на источник внешнего сигнала, перемещению тела в пространстве и манипулированию (частный случай - оперантная деятельность).
Любое движение, совершаемое организмом, находится под четким контролем нервной системы. Еще в XIX веке Ч. Белл доказал, что между мозгом и мышцей имеется нервный круг: один нерв приносит информацию от мозга к мышце, а другой передаст ощущения состояния мышц к мозгу. Такое взаимодействие нервных и мышечных структур обеспечивается благодаря наличию проприорецепторов (Ч. Шеррингтон).
Изучая данное явление П.К. Анохин для объяснения процессов координации деятельности мышц применил понятие «обратная связь», или «обратная афферентация». Суть данного явления сводится к тому, что в механизме координации двигательных реакций афферентная информация обеспечивает форму и состав эфферентного проявления центральной интеграции.
Долгое время основные представления о механизмах двигательного управления строились на положениях концепции кольцевого управления (принцип рефлекторного кольца). Согласно Н.А. Бернштейну, изменения в мышце, возникающие при движении, возбуждают чувствительные окончания проприорецепторов, а образующиеся при этом сигналы, достигая нервных центров, вносят изменения в эффекторный поток, то есть в физиологическое состояние мышцы.
В настоящее время установлено, что принцип рефлекторного кольца не соблюдается при возникновении быстрых действий, когда не остается времени для сопоставления результата с текущими установками. В данных ситуация главная роль в управлении движением отводится так называемым центральным моторным программам. Такие выводы основываются на работах Ч. Шеррипггона, который установил, что сигналы, идущие от разных областей головного мозга, сходятся к одним и тем же мотонейронам спинного мозга. Шеррингтон охарактеризовал эти нервные клетки как «общий конечный путь», связывающий центры головного мозга с деятельностью мышц. Низшие центры локомоций (движений) у человека располагаются в спинном мозге и их деятельность проявляется у новорожденного. В дальнейшем деятельность этих структур подавляется работой выше лежащих отделов мозга. Программы цепных двигательных актов широко представлены в различных структурах мозга. Так, например, глотательные, дыхательные и другие движения управляются врожденными моторными программами, информация о которых располагается в соответствующих подкорковых структурах. Программы приобретенных двигательных актов располагаются в выше лежащих отделах мозга (кора больших полушарий). При определенном опыте человека эти движения выполняются автоматически и обратная афферентация перестает играть существенную роль в их управлении. Необходимость в ней возникает только в случае изменения навыка.
Для многих видов движения управление может осуществляться одновременно двумя механизмами при разном их соотношении для движений, различающихся сложностью и уровнем организации. При этом обратная афферентация сопоставляется с программой движений и служит уточнению координат цели и траектории движения.
Нейроны движения. В теменной и лобной областях коры больших полушарий обнаружены три типа нейронов, участвующих в процессе осуществления условно-рефлекторного двигательного акта.
Первая группа нейронов - сенсорные нейроны реагируют только на условный сигнал и подученную информацию передают второй группе нейронов.
Нейроны второй группы сохраняют полученную информацию в течение непродолжительного времени, то есть относятся к структурам, обеспечивающим кратковременную память.
Третьи нейроны - нейроны моторных программ. Они получают информацию от нейронов второй группы и запускают хорошо отработанную двигательную реакцию.
В формировании центральных двигательных программ и их хранении принимают участие и подкорковые структуры: мозжечок и стриопаллидарная система.
Мозжечок обучается различным программам поведения, затем сохраняя их. В нем хранятся программы сложных и автоматически выполняемых двигательных актов, которые сформировались при жизни человека. Помимо этого мозжечок в ответ на команду к действию осуществляет перспективное планирование движений за счет выбора типа моторной программы и обеспечивает ближайшее планирование, постоянно корректируя движение, за счет информации, непрерывно поступающей от сенсоров. Кроме этого мозжечок является центром координации различных двигательных реакций, органом равновесия и регуляции мышечного тонуса.
Структуры стриопаллидарной системы, в частности базальные ганглии, являются местом хранения программ врожденных двигательных актов и двигательных автоматизмов.
Теорию функциональных систем предложил еще в 30-х годах 20 века П. К. Анохин, т. к. рефлекторная теория не объясняла сложное поведение человека.
Под функциональной системой понимается динамическая саморегулирующаяся организация, избирательно объединяющая центральную нервную систему, периферические органы и ткани в целях достижения полезного для организма приспособительного результата (П. К. Анохин, 1975 г.). Например, система речеобразования, которая формируется в онтогенезе, а защитная - внутриутробно.
Системообразующим фактором является конечный приспособительный результат. Например, у марафонца, а это длина дистанции, требующая длительного, устойчивого функционирования ЦНС, ЖВС, КТС, СД; у гимнастов - сложно-координационные упражнения, требующие совершенной системы управления (ЦНС), а в опоре на руки - развития мышц верхних конечностей, пояса мышц верхних конечностей и туловища, вестибулярной системы.
Каждая функциональная система, вне зависимости от сложности, имеет однотипную центральную организацию:
афферентный синтез
принятие решения
акцептор результата действия
принятие решения акцептора результата действия, эффекторного синтеза и оценка достигнутого результата действия.
