Что такое жидкостная и нервная регуляция организма. Нервная и гуморальная регуляция функций организма

Организм человека является саморегулирующееся системой. Деятельность всех без исключения систем и органов подвержена влиянию системной регуляции: нервной и гуморальной. Специально для читателей «Популярно о здоровье» рассмотрю, что представляют собой основные механизмы, лежащие в основе функционирования нервной и гуморальной регуляции функций организма человека.

Особенности сложных биологических систем

Подобно любому многоклеточному организму, тело человека обладает крайне-крайне сложным строением. Всё в организме взаимосвязано и полностью интегрировано в единую систему. Очевидно, что в этой сложнейшей системе должен существовать чёткий механизм саморегулирования.

Регулирование функций организма осуществляется двумя путями. Первый способ - нервная регуляция. В его основе лежит стимулирующее или ингибирующее влияние центральной нервной системы. Он является самым быстрым.

Второй регуляторный механизм называется гуморальной регуляцией. Название его основано на латинском слове humor, что в переводе означает жидкость. Следовательно, эта часть единой системы регуляции осуществляется посредствам синтезирования биологически активных жидкостей.

Деятельность обеих систем регуляции тесно переплетена. Подавляющее большинство тканей и органов подвержены влиянию каждой их них. Более того, они сами подвержены воздействию друг друга.

Нервная регуляция

Этот вид регуляторного влияния, как это было упомянуто выше, является самым быстрым, поскольку нервная система воздействует на ткани и органы при помощи электрических импульсов.

Следует также упомянуть, что с эволюционной точки зрения нервная регуляция организма является ещё и самой молодой. Степень регуляторного влияния центральной нервной системы является более точной. Функционирование этого механизма требует большего количества затрат энергии, чем гуморальная регуляция.

Принято различать соматические функции нервной системы и вегетативные. Суть первых заключается в поддержании адекватного взаимодействия организма человека и внешней среды.

Соматическое регулирование заключается в изменении тонуса скелетной мускулатуры при передвижении, получении электрических импульсов с многочисленных рецепторов, распложенных как в кожных покровах, так и в более глубоких слоях. В основе этого регуляторного механизма лежат рефлексы, а их главной структурной единицей является рефлекторная дуга.

Вегетативное регулирование направлено на изменение функциональной активности внутренних органов нашего тела. Так, например, при попадании пищи в кишечник запускаются механизмы перераспределения сосудистого тонуса, что приводит к притоку крови к кишечнику и стимулированию работы печени и поджелудочной железы.

Безусловно, пример с работой кишечника, является лишь малой толикой того многообразия регуляторных функций, которые осуществляются в рамках деятельности вегетативной части нервной системы.

Гуморальная регуляция

Как было сказано выше, в основе функционирования гуморальной регуляции функций лежит синтезирование биологически активных жидкостей, химическая природа да и способ образования которых крайне многообразны.

Особенностью деятельности гуморальной системы, отличающей её от нервных механизмов регулирования, является отсутствие явного адресата. Например, гормоны оказывают своё влияние на все органы нашего тела.

Информация, доставляемая гуморальной системой, достигает адресатов с очень малой скоростью, не более полуметра в секунду, что обусловлено динамикой течения биологических сред. Для сравнения скорость передачи нервного импульса составляет что-то около 100 метров в секунду.

Наиболее мощной частью гуморальной системы регуляции функций является эндокринная система. В контексте этого следует обозначить такое понятие как гормоны. Это биологически активные вещества, способные даже в мизерных концентрациях, измеряемых микрограммами, воздействовать на многие функции нашего тела.

Эндокринная система человека представлена железами внутренней секреции. Название их происходит от того, что они полностью лишены протоков. Синтезируемые ими гормоны выделяются непосредственно в кровь или другие жидкости организма.

В число наиболее известны органов эндокринной системы входят следующие анатомические образования: щитовидная железа, гипофиз, надпочечники, поджелудочная железа (точнее её островковый аппарат, сама она является железой смешенной секреции).

Гормоны и гормоноподобные вещества могут синтезироваться и в прочих биологических тканях. Так, например, большинство тканей способны синтезировать простагландины, оказывающих значительнее влияние на клеточном уровне.

Медиаторные механизмы гуморальной регуляции у человека заключаются в синтезировании особых веществ, также обладающих биологической активностью. К примеру, посредниками передачи электрического импульса в нервной системе являются нейромедиаторы - вещества, регулирующие электрическую активность синаптических мембран.

Большее количество нейромедиатора в синаптической щели повышает возбудимость нервной системы, меньшее, наоборот - угнетает. Этот регуляторный принцип является основой функционирования нервной системы.

