Общие представления об организме и его саморегуляции

1.1 Общие представления об организме и его саморегуляции

Организм – сложная биологическая система. Все его органы связаны между собой и взаимодействуют. Нарушение деятельности одного органа приводит к нарушению деятельности других.

Жизненно необходимые процессы энергообразования, выделения продуктов распада, обеспечения различных биохимических реакций жизнедеятельности, снабжение огромного количества клеток питательными веществами и необходимым количеством кислорода происходят благодаря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы организма.

Различают несколько уровней его организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный, организменный.

Молекулярный – элементарный уровень организации. Организм состоит из молекул. Это универсальное свойство любой материи.

Клеточный уровень организации – компоновка молекул.

Тканевый уровень – клетки объединяются в ткани по морфофункциональному (греч. morphe – форма) принципу. Каждая ткань содержит различные клетки, но функции ткани определяются теми клетками, которые составляют ее основную массу (отсюда названия – мышечная ткань, нервная и т.д.).

Органный уровень представлен совокупностью разных тканей, объединенных для выполнения единой, более сложной функции. Например, сердце состоит из различных тканей, но выполняет функцию насоса, перекачивая кровь по сосудам, и т.п.

Системный уровень – анатомически объединенные органы, выполняющие еще более сложную функцию. Например, система кровообращения состоит из различных органов и предназначена для снабжения кровью всего организма.

Организменный уровень (организм) – высший уровень организации.

Следовательно, организм можно рассматривать как сложную биологическую суперсистему, состоящую из множества систем и подсистем, работа которых согласована между собой и подчинена единой цели высшего уровня. Согласованность всех уровней организации обеспечивается механизмом саморегуляции, благодаря которому достигается их единство.

Саморегуляция – это свойство биологических систем устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или другие биологические показатели.

Организм как единое целое является саморегулирующейся суперсистемой. Саморегуляция организма осуществляется в процессе его взаимодействия с окружающей средой. Механизм саморегуляции работает по блочному принципу. Процесс саморегуляции начинается с воздействия информации (раздражителей) на воспринимающие структуры (вход), в которых она кодируется в форму нервных импульсов. «Переведенная» таким образом на язык нервной системы информация поступает в блок приема, переработки и хранения. После соответствующего перекодирования переработанная информация направляется в блок программирования. Реализация программы осуществляется в виде конкретного действия (блок реализации), результаты которого контролируются по механизму обратной связи. При несоответствии результата действия параметрам заданной программы происходит корректировка поведения.

Благодаря тому, что физиологические функции обладают удивительной устойчивостью, человек, даже в самых напряженных жизненных ситуациях, остается практически здоровым. Функциональная устойчивость заложена в самой природе человека, она обеспечивается механизмами саморегуляции, т.е. такой формой взаимодействия в организме, при которой отклонение рабочего режима от нормы, побуждает организм к возвращению его к исходному уровню. Это замечательное свойство организма было открыто и изучено выдающимися корифеями физиологии И.П. Павловым, В. Кенноном, У. Эшби, П.К. Анохиным и др.

1.2 Внешняя и внутренняя среда организма

Организм может функционировать только взаимодействуя с окружающей его внешней средой. Внешняя среда включает различные факторы, которые по природе своего воздействия на организм разделяются на физические, химические, биологические и социальные.

Физическими называют такие постоянно действующие факторы среды обитания человека, как температура окружающей среды, сила тяжести (гравитация), влажность воздуха, атмосферное давление, электромагнитные и геомагнитные излучения. Наиболее мощное воздействие на организм оказывает ритмичность изменений этих факторов вследствие вращения Земли вокруг своей оси (смена дня и ночи) и вокруг Солнца (смена времен года).

К числу химических прежде всего следует отнести факторы, которые в совокупности определяют биогеохимическую среду обитания человека (вода, кислород, питательные и другие вещества); нейтральные составляющие среды (азот, ряд минеральных веществ и т.п.); агрессивные составляющие – ядовитые вещества.