Афферентный синтез является первой стадией формирования любой функциональной системы и обусловлен доминирующей на данный момент мотивацией, обстановочной афферентацией (воздействием на организм внешних факторов-рев трибун, жара, холод, ветер, дождь).
Доминирующая мотивацияформируется на основе ведущей потребности, при участии мотивационных центров гипоталамуса (рекорд, первое место, приз, слава). Доминирующая мотивация активирует память, в которой заложена программа всей функциональной системы, участвующей в достижении результата.
На фоне мотивации, обстановочной афферентации и памяти действует пусковая афферентация (пусковой стимул, условный сигал - свисток, табло, флажок).
Этап афферентного синтеза обеспечивает постановку цели, достижению которой будет посвящена реализация функциональной системы.
Принятие решения является второй стадией функциональной системы. По физиологической сути - означает выбор единственной линии эффективного действия, направленного на реализацию ведущей потребности организма (например, обеспечение кислорода).
Акцептор результата действия является третьей стадией формирования функциональной системы, в которой происходит программирование основных параметров потребного результата, и на основе обратной афферентации о достигнутых параметрах реального результата осуществляется их постоянное сопоставление, сравнение и оценка. Информация о них поступает в акцептор благодаря обратной афферентации, которая позволяет исправить ошибки или довести акты (движения) до совершенных (сигналы от работающих мышц).
Акцептор результата действия - это идеальный образ (эталон) будущих результатов действия. Морфофункционально - это нервный комплекс, куда приходят возбуждения афферентной (чувствительной) и эффекторной (двигательной) природы.
Стадия эфферентного синтеза начинается одновременно со стадией акцептора результата действия. Она состоит из программы действия, эфферентного возбуждения и заканчивается действием. В этой стадии возбуждение конвергирует (т. е. сходится) на те же промежуточные нейроны сенсомоторной коры, куда поступают афферентные возбуждения, несущие информацию о параметрах реального результата (v, L, F, t).
Если результаты не соответствуют прогнозу, то возникает реакция рассогласования, активирующая ориентировочно-исследовательскую реакцию. На ее основе формируется новый, более полный афферентный синтез, принимается более адекватное решение, что приводит к формированию более совершенной программы.
Нейроны, участвующие в формировании функциональной системы, расположены во всех структурах ЦНС.
При достижении желаемого полезного результата в акцепторе результатов действия формируется реакция согласования, если поступает афферентация, сигнализирующая об удовлетворении мотивации.
Оценка достигнутого результата начинается непосредственно после совершения действия, т. к. параметры о его результатах с помощью обратной афферентации (связи) анализируются акцептором результата действия. После этого функциональная система перестает существовать.
Согласно К. В. Судакову (1978), по своей структуре каждая функциональная система представляет собой циклическую, замкнутую саморегулирующуюся организацию. Примерами могут служить функциональные системы, определяющие уровни массы крови, число форменных элементов, кровяного давления, рН крови, содержание сахара в крови и т. д. Эти функциональные системы обусловлены внутренними, генетически обусловленными механизмами саморегуляции.
Другие функциональные системы, например, система дыхания, наряду с внутренними, имеют относительно активный внешний механизм саморегуляции. Например, недостаточное количество кислорода в атмосфере города.
В третью группу выделяют системы с активным внешним звеном саморегуляции. Например, ориентировка в пространстве. Функционирование этих систем определяется психической и поведенческой деятельностью человека. Такие функциональные системы формируются во время производственной и спортивной деятельности.
С эволюционных позиций выделяют: морфофункциональные, гомеостатические, нейродинамические и психофизиологические системы.
Цель гомеостатических функциональных систем состоит в поддержании относительно постоянными важнейших характеристик организма:
температура тела
энергетические запасы
концентрация рН
Важнейшим структурным элементом нейродинамических и психофизиологических функциональных систем является кора головного мозга и в первую очередь - ее отделы, связанные с формированием второй сигнальной системы.
Функциональные системы постоянно создаются на основе текущих потребностей организма. С целью достижения полезного для организма приспособительного результата различные функциональные системы производят избирательное объединение различных органов, тканей и их комбинации. Например, в функциональную гомеостатическую систему, обеспечивающую оптимальную температуру тела, включаются легкие, почки, потовые желез, ЖКТ, ССС, НС, ЖВС.
Число функциональных систем в жизнедеятельности человека очень велико, т. к. формируются они в соответствии с потребностями обеспечения конкретных целевых задач в трудовой и спортивной деятельности. Например, исходя из функциональной системы спортивной деятельности, доминирующая мотивация, обусловленная конечной целью (спортивный результат), определяет потребность спортсмена выполнять спортивное задание (прыжок, забег, подъем штанги) и формирует установку на ее выполнение.
Обстановочная и пусковая афферентация представляют собой воздействие на организм внешних конкретных условий выполнения задания (температура, влажность, ветер, солнце, атмосферное давление) и внутренних факторов (здоровье, работоспособность).
Память спортсмена позволяет сопоставить желание и возможность выполнения упражнения с учетом личного опыта. Формируется образ упражнения (у гимнастов), который включает конечную цель, систему двигательных программ, знание механических свойств снарядов.
Одновременно с образом формируется программа действий, происходит мобилизация и активация функций и систем организма, которым предстоит обеспечить жизнедеятельность и эфферентное возбуждение.