Электролитные регуляторные механизмы также крайне важны. Синтезируемые в организме или попадающие извне вещества, могут усиливать или замедлять работу многих органов. Так, например, электрический потенциал сердечной мышцы зависит от количества калия, магния и некоторых прочих электролитов.

Заключение

Функционирование регуляторных механизмов человеческого тела можно заметить во всём, что в нем происходит. Влияние механизмов регуляции должно быть согласованным, от чего зависит слаженность деятельности биологической системы.

Рефлектороное влияние на деятельность сердца

Рефлекторная регуляция сердечной деятельности обеспечивает приспособление деятельности сердца к организма.

• внутрисердечные рефлексы;
• с интерорецепторов;
• с экстерорецепторов.

Наиболее выражено влияние с интерорецепторов сердечно-сосудистой системы. Участки скопления называются рефлексогенными зонами.

Виды рефлекторных влияний

С каротидных синусов.

Каротидные синусы – ампулообразные расширения сонных артерий в месте бифуркации на внутреннюю и наружную.

Здесь 2 вида механорецепторов:

• 1-го порядка – реагирует на повышение давления;
• 2-го порядка – реагируют на понижение давления.

При повышении давления возбуждаются механорецепторы 1-го порядка, от каротидного синуса по волокнам IX пары черепно-мозговых нервов импульсы идут в и возбуждают ядра нерва. Частота этих импульсов такова, что происходит иррадиация на ядра Х пары – n.vagus возбуждается, деятельность сердца тормозится. В итоге уменьшается сила и частота сердечных сокращений, меньше крови в единицу времени поступает в сосудистую систему, кровяное давление снижается.

При снижении кровяного давления – возбуждаются механорецепторы 2-го порядка, по волокнам IX пары черепно-мозговых нервов предаётся в . Частота импульсов такова, что происходит торможение активности Х пары черепно-мозговых нервов, начинает преобладать влияние симпатического отдела – частота и сила сердечных сокращений увеличивается – кровяное давление возрастает.

Рефлекторное влияние с дуги аорты

Дуга аорты иннервируется волокнами n.vagus. Одни и те же рецепторы реагируют и на повышение кровяного давления и на понижение кровяного давления. Но возникают импульсы различные по частоте и амплитуде.

Рефлекторные влияния с правого предсердия

Эффект Бейнбриджа: при растяжении правого предсердия импульсы идут к ядрам n.vagus, из активность тормозится, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений.

Рефлекторные влияния перикарда

Черниговского – при растяжении перикарда или возбуждении его хеморецепторов наблюдается торможение сердечной деятельности.

Рефлекторное влияние с сосудов малого круга кровообращения

Рефлекс Парина – при увеличении кровяного давления в сосудах малого кровяного круга наблюдается торможение сердечной деятельности.

Рефлекторное влияние рецепторов устьев полых вен

Рефлекс Бецальда – Яриша – при повышении давления в полых венах наблюдается торможение сердечной деятельности.

Рефлексы с интерорецепторов внутренных органов – в основном желудочнокишечного тракта. Рефлекс Гольца – при раздражении желудочно-кишечного тракта – тормозится сердечная деятельность (висцеро-висцеративный рефлекс).

Рефлексы с экстероцепторов (в основном с кожи)

При разадражении болевых рецепторов, холодовых рецепторов, слизистых оболочек резкими – активируется симпатическая нервная система, наблюдается тахикардия.

Гуморальная регуляция деятельности сердца

Все вещества, действующие на сердце, делятся на вещества системного и местного действия.

Вещества системного действия

Электролиты: К+, Са2+ (особенно их соотношение). Если К+ > Ca2+ – торможение сердца (под влиянием К+ – гиперполяризация). Если Са2+ > К+ – увеличение силы сердечных сокращений, возможно уменьшение расслабления миокарда. При избытке Са2+ – остановка сердца в систолу.

Гормоны :

• адреналин – резко увеличивает частоту и силу сердечных сокращений. Это гормон экстремальных ситуаций.
• тироксин – стимулирует сердечную деятельность, но действует постоянно. Действует за счёт стимулции окислительного фосфорилирования. Повышает чувствительность сердца к другим гормонам (адреналину).
• минералокортикоиды (альдостерон) – увеличивают выведение К+ из организма, начинает преобладать Са2+ – сила сокращений сердца увеличивается.
• половые гормоны – стимулируют сердечную деятельность.
• предсердные гормоны – кардиоциты предсердия вырабатывают вещества с гормональной активностью. Это регулярные пептиды: кардиодиллатин, кардионатриный, натрийуретические гормоны (альфа, бетта, гамма).