Биологические факторы внешней среды включают множество биологических объектов, с которыми человеческий организм непрерывно взаимодействует. Различают:

• внутривидовое взаимодействие;
• взаимодействие (биологическое и психологическое) с себе подобными; оно может быть благоприятным и неблагоприятным в зависимости от ситуации;
• межвидовое взаимодействие, например с паразитическими микроорганизмами (бактерии, водоросли, грибы и др.), а также паразитическими животными организмами (простейшие, плоские и круглые черви), с переносчиками инфекционных заболеваний (насекомые, грызуны и т.п.) и особенно их возбудителями; с сапрофитной микрофлорой, которая сосуществует с человеческим организмом, оптимизируя его жизнедеятельность.

Социальные факторы среды влияют на протекание психофизиологических процессов в организме, а ведущий среди них – образ жизни человека, определяемый культурой общества.

Базисным фактором образа жизни является уровень материального развития общества, прежде всего достаток семьи. Культура общества неизбежно влияет на человека через воспитание, формируя у него систему ценностей и тем самым, определяя образ жизни, способствующий сохранению и укреплению здоровья.

Природные и социально-биологические логические факторы, влияющие на организм человека, неразрывно связаны с вопросами экологического характера.

Экология (греч, oikos – дом, жилище, родина + logos – понятие, учение) – это и область знания, и часть биологии, и учебная дисциплина, и комплексная наука. Экология рассматривает взаимоотношения организмов друг с другом и с неживыми компонентами природы: Земли (ее биосферы). Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, проблемы сохранения и укрепления здоровья. Человек зависит от условий среды обитания точно так же, как природа зависит от человека. Между тем влияние производственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы, почвы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование самого человека. К примеру, в крупных городах значительно ухудшается естественная среда обитания, нарушаются ритм жизни, психоэмоциональная ситуация труда, быта, отдыха, меняется климат. В городах интенсивность солнечной радиации на 15 – 20% ниже, чем в прилегающей местности, зато среднегодовая температура выше на 1 – 2 градуса, менее значительны суточные и сезонные колебания, ниже атмосферное давление, загрязненный воздух. Все эти изменения оказывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и психическое здоровье человека. Около 80-ти болезней современного человека – результат ухудшения экологической ситуации на планете. Экологические проблемы напрямую связаны с процессом организации и проведения систематических занятий физическими упражнениями и спортом, а также с условиями, в которых они происходят.

Итак, внешняя среда обеспечивает существование и развитие организма. Управление взаимодействием организма с внешней средой осуществляется по принципу саморегуляции. Вместе с тем жизнедеятельность организма возможна только при условии сохранения относительного постоянства его внутренней среды. К внутренней среде организма относят кровь, лимфу и тканевую жидкость, с которой клетки непосредственно соприкасаются.

Академик П.К. Анохин установил, что саморегуляция осуществляется с помощью нервных и гуморальных механизмов, благодаря чему в организме поддерживаются постоянная температура тела, уровень газового состава крови, питательные вещества, кровяное давление и другие важнейшие показатели состояния внутренней среды. Все это составляет так называемый гомеостаз.

Способность организма сохранять постоянство свойств внутренней среды называется гомеостазом. Это постоянство поддерживается непрерывной работой всех систем и подсистем организма с помощью механизма саморегуляции. В данном механизме важную роль играет звено обратной связи. Используя обратную связь, организм восстанавливает гомеостаз двумя путями:

• по отклонению – корректирующая регуляция: механизмы саморегуляции вступают в силу тогда, когда произошло нарушение констант, т.е. причина, вызвавшая включение саморегуляции, заключена на выходе системы. Например, повышение уровня кровяного давления автоматически включает механизмы, снижающие его;
• по возмущению – регуляция, предупреждающая нарушение, т.е. причина возмущения возникает на входе системы. Например, сильная струя воздуха, направленная в лицо, вызывает мигательный рефлекс, тем самым предупреждается нарушение гомеостаза глаза.