В процессе выполнения упражнения (например, бега) идет постоянное сопоставление ожидаемого результата и текущей деятельности (скорость бега). Если они не совпадают, то через аппарат эмоций происходит экстренная мобилизация физиологических резервов. Функциональная система реорганизуется и приводит в соответствие с текущей ситуацией путем избыточной активации физиологических функций.
Таким образом, под функциональной системой понимается такая форма организации внутренней деятельности организма, которая обеспечивает достижение стоящей перед субъектом цели и корректирует при этом свою структуру и свои функции в соответствии с данными текущего контроля за промежуточными результатами.
Функциональные состояния. Под функциональным состоянием (организма) понимается совокупность различных характеристик физиологических и психофизиологических процессов, определяющих уровень активности функциональных систем организма, определяющих жизнедеятельность, работоспособность и поведение человека.
Все элементарные процессы организма можно объединить в физиологические, психологические и поведенческие. На физиологическом уровне выделяют: двигательный и вегетативный компоненты. На психологическом-характеристики основных психических процессов. На поведенческом-количественные и качественные характеристики деятельности (м, с, км, образы и т. д.).
Функциональное состояние представляет собой динамическую картину изменений отдельных функций и систем. В то же время функциональная система обладает достаточно высокой степенью устойчивости, допуская в определенных пределах колебание параметров отдельных функций. В спорте это -спортивная форма, переходное состояние и утомление.
Применительно к физиологии труда и спорта понятие «функциональное состояние» необходимо для определения возможности человека выполнить конкретный вид профессиональной или спортивной деятельности.
Классификация функциональных состояний строится по надежности, цели деятельности, степени напряженности регуляторных механизмов гомеостаза, адекватности ответной реакции.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1
Понятие о функциональных системах организма (П.К. Анохин). Звенья функциональной системы. Свойства функциональных систем и их значение.
Функциональная система – временное функциональное объединение различных нервных центров,различных органов и тканей,различных физиологических систем во имя достижения конечного полезного приспособительного результата.
Функциональная система включает в себя:
1) конечный полезный приспособительный результат – системообразующий фактор. 3 вида: а)биол.константы внутр.среды организма(т.тела,ур.глюкозы), б) поведенческие реакции,направленные на удовлетворение биол.потребностей(в еде,пище), в) поведенческие реакции,напр.на удовлетворение соц потребностей.
2) центральное звено – сов-сть нейронов в пределах ЦНС,которые получают афферентные импульсы от рецепторов и в центральном звене решаются вопросы(что делать,когда и как)
3) исполнител.звено– это органы эффекторы,гормональные компоненты,вегетативные компоненты НС,поведенческие реакции,внутренние органы.
4) обратная афферентация-поставляется информация от рецептора в центральное звено
функциональной системы. Если имеются рассогласования между эталоном и полученным результатом,то кон.полезный результат не достигнут и ФС продолжает функционировать.
Если нет рассогласованности,то конечный результат достигнут и ФС распадается.
Свойства функциональной системы:
1) динамичность. Закл в том,что ФС-образование временное.
2) способность к саморегуляции. При отклонении регулируемой величины или конечного
полезного результата от оптимальной величины происходит ряд реакций
самопроизвольного комплекса, что возвращает показатели на оптимальный уровень.
Саморегуляция осуществляется при наличии обратной связи.
Значение: на основе ФС осуществляется самая сложная рефлекторная регуляция организма.
2. Структурно-функциональная характеристика эритроцитов. Физиологические свойства и функции эритроцитов, Количество эритроцитов. Скорость оседания эритроцитов и факторы на нее влияющие.Значение определения СОЭ для клиники.
Методичка КРОВЬ стр 13 и 33.
Химические синапсы: холинергические, адренергические, гистаминергические, пуринергические и ГАМК-ергические, их функциональные отличия.
Синапсом называется место контакта нервной клетки с другим нейроном или исполнительным органом. Все синапсы делятся на следующие группы:
1. По механизму передачи: а. электрические. В них возбуждение передается посредством электрического поля. Поэтому оно может передаваться в обе стороны. Их в ЦНС мало; б. химические. Возбуждение через них передается с помощью ФАВ – нейромедиатора. Их в ЦНС большинство; в. смешанные (электрохимические).
2. По локализации: а. центральные, расположенные в ЦНС; б. периферические, находящиеся вне ее. Это нервно-мышечные синапсы и синапсы периферических отделов вегетативной нервной системы.
3. По физиологическому значению: а. возбуждающие; б. тормозные.
4. В зависимости от нейромедиатора, используемого для передачи: а. холинергические – медиатор ацетилхолин (АХ); б. адренергические – норадреналин (НА); в. серотонинергические – серотонин (СТ); г. глицинергические – аминокислота глицин (ГЛИ); д. ГАМК-ергические – гамма-аминомасляная кислота (ГАМК); е. дофаминергические – дофамин (ДА); ж. пептидергические – медиаторами являются нейропептиды. В частности роль нейромедиаторов выполняют вещество Р, опиоидный пептид в-эндорфин и др. Предполагают, что имеются синапсы, где функции медиатора выполняют гистамин, АТФ, глутамат, аспартат, ряд местных пептидных гормонов.