Эти вещества выделяются в кровь при:

• увеличении венозного возврата крови;
• при увеличении давления в сосудах;
• при уменьшении Na+ в крови;
• при переполнении кровью полостей сердца.

Эти гормоны стимулируют работу сердца (увеличивают частоту и силу сердечных сокращений) – в итоге быстрое избавление сердца от крови: увеличивается минутный объём; уменьшается сосудистый тонус и сосуды расширяются, как следствие – снижение давления, стимулируются процессы фильтрации и реабсорбации в почках, обеспечивая задержку натрия и выведение К+ (восстанавливается электролитный состав).

Вещества местного действия :

• медиаторы : ацетилхолин – замедляет работу сердца; норадреналин – стимулирует;
• тканевые гормоны (кинины) : брадикинины – тормозят; простгландины E(1), F(1) – стимулируют, простагландин F(2альфа) – тормозят середчную деятельность;
• метаболиты – в малых концентрациях – стимулируют, в высоких – угнетают.

Гуморальная регуляция – координация физиологических и биохимических процессов в организме, осуществляемая через жидкие среды (кровь, лимфа, тканевая жидкость) с помощью гормонов и различных продуктов обмена веществ. У высокоразвитых животных и человека подчинена , вместе с которой составляет единую систему нейрогуморальной регуляции. Гуморальная регуляция, координация физиологических и биохимических процессов, осуществляемая через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ (метаболиты, гормоны, гормоноиды ионы), выделяемых клетками, органами и тканями в процессе их жизнедеятельности. У высокоразвитых животных и человека Г. р. подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции. Продукты обмена веществ действуют не только непосредственно на эффекторные органы, но и на окончания чувствительных нервов (хеморецепторы) и , вызывая гуморальным или рефлекторным путём те или иные . Так, если в результате усиленной физической работы в крови увеличивается содержание CO2, то это вызывает возбуждение дыхательного центра, что ведёт к усилению и выведению из организма излишков CO2. Гуморальная передача нервных импульсов химическими веществами, т. н. медиаторами, осуществляется в центральной и периферической нервной системе. Наряду с гормонами важную роль в Г. р. играют продукты межуточного обмена. Биологическую активность жидких сред организма обусловлена соотношением содержания катехоламинов (адреналина и норадреналина, их предшественников и продуктов распада), ацетилхолина, гистамина, серотонина и др. аминов биогенных, некоторых полипептидов и аминокислот, состоянием ферментных систем, присутствием активаторов и ингибиторов, содержанием ионов, микроэлементов и т. д. Учение о Г. р. разработано рядом отечественных (В. Я. Данилевский, А. Ф. Самойлов, К. М. Быков, Л. С. Штерн и др.) и зарубежных учёных (австрийского - О. Лёви, амермканского - У. Кеннон и др.).