1.3 Регулирующие аппараты. Адаптация

Механизм саморегуляции организма реализуется с помощью центральных регулирующих аппаратов – гуморального и нервного.

Гуморальная (лат. humor – жидкость) регуляция – способ координации процессов жизнедеятельности, осуществляемый через жидкие среды (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ, вырабатываемых клетками, тканями, органами (гормоны, медиаторы и т.д.). Этот тип регуляции является наиболее древним, и сфера его деятельности – внутренняя среда.

В процессе эволюции по мере развития и усложнения организма и его взаимодействия с окружающей средой сформировался нервный аппарат регуляции. Сфера деятельности нервной системы не ограничивается внутренней средой, выполняя функцию регуляции взаимодействия организма с внешней средой. Нервный и гуморальный аппараты функционируют как единая нейрогуморальная система регуляции жизнедеятельности организма при сохранении ведущей роли нервного звена, особенно его высших отделов.

Нейрогуморальная система регуляции функций и поведения организма определяет процесс адаптации его к внешней среде.

Адаптация (лат. adaptatio) – приспособление организма к условиям существования и жизнедеятельности биологических систем. У человека адаптация осуществляется двумя путями:

• пассивная стратегия, которая представляет собой автоматизированный процесс, возникающий в ответ на воздействие внешней среды, и происходит без участия сознания, а иногда и без участия центральных структур регуляции;
• активная стратегия, характеризующаяся целенаправленной деятельностью индивида.

Сохранение гомеостаза – важнейшее свойство организма, определяющее акклиматизацию, адаптацию к различным производственным и бытовым условиям. Адаптация зависит от реактивности организма, качества работы его регуляторных систем (нервной и эндокринной).

Например, при замерзании появляется так называемая «гусиная кожа» – это сужение периферических сосудов под воздействием сигнала из головного мозга, который в свою очередь получает сигналы от нервных окончаний, заложенных в коже и мышцах, и в ответ идет соответствующая «команда» к перестройке теплорегуляции, т.е. в суженных периферических сосудах уменьшается ток крови и отдача тепла через кожу в окружающую атмосферу, повышается тонус мышц и перестраивается обмен веществ, в результате увеличивается выработка тепла. Пример с йогами. Ученика (йогина) обязательно испытывают. Сидя на берегу реки в темную зимнюю ночь, обернувшись в мокрое покрывало, он должен высушить его своим телом. Как только покрывало становится сухим, его заменяют новым – влажным. Нормальным считается, если ученик за ночь высушит своим телом три покрывала.

Понятие нормы является диалектическим. Оно изменяется с развитием науки, обогащаясь новым содержанием. В настоящее время норму для живых систем следует рассматривать как функциональный оптимум, т.е. состояние наиболее согласованного и эффективного сочетания всех процессов в организме. Однако в это понятие следует включать и оптимальные экологические связи человека с внешней средой, оптимальные межличностные и другие социальные взаимоотношения, которые находят свое отражение в человеческой психике.

Следовательно, нормальное состояние человека – это его психофизиологический оптимум. Ему соответствует определенный уровень адаптационных возможностей организма.

При действии на организм факторов риска развиваются как специфические, так и неспецифические изменения. Неспецифические изменения возникают раньше и зависят от реактивности организма, определяя его общую защитноприспособительную (адаптационную) реакцию. При этом, согласно известным представлениям об общем адаптационном синдроме по Г. Селье (1960 г.), защитные реакции возникают в ответ на любое повреждающее воздействие. Адаптационная роль такой реакции сводится к образованию дополнительной энергии, используемой организмом для сохранения функциональной устойчивости в неадекватных условиях среды. Если действующий фактор невелик по силе или его воздействие кратковременно, то организм при наличии достаточных функциональных возможностей реагирует на него за счет текущих энергетических ресурсов. При значительной силе воздействия или большой его продолжительности возникает необходимость мобилизации ресурсов, требуется определенное напряжение регуляторных систем.