5. По месту расположения синапса: а. аксо-дендритные (между аксоном одного и дендритом второго нейрона); б. аксо-аксональные ; в. аксо-соматические ; г. дендро-соматические ; д. дендро-дендритные. Наиболее часто встречаются три первых типа. Строение всех химических синапсов имеет принципиальное сходство.
Например, аксо-дендритный синапс состоит из следующих элементов:
1. пресинаптическое окончание или терминаль (конец аксона);
2. синаптическая бляшка , утолщение окончания;
3. пресинаптическая мембрана , покрывающая пресинаптическое окончание;
4. синаптические пузырьки в бляшке, которые содержат нейромедиатор;
5. постсинаптическая мембрана , покрывающая участок дендрита, прилегающий к бляшке; 6. синаптическая щель , разделяющая пре- и постсинаптическую мембраны, шириной 10-50 нМ;
7. хеморецепторы – белки, встроенные в постсинаптическую мембрану и специфичные для нейромедиатора.
Например, в холинергических синапсах это холинорецепторы, адренергических – адренорецепторы и т.д. Простые нейромедиаторы синтезируются в пресинаптических окончаниях, пептидные – в соме нейронов, а затем по аксонам транспортируются в окончания.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 2
Фазы деятельности сердца, их происхождение и значение. Компоненты систолы и диастолы желудочков. Общая пауза в деятельности сердца.
Методичка КРОВООБРАЩЕНИЕ стр.3
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 3
Гладкие мышцы, их строение и иннервация, физиологические свойства, функциональные особенности. Функции гладких мышц.
Гладкие мышцы имеются в стенках большинства органов пищеварения, сосудов, выводных протоков различных желез, мочевыводящей системы. Они являются непроизвольными и обеспечивают перистальтику органов пищеварения и мочевыводящей системы, поддержание тонуса сосудов. В отличие от скелетных, гладкие мышцы образованы клетками чаще веретенообразной формы и небольших размеров, не имеющими поперечной исчерченности. Миофибриллы состоят из тонких нитей актина, которые идут в различных направлениях и прикрепляющихся к разным участкам сарколеммы. Миозиновые протофибриллы расположен рядом с актиновыми. Элементы саркоплазматического ретикулума не образуют систему трубочек. Отдельные мышечные клетки соединяются между собой контактами с низким электрическим сопротивлением – нексусами , что обеспечивает распространение возбуждения по всей гладкомышечной структуре.
Свойства:
1. Возбудимость-способность тканей приходить в состояние возбуждения под действием раздражителей пороговой и сверхпороговой силы.
Гладкие мышцы менее возбудимы, чем скелетные: их пороги раздражения выше. Потенциалы действия большинства гладкомышечных волокон имеют малую амплитуду (порядка 60 мв вместо 120 мв в скелетных мышечных волокнах) и большую продолжительность - до 1-3 секунд.
2. Проводимость- способность мышечного волокна передавать возбуждение в виде нервного импульса или потенциала действия на протяжении всего мышечного волокна..
3. Рефрактерность-свойство ткани резко менять свою возбудимость при импульсном возбуждении вплоть до 0.
Рефрактерный период мышечной ткани более продолжителен, чем рефрактерный период нервной ткани.
4. Лабильность-максимальное число полных возбуждений,которое ткань может воспроизвести в единицу времени в точности с ритмом наносимых раздражений. Лабильность меньше,чем у нервной ткани (200-250 имп/с)
5. Сократимость-способность мыш.волокна изменять свою длину или свой тонус. Сокращение гладкой мускулатуры происходит более медленно и длительно. Сокращение развивается за счет кальция, входящего в клетку во время ПД.
Гладкие мышцы имеют и свои особенности:
1) нестабильный мембранный потенциал, который поддерживает мышцы в состоянии
постоянного частичного сокращения – тонуса;
2) самопроизвольную автоматическую активность;
3) сокращение в ответ на растяжение;
4) пластичность (уменьшение растяжения при увеличении растяжения);
5) высокую чувствительность к химическим веществам.
Сосудодвигательный центр, его составные части, их локализация и значение. Регуляция активности бульбарного сосудодвигательного центра. Особенности рефлекторной регуляции дыхания у лиц пожилого возраста.
Сосудодвигательный центр (СДЦ) в продолговатом мозге, на дне IV желудочка (В.Ф. Овсянников, 1871 г., открыт методом перерезки ствола мозга на различных уровнях), представлен двумя отделами (прессорный и депрессорный). Сосудодвигательный центр В. Ф. Овсянниковым в 1871 г. было установлено, что нервный центр, обеспечивающий определенную степень сужения артериального русла - сосудодвигательный центр - находится в продолговатом мозге. Локализация этого центра определена путем перерезки ствола мозга на разных уровнях. Если перерезка произведена у собаки или кошки выше четверохолмия, то артериальное давление не изменяется. Если перерезать мозг между продолговатым и спинным, максимальное давление крови в сонной артерии понижается до 60-70 мм рт. ст. Отсюда следует, что сосудодвигательный центр локализован в продолговатом мозге и находится в состоянии тонической активности, т. е. длительного постоянного возбуждения. Устранение его влияния вызывает расширение сосудов и падение артериального давления. Более детальный анализ показал, что сосудодвигательный центр продолговатого мозга расположен на дне IV желудочка и состоит из двух отделов - прессорного и депрессорного. Раздражение первого вызывает сужение артерий и подъем артериального давления, а раздражение второго - расширение артерий и падение давления.