Нервная регуляция , координирующее влияние нервной системы (НС) на клетки, ткани и органы, приводящее их деятельность в соответствие с потребностями организма и изменениями окружающей среды; один из основных механизмов саморегуляции функций. Многоклеточный организм в своих жизненных проявлениях (рост, развитие, реакции на внешние воздействия и т.п.) выступает как единое целое. Эта целостность обеспечивается рядом регуляторных механизмов, среди которых ведущее значение у животных приобрела Нервная регуляция Вследствие Нервная регуляция деятельность клеток и органов может инициироваться, прекращаться, усиливаться, ослабляться; могут меняться функциональное и биохимическое состояние клеток и органов, особенности их строения. У многоклеточных, не имеющих НС (растения, зародыши животных, губки), упорядоченность функций обеспечивается межклеточными взаимодействиями – ионными, метаболическими и др. Деятельность одних клеток может регулироваться продуктами обмена веществ др. клеток (см. Гуморальная регуляция). Возникшее в какой-либо из клеток возбуждённое состояние поверхностной мембраны может иногда распространяться, охватывая клетку за клеткой (так называемое нейроидное проведение – процесс, по ионному механизму схожий с проведением импульса нервного). На этой основе в ходе эволюции животных развились 2 основных координирующих механизма – Нервная регуляция и гормональная регуляция. Соответственно различают 2 рода веществ-посредников – медиаторы, и гормоны. Гормон разносится по организму, поступая в кровь; вследствие этого гормональная регуляция осуществляется медленно и широко адресована. В противоположность этому, Нервная регуляция может быть быстрой и локальной. Это обеспечивается тем, что при Нервная регуляция медиатор выделяется из нервных окончаний прямо на иннервированные клетки, а также тем, что выделение медиатора вызывается быстро распространяющимся сигналом – нервным импульсом. Между Нервная регуляция и гормональной регуляцией нет резкой границы, некоторые нервные окончания выделяют активные вещества в кровь (см. Нейросекреция). Быстрота и адресованность Нервная регуляция особенно важны при регуляции движений, поэтому НС хорошо развита у организмов с совершенной локомоцией. Становясь в процессе эволюции ведущим регуляторным механизмом, Нервная регуляция у высших животных охватывает не только двигательную сферу, но и все др. системы организма. Под нервным контролем находятся как исполнительные (эффекторные), так и чувствительные (рецепторные) органы и клетки, а также все вегетативные функции (см. Вегетативная нервная система). Нервная регуляция распространяется и на ткани, обеспечивающие метаболические потребности организма (например, жировая ткань). Чтобы медиатор мог подействовать на клетку, она должна быть чувствительной к нему, т. е. иметь соответствующие рецепторы. Так, в скелетной мышце позвоночных на поверхности каждого мышечного волокна расположены так называемые холинорецепторы, которые вступают во взаимодействие с медиатором двигательных нервных окончаний – ацетилхолином (см. Двигательная бляшка). В результате реакции между медиатором и рецептором меняется ионная проницаемость поверхностной мембраны иннервированной клетки. При этом изменяются ионный состав цитоплазмы и мембранный потенциал, вследствие чего специфическая деятельность клетки усиливается или угнетается (см. Мембранная теория возбуждения). По-видимому, в некоторых случаях медиатор может оказывать прямое, не опосредованное ионами, влияние на процессы обмена веществ клетки (энзимо-химическая гипотеза нервного возбуждения, выдвинутая Х. С. Коштоянцем в 1950). Менее ясна роль медиаторов в осуществлении воздействий НС на рост и дифференцировку органов и тканей, процессы регенерации, поддержание определённого функционального и биохимического состояния иннервируемых клеток (трофическая функция НС; см. Трофика нервная). Возможно, при этих формах Нервная регуляция имеют значение белки и др. вещества, которые выделяются из нервного окончания одновременно с медиатором.

У простейших одноклеточных животных одна единственная клетка осуществляет разнообразные функции. Усложнение же дея­тельности организма в процессе эволюции привело к разделению функций различных клеток - их специализации. Для управления такими сложными многоклеточными системами уже было недоста­точно древнего способа-переноса регулирующих жизнедеятель­ность веществ жидкими средами организма.

Регуляция различных функций у высокоорганизованных животных и человека осуществляется двумя путями: гуморальным (лат. гумор -жидкость) - через кровь, лимфу и тканевую жидкость и не­рвны м.

Возможности гуморальной регуляции функций ограничены тем, что она действует сравнительно медленно и не может обеспе­чить срочных ответов организма (быстрых движений, мгновен­ной реакции на экстренные раздражители). Кроме того, гумо­ральным путем происходит широкое вовлечение различных ор­ганов и тканей в реакцию (по принципу «Всем, всем, всем!»). В отличие от этого, с помощью нервной системы возможно быстрое и точное управление различными отделами целостного организма, доставка сообщений точному адресату. Оба эти механизма тесно свя­заны, однако ведущую роль в регуляции функций играет нервная система.

В регуляции функционального состояния органов и тканей прини­мают участие особые вещества - нейропептиды, выделяемые

железой внутренней секреции гипофизом и нервными клетками спинного и головного мозга. В настоящее время известно около сот­ни подобных веществ, которые являются осколками белков и, не вызывая сами возбуждения клеток, могут заметно изменять их функциональное состояние. Они влияют на сон, процессы обучения и памяти, на мышечный тонус (в частности, на позную асиммет­рию), вызывают обездвижение или обширные судороги мышц, об­ладают обезболивающим и наркотическим эффектом. Оказалось, что концентрация нейропептидов в плазме крови у спортсменов может превышать средний уровень у нетренированных лиц в 6-8 раз, повышая эффективность соревновательной деятельности. В условиях чрезмерных тренировочных занятий происходит истоще­ние нейропептидов и срыв адаптации спортсмена к физическим на­грузкам.

РЕФЛЕКТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

В деятельности нервной системы основным является рефлектор­ный механизм. Рефлекс - это ответная реакция организма на внешнее раздражение, осуществляемая с участием нервной сис­темы.

Нервный путь рефлекса называется рефлекторной дугой. В состав рефлекторной дуги входят: 1) воспринимающее образова­ние - рецептор, 2) чувствительный или афферентный нейрон, свя­зывающий рецепторе нервными центрами, 3) промежуточные (или вставочные) нейроны нервных центров, 4) эфферентный нейрон, связывающий нервные центры с периферией, 5) рабочий орган, от­вечающий на раздражение - мышца или железа.

Наиболее простые рефлекторные дуги включают всего две не­рвные клетки, однако множество рефлекторных дуг в организме состоят из значительного количества разнообразных нейронов, рас­положенных в различных отделах центральной нервной системы. Выполняя ответные реакции, нервные центры посылают команды к рабочему органу (например, скелетной мышце) через эфферент­ные пути, которые выполняют роль так называемых к а н а л о в прямой связи. В свою очередь, в ходе осуществления рефлек­торного ответа или после него рецепторы, находящиеся в рабочем органе, и другие рецепторы тела посылают в центральную нервную систему информацию о результате действия. Афферентные пути этих сообщений - каналы обратной связи. Полученная информация используется нервными центрами для управления дальнейшими действиями, т. е. прекращением рефлекторной реак­ции, ее продолжением или изменением. Следовательно, основу

целостной рефлекторной деятельности составляет не отдельная реф­лекторная дуга, а замкнутое рефлекторное кольцо, образованное прямыми и обратными связями нервных центров с пе­риферией.

ГОМЕОСТАЗ

Внутренняя среда организма, в которой живут все его клетки, - это кровь, лимфа, межтканевая жидкость. Ее характеризует от­носительное постоянство - гомеостаз различных показателей, так как любые ее изменения приводят к нарушению функций кле­ток и тканей организма, особенно высокоспециализированных клеток центральной нервной системы. К таким постоянным пока­зателям гомеостаза относятся температура внутренних отделов тела, сохраняемая в пределах 36-37° С, кислотно-основное равновесие крови, характеризуемое величиной рН = 7.4-7.35, осмотическое дав­ление крови (7.6-7.8 атм.), концентрация гемоглобина в крови - 130-160 г. ּлֿ¹ и др.

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

Степень сдвига показателей гомеостаза при существенных ко­лебаниях условий внешней среды или при тяжелой работе у боль­шинства людей очень невелика. Например, длительное изменение рН крови всего на 0.1 -0.2 может привести к смертельному исходу. Однако, в общей популяции имеются отдельные индивиды, обла­дающие способностью переносить гораздо большие сдвиги показа­телей внутренней среды. У высококвалифицированных спортсме­нов-бегунов в результате большого поступления молочной кисло­ты из скелетных мышц в кровь во время бега на средние и длинные дистанции рН крови может снижаться до величин 7.0 и даже 6.9. Лишь несколько человек в мире оказались способными подняться на высоту порядка 8800 м над уровнем моря (на вершину Эвереста) без кислородного прибора, т. е. существовать и двигаться в услови­ях крайнего недостатка кислорода в воздухе и, соответственно, в тканях организма. Эта способность определяется врожденными особенностями человека - так называемой его генетической нор­мой реакции, которая даже для достаточно постоянных функцио­нальных показателей организма имеет широкие индивидуальные различия.

2.5. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ЕГО ПРОВЕДЕНИЕ 2.5.1. МЕМБРАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

Мембрана клетки состоит из двойного слоя молекул липидов, по­вернутых «головками» наружу, а «хвостами» друг к другу. Между ними свободно плавают глыбы белковых молекул. Некоторые из них пронизывают мембрану насквозь. В части таких белков имеются, особые по­ры или ионные каналы, через которые могут проходить ионы, участвующие в образовании мембранных потенциалов (рис. I -А).

В возникновении и поддержании мембранного потенциала покоя основную роль играют два специальных белка. Один из них выполняет роль особогонатрий- калиевого насоса, который за счет энергии АТФ активно перекачивает натрий из клетки наружу, а калий внутрь клетки. В результате концентрация ионов калия стано­вится внутри клетки выше, чем в омывающей клетку жидкости, а ионов натрия - выше снаружи.

Рис. 1. Мембрана возбудимых клеток в покое (А) и при возбуждении (Б).

(По: Б.Альберте и др., 1986)

а - двойной слой липидов, б - белки мембраны.

На А: каналы «утечки калия» (1), «натрий-калиевый насос» (2)

и закрытый в покое натриевый канал (3).

На Б: открытый при возбуждении натриевый канал (1), вхождение ионов натрия в клетку и смена зарядов на наружной и внутренней стороне

мембраны.

Второй белок служит каналом утечки калия, через который ионы калия в силу диффузии стремятся выйти из клетки, где они содержатся в избытке. Ионы калия, выходя из клетки, созда­ют положительный заряд на наружной поверхности мембраны. В ре­зультате внутренняя поверхность мембраны оказывается заряжен­ной отрицательно по отношению к наружной. Таким образом, мемб­рана в состоянии покоя поляризована, т. е. имеется определенная раз­ность потенциалов по обе стороны мембраны, называемая потен­циалом покоя. Она равна для нейрона примерно минус 70 м В, для мышечного волокна - минус 90 мВ. Измеряют мембранный потен­циал покоя, вводя тонкий кончик микроэлектрода внутрь клетки, а второй электрод помещая в окружающую жидкость. В момент про­кола мембраны и вхождения микроэлектрода внутрь клетки на экра­не осциллографа наблюдают смещение луча, пропорциональное ве­личине потенциала покоя.