В настоящее время считают, что депрессорный отдел сосудодвигательного центра вызывает расширение сосудов, понижая тонус прессорного отдела и снижая, таким образом, эффект сосудосуживающих нервов. Влияния, идущие от сосудосуживающего центра продолговатого мозга, приходят к нервным центрам симпатической части вегетативной нервной системы, расположенным в боковых рогах грудных сегментов спинного мозга, где образуются сосудосуживающие центры, регулирующие тонус сосудов отдельных участков тела. Спинномозговые центры способны через некоторое время после выключения сосудосуживающего центра продолговатого мозга немного повысить давление крови, снизившееся вследствие расширения артерий и артериол. Кроме сосудодвигательного центра продолговатого и спинного мозга, на состояние сосудов оказывают влияние нервные центры промежуточного мозга и больших полушарий.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №4
1. Физиологические механизмы познания окружающей действительности. Сенсорные системы (анализаторы), их определение, классификация и строение. Значение отдельных звеньев сенсорных систем. Особенности мозгового (коркового) отдела анализатора (И.П. Павлов).
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №5
Функциональное значение различных областей коры большого мозга (Бродман). Представления И.П. Павлова о локализации функций в коре больших полушарий. Понятие о первичных, вторичных и третичных зонах коры большого мозга.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №6
Центральные
Эффекторные
Центральные механизмы выполняются, главным образом, центром терморегуляции, локализующимся в медиальной преоптической области переднего гипоталамуса и заднем гипаталамусе, где имеются:
а) термочувствительные нейроны , "задающие" уровень поддерживаемой температуры тела;
б) эффекторные нейроны , управляющие процессами теплопродукции и теплоотдачи./центр теплопродукции и центр теплоотдачи/.
На основе анализа и интеграции непрерывно определяется среднее значение температуры тела и приводится в соответствие фактическая и заданная температура.
Эффекторные механизмы регуляции теплообмена через изменение интенсивности кровотока в сосудах поверхности тела изменяют величину теплоотдачи организма.
Если уровень средней температуры тела , несмотря на расширение поверхностных сосудов , 1)превышает величину установочной температуры, происходит резкое усиление потоотделения . В случаях, когда, несмотря
на резкое сужение поверхностных сосудов и минимальное потоотделение, уровень средней температуры становится 2)ниже величины "установочной" температуры, активизируются процессы теплопродукции.
Если, несмотря на активацию обмена веществ , величина теплопродукции становится меньше величины теплоотдачи , возникает гипотермия - понижение температуры тела.
Гипотермия возникает тогда, когда интенсивность теплопродукции превышает теплоотдачу/ способность организма отдавать тепло в окружающую среду/.
В случае продолжительной гипертермии может развиваться "тепловой удар" -
В более легких случаях наблюдается" тепловой обморок",
Как при гипертермии, так и при гипертермии имеют место нарушения основного условия поддержания постоянства температуры тела - баланса теплопродукции и теплоотдачи.
В процессе эволюции в живых организмах выработалась особая ответная реакция на попадание во внутреннюю среду чужеродных веществ - лихорадка.
Это - состояние организма, при котором центр терморегуляции стимулирует повышение температуры тела. Это достигается перестраиванием механизма "установки" температуры регуляции на более высокую. Включаются механизмы , 1)активирующие теплопродукцию (повышение терморегуляционного тонуса мышц, мышечная дрожь) и 2)снижающие интенсивность теплоотдачи (сужение сосудов поверхности тела, принятие позы, уменьшающей площадь соприкосновения поверхности тела с внешней средой).
Переход "установочной точки" происходит в результате действия на соответствующую группу нейронов преоптической области гипоталамуса эндогенных пирогенов - веществ. вызывающих подъем температуры тела (альфа- и бетта- интерклейкин-1, альфа-интерферон, интерклейкин-6).
Система терморегуляции использует для осуществления своих функций компоненты других регулирующих систем.
Такое сопряжение теплообмена и других гомеостатических функций прослеживается, __________прежде всего, на уровне гипоталамуса . Его термочувствительные нейроны изменяют свою биоэлектрическую активность под действием эндопирогенов, половых гормонов, некоторых нейромедиаторов.
Реакции сопряжения на эффекторном уровне. В качестве эффекторов в реакциях теплообмена используются сосуды поверхности тела, что обусловлено выполнением более важной гомеостатической потребности организма - поддержания системного кровотока.
А) Когда температура поверхности тела выравнивается с таковой окружающей среды, ведущее значение приобретает потоотделение и испарение пота и влаги с поверхности тела.
Б) Если при подъеме температуры тела, в силу потоотделения теряется жидкость, уменьшается объем циркулирующей крови, то включаются системы осмо- и волюморегуляции ОЦК, как более древнее и более важные для сохранения гомеостаза.
В) При действии как гипер-, так и гипотермии могут наблюдаться сдвиги кислотно-щелочного равновесия.
*При действии на организм высокой температуры активация потоотделения и дыхания ведет к усиленному выделению из организма углекислого газа, некоторых минеральных ионов и за счет гиперпноэ и интенсификации потоотделения развивается дыхательный алколоз , при дальнейшем нарастании гипертермии - метаболический ацидоз .