В основе возбуждения нервных и мышечных клеток лежит повыше­ние проницаемости мембраны для ионов натрия - открывание натриевых каналов. Внешнее раздражение вызывает перемещение заряженных частиц внутри мембраны и уменьшение исходной раз­ности потенциалов по обе стороны или деполяризацию мем­браны. Небольшие величины деполяризации приводят к открыва­нию части натриевых каналов и незначительному проникновению натрия внутрь клетки. Эти реакции являются подпороговыми и вы­зывают л и ш ь местные (локальные) изменения.

При увеличении раздражения изменения мембранного потенциала достигают порога возбудимости или критического уровня деполяризации - около 20 мВ, при этом величина потенциала покоя снижается примерно до минус 50 мВ. В результате открывается значительная часть натриевых каналов. Происходит ла­винообразное вхождение ионов натрия внутрь клетки, вызывающее резкое изменение мембранного потенциала, которое регистрируется в виде потенциала действия. Внутренняя сторона мембраны в месте возбуждения оказывается заряженной положительно, а вне­шняя - отрицательно (рис. 1 -Б).

Весь этот процесс чрезвычайно кратковременный. Он занимает всего около

1-2 мс, после чего ворота натриевых каналов закрываются. К этому моменту достигает большой величины медленно нараставшая при возбуждении проницаемость для ионов калия. Выходящие из клетки ионы калия вызывают быстрое снижение потенциала дей­ствия. Однако окончательное восстановление исходного заряда про­должается еще некоторое время. В связи с этим в потенциале действия различают кратковременную высоковольтную часть - пик (или с п а й к) и длительные малые колебания - следовые потенциалы. Потенциалы действия мотонейронов имеют амплитуду пика около

100 мВ и длительность около 1.5 мс, в скелетных мышцах - амплитуда потенциала действия 120-130 мВ, адлительность2-3 мс.

В процессе восстановления после потенциалайействия работа натрий-калиевого насоса обеспечивает «откачку» излишних ионов натрия наружу и «накачивание» потерянных ионов калия внутрь, т. е. возвращение к исходной асимметрии их концентрации по обе стороны мембраны. На работу этого механизма тратится около 70% всей необходимой клетке энергии.

Возникновение возбуждения (потенциаладействия) возможно лишь при сохранении достаточного количества ионов натрия в окру­жающей клетку среде. Большие потери натрия организмом (напри­мер, с потом при длительной мышечной работе в условиях высокой температуры воздуха) могут нарушить нормальную деятельность не­рвных и мышечных клеток, снизив работоспособность человека. В условиях кислородного голодания тканей (например, при наличии большого кислородного долга во время мышечной работы) процесс возбуждения также нарушается из-за поражения (инактивации) меха­низма вхождения в клетку ионов натрия, и клетка становится невозбу­димой. На процесс инактивации натриевого механизма влияет кон­центрация ионов Са в крови. При повышении содержания Са сни­жается клеточная возбудимость, а при дефиците Са возбудимость повышается, и появляются непроизвольные мышечные судороги.

Пермский Государственный

Технический Университет

Кафедра физической культуры.

Регуляция нервной деятельности: гуморальная и нервная.
Особенности функционирования ЦНС.

Выполнил: студент группы АСУ-01-1
Киселёв Дмитрий

Проверил: _______________________

_______________________

Пермь 2003 г.

Организм человека, как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся система.

Все живое характеризуется четырьмя признаками: ростом, обменом веществ, раздражимостью и способностью к самовоспроизведению. Совокупность данных признаков свойственна только живым организмам. Человек, как и все другие живые существа также обладает этими способностями.

Нормальный здоровый человек не замечает внутренних процессов, происходящих у него в организме, например то, как его организм перерабатывает пищу. Это происходит потому, что в организме все системы (нервная, сердечно-сосудистая, дыхательная, пищеварительная, мочевыделительная, эндокринная, половая, скелетная, мышечная) гармонично взаимодействуют друг с другом без вмешательства в этот процесс непосредственно самого человека. Мы зачастую даже не догадываемся о том, как это происходит, и как управляются все сложнейшие процессы в нашем организме, как одна жизненно важная функция организма сочетается, взаимодействует с другой. Как природа или Бог позаботились о нас, какими инструментами снабдили наш организм. Рассмотрим механизму управления и регуляции в нашем организме.

В живом организме клетки, ткани, органы и системы органов работают как единое целое. Их согласованная работа регулируется двумя принципиально различными, но направленными на одно и то же способами: гуморально (от лат. "гумор" – жидкость: через кровь, лимфу, межклеточную жидкость) и нервно. Гуморальная регуляция осуществляется при помощи биологически активных веществ – гормонов. Гормоны выделяются железами внутренней секреции. Преимущество гуморальной регуляции в том, что гормоны по крови доставляются ко всем органам. Нервная регуляция осуществляется органами нервной системы и действует только на "орган-мишень". Нервная и гуморальная регуляция осуществляет взаимосвязанную и согласованную работу всех систем органов, поэтому организм функционирует как единое целое.

Гуморальная система

Гуморальная система регуляции обмена веществ в организме представляет собой совокупность желез внутренней и смешанной секреции, а также протоки, позволяющие биологически активным веществам (гормонам) достигать кровеносных сосудов или непосредственно органов, на которые оказывается воздействие.

Ниже приводится таблица, в которой представлены основные железы внутренней и смешанной секреции и выделяемые ими гормоны.

Как видно из приведённой таблицы железы внутренней секреции оказывают влияние, как на обычные органы, так и на другие железы внутренней секреции (этим обеспечивается саморегуляция деятельности желез внутренней секреции). Малейшие нарушения в деятельности этой системы ведут к нарушениям развития целой системы органов (например, при гипофункции поджелудочной железы развивается сахарный диабет, а при гиперфункции передней доли гипофиза может развиться гигантизм).

Нехватка некоторых веществ в организме может привести к неспособности выработки некоторых гормонов в организме и как следствие к нарушению развития. Так например недостаточное потребление йода (J) в рационе питания может привести к невозможности выработки тироксина (гипофункция щитовидной железы), что может привести к развитию таких болезней как микседема (высыхает кожа, выпадают волосы, снижается обмен веществ) и даже кретинизм (задержка роста, умственного развития).

Нервная система

Нервная система является объединяющей и координирующей системой организма. Она включает головной и спинной мозг, нервы и связанные с ними структуры, например мозговые оболочки (слои соединительной ткани вокруг головного и спинного мозга).

С помощью цереброспинальной системы (см ниже) мы ощущаем боль, температурные изменения (тепло и холод), прикосновение, воспринимаем вес и размеры предметов, осязаем структуру и форму, положение частей тела в пространстве, чувствуем вибрацию, вкус, запах, свет и звук. В каждом случае стимуляция чувствительных окончаний соответствующих нервов вызывает поток импульсов, которые передаются отдельными нервными волокнами от места воздействия стимула в соответствующий отдел головного мозга, где они интерпретируются. При формировании любого из ощущений импульсы распространяются по нескольким, разделенным синапсами, нейронам, пока не достигнут осознающих центров в коре головного мозга.

В центральной нервной системе полученная информация передается нейронами; образуемые ими проводящие пути называются трактами. Все ощущения, кроме зрительных и слуховых, интерпретируются в противоположной половине головного мозга. Например, прикосновение правой руки проецируется в левое полушарие мозга. Звуковые ощущения, идущие с каждой стороны, поступают в оба полушария. Зрительно воспринимаемые объекты тоже проецируются в обе половины мозга.

На рисунки слева показано анатомическое расположение органов нервной системы. По рисунку видно, что центральный отдел нервной системы (головной и спинной мозг) сосредоточены в голове и в позвоночном канале, в то время как органы периферийного отдела нервной системы (нервы и ганглии) рассредоточены по всему организму. Такое устройство нервной системы наиболее оптимально и выработалось эволюционно.

Вывод

Нервная и гуморальная системы, имеют одну и ту же цель – помочь организму развиться, выжить в изменяющихся условиях окружающей среды, поэтому бессмысленно говорить отдельно о нервной или гуморальной регуляции. Существует единая нервно-гуморальная регуляция, которая использует "гуморальные" и "нервные механизмы" для регуляции. "Гуморальные механизмы" задают общее направление в развитии органов организма, а "нервные механизмы" позволяют скорректировать развитие конкретного органа. Ошибочно предполагать, что нервная система дана нам лишь для того, чтобы мыслить, она - могучий инструмент, который также бессознательно регулирует такие жизненно-важные биологические процессы как переработка пищи, биологические ритмы и многое другое. Поразительно, но даже самый умный и активный человек использует лишь 4% возможностей своего мозга. Человеческий мозг – уникальная загадка, над которой бились с глубокой древности по наши дни и, возможно, будут биться не одну тысячу лет.