*При действии гипотермии развивающаяся гиповентиляция является общим эффекторным механизмом, обеспечивающим снижение теплопотерь, поддержание на более низком уровне рН крови соответственно сниженной температуре тела.
Излучение - способ отдачи тепла в окружающую среду поверхностью тела человек в виде электромагнитных волн инфракрасного диапазона. Количество рассеиваемого тепла прямопропорционально площади поверхности излучения и разности температур кожи и окружающей среды.
При понижении температуры окружающей среды излучение увеличивается, при повышении температуры - понижается.
Теплопроведение - способ отдачи тепла при соприкосновении тела человека с другими физическими телами. Количество отдаваемого при этом тепла прямопропорционально:
а) разнице средних температур контактирующих тел
б) площади контактирующих поверхностей
в) времени теплового контакта
г) теплопроводности контактирующего тела
Сухой воздух, жировая ткань характеризуется низкой теплопроводностью.
Конвекция - способ теплопередачи, осуществляемый путем переноса тепла движущимися частицами воздуха (или воды). Для конвенции требуется обтекание поверхности тела потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Количество отдаваемого конвекцией тепла увеличивается при увеличении скорости движения воздуха (ветер, вентиляция).
Излучение, теплопроведение и конвекция становятся неэффективными способами теплоотдачи при выравнивании средних температур поверхности тела и окружающей среды.
Испарение - способ рассеивания организмом тепла в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота в окружающую среду за счет его затрат на испарение пота или влаги с поверхности кожи или влаги со слизистых дыхательных путей.
У человека постоянно идет потоотделение потовыми железами кожи (36 гр/час при 20 0С) увлажнение слизистых дыхательных путей. Повышение внешней температуры, выполнение физической работы, длительное пребывание в теплоизолирующей одежде (костюм - "сауна") усиливает потоотделение (до 50 - 200 гр/час). Испарение (единственный из способов теплоотдачи) возможно при выравнивании температур кожи и окружающей среды при влажности воздуха менее 100 процентов.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №7
Обмен веществ и жизнь(Ф. Энгельс). Звенья обмена веществ и энергии и факторы, влияющие на них. Основной обмен и факторы, его определяющие. Методы изучения основного обмена. Прямая и непрямая калориметрия. Регуляция обмена веществ.
Обмен веществ и энергии связаны между собой. Обмен веществ сопровождается преобразованием энергии (химической, механической, электрической в тепловую ).
В отличие от машин мы не преобразуем тепловую энергию в др. виды (паровоз). Мы еѐ выделяем как конечный продукт метаболизма во внешнюю среду.
Количество тепла, выделяемое живым организмом, пропорционально интенсивности обмена веществ.
Из этого следует:
1. По количеству выделяемого организмом тепла можно оценить интенсивность обменных процессов.
2. Количество выделившейся энергии должно компенсироваться за счет поступления химической энергии с пищей (м. рассчитать должный рацион питания).
3. Энергетический обмен является составной частью процессов терморегуляции.
Факторы, определяющие интенсивность энергообмена:
1. Состояние окружающей среды - температура (+18-22оС),
Влажность (60-80%) ,
Скорость ветра (не более 5 м/с),
Газовый состав атмосферного воздуха (21% О2, 0,03% СО2, 79% N2).
Это показатели «зоны комфорта».Отклонение от "зоны комфорта" в любую сторону изменяет интенсивность обмена веществ, следовательно количество вырабатываемого тепла.
2. Физическая активность. Сокращение скелетных мышц является самым мощным источником тепла в организме.
3. Состояние нервной системы. Сон или бодрствование, сильные эмоции, регулируются через вегетативную нервную систему -
- симпатическая нервная система оказывает эрготропное действие (усиливает процессы распада с высвобождением энергии),
- парасимпатическая - трофотропное действие - (стимулирует сбережение,
накопление энергии).
4. Гуморальные факторы - БАВ и гормоны:
а). Трофотропное действие - ацетилхолин, гистамин, сератонин, инсулин, СТГ.
б). Эрготропное действие - адреналин, тироксин.
Клинико-физиологическая оценка энергетического обмена
Показатели энергообмена: 1. Основной обмен. 2. Рабочий обмен.
Основной обмен
Основной обмен - это минимальный обмен веществ, который характеризуется минимальным количеством энергии, которое необходимо для поддержания жизнедеятельности организма в состоянии физического и психического покоя.
Энергия ОО необходима для:
1. Обеспечение базального уровня обмена веществ в каждой клетке.
2. Поддержание деятельности жизненно-важных органов (ЦНС, сердце,
почки, печень, дыхательная мускулатура).
3. Поддержание постоянной температуры тела.
Для определения ОО необходимо есоблюдать следующие условия:
Физический и эмоциональный покой,
- "зона комфорта" (см. выше),
Натощак (не менее 12-16 часов после приема пищи, чтобы избежать
эффекта "специфически-динамического действия пищи", начинается через 1 час после приема пищи, достигает максимума через 3 часа, наиболее сильно повышается при белковом питании (на 30%)),
Бодрствование (во время сна ОО снижается на 8-10%).
Величина основного обмена зависит от:
Пола (у мужчин на 10% больше),
Роста (прямо пропорциональная зависимость), /правило поверхности тела/.