Список используемой литературы:

1. "Общая биология" под редакцией; изд. "Просвещение" 1975 г.

3. Энциклопедия "Кругосвет"

4. Личные конспекты по биологии 9-11 классы

Нервная регуляция осуществляется головным и спинным мозгом через нервы, которыми снабжены все органы нашего тела. На организм постоянно воздействуют те или иные раздражения. На все эти раздражения организм отвечает определенной деятельностью или, как принято говорить, происходит приспособление функции организма к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Так, понижение температуры воздуха сопровождается не только сужением кровеносных сосудов, но и усилением обмена веществ в клетках и тканях и, следовательно, повышением теплообразования.

Благодаря этому устанавливайся определенное равновесие между теплоотдачей и теплообразованием, не происходит переохлаждение организма, сохраняется постоянство температуры тела. Раздражение пищей вкусовых рецепторов рта вызывает отделение слюны и других пищеварительных соков, под воздействием которых происходит переваривание пищи. Благодаря этому в клетки и ткани поступают необходимые вещества, и устанавливается определенное равновесие между диссимиляцией и ассимиляцией. По такому принципу происходит регуляция и других функции организма.

Нервная регуляция носит рефлекторный характер. Раздражения воспринимаются рецепторами. Возникающее возбуждение из рецепторов по афферентным (чувствительным) нервам передается в центральную нервную систему, а оттуда по эфферентным (двигательным) нервам - в органы, которые осуществляют определенную деятельность. Такие ответные реакции организма на раздражения, осуществляемые через центральную нервную систему, называют рефлексами. Путь же, по которому возбуждение передается при рефлексе, носит название рефлекторной дуги.

Рефлексы имеют разнообразный характер. И.П. Павлов разделил все рефлексы на безусловные и условные. Безусловные рефлексы - это рефлексы врожденные, передающиеся по наследству. Примером таких рефлексов являются сосудодвигательные рефлексы (сужение или расширение сосудов в ответ на раздражение кожи холодом или теплом), рефлекс слюноотделения (выделение слюны при раздражении вкусовых сосочков пищей) и многие другие.

Гуморальная регуляция (Humor - жидкость) осуществляется через кровь и другие составляющие внутреннюю среду организма различные химические вещества. Примерами таких веществ являются гормоны, выделяемые железами внутренней секреции, и витамины, поступающие в организм с пищей. Химические вещества разносятся кровью по всему организму и оказывают воздействие на различные функции, в частности на обмен веществ в клетках и тканях. При этом каждое вещество влияет на определенный процесс, происходящий в том или ином органе.

Например, в предстартовом состоянии, когда ожидается интенсивная физическая нагрузка, железы внутренней секреции (надпочечники) выделяют в кровь специальный гормон-адреналин, который способствует усилению деятельности сердечно-сосудистой системы.

Нервная система осуществляет регуляцию деятельности организма посредством биоэлектрических импульсов. Основными нервными процессами являются возбуждение и торможение, возникающие в нервных клетках. Возбуждение - деятельное состояние нервных клеток, когда они передают или направляют сами нервные импульсы другим клеткам: нервным, мышечным, железистым и другим. Торможение - состояние нервных клеток, когда их активность направлена на восстановление. Сон, например, является состоянием нервной системы, когда подавляющее число нервных клеток ЦНС заторможено.

Нервный и гуморальный механизмы регуляции функций взаимосвязаны. Так, нервная система оказывает регулирующее влияние на органы не только непосредственно через нервы, но также и через железы внутренней секреции, изменяя интенсивность образования гормонов в этих органах и поступление их в кровь. В свою очередь многие гормоны и другие вещества влияют на нервную систему.

Взаимосогласованность нервной и гуморальной реакции обеспечивается центральной нервной системой.

В живом организме нервная и гуморальная регуляция различных функций осуществляется по принципу саморегуляции, т.е. автоматически. По этому принципу регуляции поддерживается на определенном уровне кровяное давление, постоянство состава и физико-химических свойств крови, лимфы и тканевой жидкости, температуры тела, в строго согласованном порядке изменяется обмен веществ, деятельность сердца, дыхательной и других систем и органов.

Благодаря этому поддерживаются определенные сравнительно постоянные условия, в которых протекает деятельность клеток и тканей организма, или другими словами, сохраняется постоянство внутренней среды.

Таким образом, организм человека - это единая, целостная, саморегулирующаяся и саморазвивающаяся биологическая система, обладающая определенными резервными возможностями. При этом нужно знать, что способность к выполнению физической и умственной работы может возрастать многократно, фактически не имея ограничений в своем развитии.