Возраста (до 20-25 лет увеличивается, максимальный прирост - в 14-17 лет, до 40 лет - "фаза плато", затем снижается),
веса (прямо пропорциональная зависимость), правило поверхности тела.
Методы определения энергетического обмена.
Прямая калориметрия.
(биокалориметров )
:
по интенсивности газообмена .
Интенсивность газообмена характеризуется дыхательным коэффициентом.
Дыхательный коэффициент (ДК) - соотношение между объемом
Для белков - 0,8,
Для жиров - 0,7.
Каждому ДК ).
КЭО2 -
Регуляция обмена веществ
Биоэлектрические явления в сердце, их происхождение и методы регистрации. Анализ электрокардиограммы. Понятие об электрической оси сердца и ее клиническое значение. Определение положения электрической оси сердца.
Методичка КРОВООБРАЩЕНИЕ стр.34
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №8
Прямая калориметрия.
Метод основан на улавливании и измерении тепловой энергии, теряемой организмом в окружающее пространство. Измеряется с помощью калориметрических камер (биокалориметров ) (по кол-ву Н2О, удельной теплопроводности и разнице температур).
2. Непрямая (косвенная) калориметрия :
Оценка энергозатрат - косвенно, по интенсивности газообмена .
В процессе расщепления - в-во + О2 = СО2 + Н2О + Q (энергия).
Т.е., зная количество поглощенного О2 и выделенного СО2, можно судить косвенно о количестве выделившейся энергии. Интенсивность газообмена характеризуется дыхательным коэффициентом.
Дыхательный коэффициент (ДК) - соотношение между объемом образовавшегося СО2 и поглощенного О2.
Для углеводов ДК=1(С6Н12О6 + 6О2=6СО2+6Н2О + Q),
Для белков - 0,8,
Для жиров - 0,7.
При смешанной пище - ДК - от 0,7 до 1,0, т.е. = 0,85.
Каждому ДК соответствует своѐ кол-во энергии, которое при этом выделяется (свой Калорический Эквивалент Кислорода. КЭО2 ).
КЭО2 - количество тепла, которое выделяется в соответствующих
условиях при потреблении организмом 1 л кислорода. Выражается в ккал. Находится по таблице, в зависимости от конкретного ДК.
Для получения показателей газообмена, необходимых для расчета основного обмена, используют следующие методы.
а) метод полного газового анализа - метод Дугласа-Холдейна.
По количеству и соотношению выделенного СО2 и поглощенного О2,
Менее точный, чем прямая калориметрия, но более точный, чем метод неполного газоанализа
б) метод неполного газового анализа - по оксиспирограмме.
Самый неточный, но самый распространенный,
Позволяет быстро и без больших затрат получить ориентир.результат.
Этапы расчетов энергозатрат по оксиспирограмме:
Количество поглощенного кислорода за 1 минуту.
Ему соответствует КЭО2 = 4,86 ккал.
Кол-во погл. О2 за 1 мин. x 1440 мин. в сутках = кол-во энергозатрат.
найденный показатель сравниваем с должным ОО, (опред. по таблице).
Регуляция обмена веществ
Высшие нервные центры регуляции энергетического обмена и обмена веществ находятся в гипоталамусе. Они влияют на эти процессы через вегетативную нервную систему и гипоталамо-гипофизарную систему. Симпатический отдел ВНС стимулирует процессы диссимиляции, парасимпатический ассимиляцию. В нем же находятся центры регуляции водно-солевого обмена. Но главная роль в регуляции этих базисных процессов принадлежит железам внутренней секреции. В частности инсулин и глюкагон регулируют углеводный и жировой обмены. Причем инсулин тормозит выход жира из депо. Глюкокортикоиды надпочечников стимулируют распад белков. Соматотропин наоборот усиливает синтез белка. Минералокортикоиды натрий-калиевый. Основная роль в регуляции энергетического обмена принадлежит тиреоидным гормонам. Они резко усиливают его. Они же главные регуляторы белкового обмена. Значительно повышает энергетический обмен и адреналин. Большое его количество выделяется при голодании.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №9
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №10
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №11
1. Локализация функций в коре больших полушарий (Бродман, И.П. Павлов). Современные представления о локализации функций в коре полушарий большого мозга. Парность в работе полушарий головного мозга и их функциональная асимметрия. Доминантность высших психических функций (речь).
Структурно-функциональная организация коры головного мозга
Кора головного мозга – это слой серого вещества, покрывающий большие полуша-
рия. В состав коры входят: а) нейроны ; б) клетки нейроглии . Нейроны коры головного
мозга имеют колончатую организацию (строение). В колонках осуществляется перера-
ботка информации от рецепторов одной модальности (одного значения). Связь между
нейронами осуществляется через аксодендритные и аксосоматические синапсы. На осно-
вании различий в строении коры головного мозга Бродман разделил ее на 52 поля.
2. Значение коры головного мозга:
1) осуществляет контакт организма с внешней средой за счет условных и безусловных
рефлексов;
2) регулирует работу внутренних органов;
3) регулирует процессы обмена веществ в организме;
4) обеспечивает поведение человека и животных в окружающей среде;
5) осуществляет психическую деятельность.
3. Методы изучения функций коры головного мозга
Для изучения функций коры головного мозга используются следующие методы:
1) экстирпация (удаление) различных зон коры головного мозга; 2) раздражение различ-
ных зон обнаженной коры; 3) метод условных рефлексов ; 4) отведение биопотенциалов ;
5) клинические наблюдения .
4. Функциональное значение различных областей коры головного мозга
По современным представлениям различают три типа корковых зон: 1) первичные
проекционные зоны; 2) вторичные проекционные зоны; 3) третичные (ассоциативные)
Локализация функций в коре головного мозга:
1. Лобная область (сомато-сенсорная кора) включает:
а) прецентральную зону – моторная и премоторная области (передняя центральная
извилина), в которой располагается мозговой конец двигательного анализатора;
б) постцентральную зону – задняя центральная извилина, является мозговым кон-
цом кожного анализатора.
2. Височная область – принимает участие в:
а)формировании целостного поведения животных и человека;
б) возникновении слуховых ощущений – мозговой конец слухового анализатора;
в) в функции речи (речедвигательный анализатор);
г) вестибулярных функциях (височно-теменная область) – мозговой конец вестибулярно-
го анализатора.
3. Затылочная область – мозговой конец зрительного анализатора.
4. Обонятельная область –грушевидная доля и гипокамповая извилина, являются моз-
говым концом обонятельного анализатора.
5. Вкусовая область - гиппокамп, в котором локализован мозговой конец вкусового ана-
лизатора.
6. Теменная область – отсутствуют мозговые концы анализаторов, относится к числу ас-
социативных зон. Расположена между задней центральной и сильвиевой бороздами. В
ней преобладают полисенсорные нейроны.
5. Совместная работа больших полушарий и их функциональная асимметрия
Совместная работа больших полушарий обеспечивается:
1) анатомическими особенностями строения (наличие комиссур и связей между двумя
полушариями через ствол мозга);
2) физиологическими особенностями.
Работа больших полушарий осуществляется по принципу: а) содружественных от-
ношений, б) реципрокных отношений.
Кроме парной целостной работы больших полушарий для их деятельности харак-
терна функциональная асимметрия . Особенно асимметрия проявляется в отношении двигательных функций и речи. У праворуких доминирующим является левое полушарие.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №12
1. Торможение в центральной нервной системе (И.М. Сеченов). Виды торможения (первичное, вторичное), их характеристика. Современные представления о механизмах центрального торможения.
Различают периферическое и центральное торможение. Периферическое торможение
было открыто братьями Вебер, центральное торможение – И.М. Сеченовым.
Виды центрального торможения : 1) первичное , 2) вторичное . Для возникновения
первичного торможения необходимо наличие специальных тормозных структур. Пер-
вичное торможение может быть: а) пресинаптическое, б) постсинаптическое. Пресинап-
тическое торможение развивается в аксо-аксональных синапсах, образованных тормоз-
ным нейроном на пресинаптических окончаниях обычного возбудимого нейрона. В осно-
ве пресинаптического торможения лежит развитие стойкой деполяризации пресинапти-
ческой мембраны. Постсинаптическое торможение развивается в аксо-соматических тор-
мозных синапсах, образованных тормозным нейроном на теле другой нервной клетки.
Выделяющийся тормозный медиатор вызывает гиперполяризацию постсинаптической
мембраны.
Вторичное торможение развивается при изменении физиологических свойств обыч-
ных возбудимых нейронов.
Рецептивные поля (рефлексогенные зоны) сердечно-сосудистой системы, их локализация и значение. Рефлекторные влияния с каротидных синусов и дуги аорты на деятельность сердца и тонус кровеносных сосудов. Рефлекс Бейнбриджа. Рефлекторные дуги указанных рефлексов.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №13
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №14
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №15
1. Отличие условных рефлексов от безусловных. Условия, необходимые для образования условных рефлексов. Механизм образования временной нервной связи (И.П. Павлов, Э.А. Асратян, П.К. Анохин). Роль подкорковых структур в формировании условных рефлексов.
И.П. Павлов высшей нервной деятельностью назвал деятельность больших полу-
шарий головного мозга и ядер ближайшей подкорки, обеспечивающую нормальные
взаимоотношения организма с окружающей средой. Высшая нервная деятельность осу-
ществляется совокупностью безусловных и условных рефлексов, высших психических
функций и обеспечивает индивидуальное приспособление организма к изменяющимся
условиям, то есть обеспечивает поведение во внешнем мире.
2. Принципы рефлекторной теории И.П. Павлова :
1) принцип структурности;
2) принцип детерминизма;
3) принцип анализа и синтеза.
3. Классификация рефлекторной деятельности организма
И.П. Павлов показал, что все рефлекторные реакции можно разделить на две
большие группы: безусловные и условные.
4. Основные отличия условных рефлексов от безусловных
Безусловные рефлексы – это врожденные, наследственно передающиеся реакции.
Они постоянны и являются видовыми, то есть свойственны всем представителям данного
вида. Безусловные рефлексы осуществляются всегда в ответ на адекватное раздражение
рецептивных полей. Рефлекторные дуги безусловных рефлексов проходят через низшие
отделы центральной нервной системы без участия коры больших полушарий.
Условные рефлексы – это индивидуальные приобретенные рефлекторные реакции,
которые вырабатываются на базе безусловных рефлексов. Условные рефлексы могут