Выделилась физиология в самостоятельную науку в XV веке благодаря исследованиям Гарвея и ряда других ученых естествоиспытателей, и, начиная с конца XV - начала XVI веков, основным методом в области физиологии являлся метод эксперимента. Метод наблюдения - самый древний, зародился в Др. Греции, хорошо развит был в Египте, на Др. Востоке, в Тибете, в Китае. Суть этого метода заключается в длительном наблюдении изменений функций и состояний организма, фиксирование этих наблюдений и по возможности сопоставление визуальных наблюдений с изменениями организма после вскрытия. Гиппократ к наблюдаемым признакам относил и характер поведения. Благодаря своим тщательным наблюдениям им было сформулировано учение о темпераменте. Метод наблюдения широко используется в физиологии (особенно в психофизиологии) и в настоящее время метод наблюдения сочетается с методом хронического эксперимента.
Метод эксперимента. Физиологический эксперимент в отличие от простого наблюдения - это целенаправленное вмешательство в текущее отправление организма, рассчитанное на выяснение природы и свойств его функций, их взаимосвязей с другими функциями и с факторами внешней среды. Также вмешательство часто требует хирургической подготовки животного, которое может носить: 1) острую (вивисекционную, от слова vivo - живое, sekcia - секу, т.е. секу по живому), 2) хроническую (экспериментально-хирургическую) формы. В связи с этим эксперимент подразделяют на 2 вида: острый (вивисекция) и хронический. Вивисекция представляет собой форму эксперимента, проводимую на обездвиженном животном. Впервые вивисекция начала применятся в средние века, но широко стала внедряться в физиологическую науку в эпоху Возрождения (XV-XVII в). Наркоз в то время не был известен и животное жестко фиксировалось за 4 конечности, при этом оно испытывало мучения. Это послужило причиной появления философских групп и течений. Анимализм (течения, пропагандирование гуманного отношения к животным и выступление за прекращение издевательств над животными, анимализм пропагандируется в настоящее время), витализм (ратовало за то, не проводились эксперименты на ненаркотизированных животных и волонтерах), механицизм (отожествляли правильно протекающие в животном с процессами в неживой природе, ярким представителем механицизма был французский физик, механик и физиолог Рене Декарт), антропоцентризм. Начиная с XIX века в остром эксперимента стали применять наркоз. Это привело к нарушению процессов регуляции со стороны высших отростков ЦНС, в результате нарушается целостность реагирования организма и его связь с внешней средой. Такое применение наркоза и хирургическое вмешательство при вивисекции вносит в острый эксперимент неконтролируемые параметры, которые трудно учесть и предвидеть.
Острый эксперимент, как и любой экспериментальный метод, имеет свои достоинства:
1) вивисекция - один из аналитических методов, дает возможность моделировать разные ситуацииСеминар
2) вивисекция дает возможность получать результаты в относительно короткий срок. недостатки:
1) в остром эксперименте отключается сознание при применении наркоза и соответственно нарушается целостность реагирования организма;
2) нарушается связь организма с окружающей средой в случаи применения наркоза;
3) при отсутствии наркоза идет неадекватный нормальному физиологическому состоянию выброс стрессорных гормонов и эндогенных (вырабатываемых внутри организма) морфиноподобных веществ эндорфинов, оказывающих обезболивающий эффект.
Хронический эксперимент - длительное наблюдение после острого вмешательства и восстановление взаимоотношений с окружающей средой. Преимущества хронического эксперимента: организм максимально приближен к условиям интенсивного существования. Некоторые физиологи к недостаткам хронического эксперимента относят то, что результаты получаются в относительно длительный срок. В хроническом эксперименте используется ряд методических приемов и подходов.
1. Электрофизиологические методы.
2. Метод наложения фистул на полые органы и на органы, имеющие выводные протоки.
Родоначальником фистульного методы был Басов, однако при наложении фистулы его методом, содержимое желудка попадало в пробирку вместе с пищеварительными соками, что затруднило изучение состава желудочного сока, этапов пищеварения, скорости протекания процессов пищеварения и качества отделяемого желудочного сока на различный состав пищи. Фистулы могут накладываться на желудок, протоки слюнных желез, кишечник, пищевод и др. Отличие павловской фистулы от басовской состоит в том, что Павлов накладывал фистулу на «малый желудочек», сделанный искусственно хирургическим путем и сохраняющий пищеварительную и гуморальную регуляцию. Это позволило Павлову выявить не только качественный и количественный состав желудочного сока на принимаемую пищу, но и механизмы нервной и гуморальной регуляции пищеварения в желудке. За свои работы в области пищеварения Павлов был удостоен Нобелевской премии.
3. Гетерогенные нервно-сосудистые или нервно-мышечные анастенозы. Это изменение эффекторного органа в генетически детерминированной нервной регуляции функций. Проведение таких анастеноз позволяет выявить отсутствие или наличие пластичности нейронов или нервных центров в регуляции функций. При нервно-сосудистых анастенозах эффекторными органами являются кровеносные сосуды и соответственно расположенные в них хемо- и барорецепторы.
4. Пересадка различных органов. Подсадка и удаление органов или различных участков мозга (экстирпация). В результате удаления органа создают гипофункцию той или иной железы, в результате подсадки создают ситуацию гиперфункции или избытка гормонов той или иной железы. Экстирпация различных участков головного мозга и коры головного мозга выявляют функции этих отделов. Например, при удалении мозжечка было выявлено его участи в регуляции движения, в поддержании позы, статокинетических рефлексов. Удаление различных участков коры головного мозга позволило Бродману разделить кору на 52 поля.
5. Метод перерезки головного и спинного мозга. Позволяет выявить функциональную значимость каждого отдела ЦНС в регуляции соматических и висцеральных функций организма, а также в регуляции поведения.
6. Вживление электродов в различные участки мозга. Позволяет выявить активность и функциональную значимость той или иной нервной структуры в регуляции функций организма (двигательных функций, висцеральных функций и психических). Электроды, вживляемые в мозг, делаются из инертных материалов (т.е. они должны быть интоксичными): платина, серебро, палладий. Электроды позволяют не только выявлять функцию того или иного участка, но и наоборот, зарегистрировать в каком участке мозга появление вызывает потенциал (ВТ) в ответ на те или иные функциональные отправления. Микроэлектродная техника дает человеку возможность изучить физиологические основы психики и поведения.
7. Вживление канюль (микро). Перфузия - пропускание растворов различного химического состава по нашему компоненту или по наличию в нем метаболитов (глюкоза, ПВК, молочная кислота) или по содержанию биологически активных веществ (гормоны, нейрогормоны, эндорфины, энкефамины и др.). Канюля позволяет вводить растворы с разным содержимым в ту или иную область мозга и наблюдать изменение функциональной активности со стороны двигательного аппарата, внутренних органов или поведения, психологической деятельности.
8. Введение меченых атомов и последующее наблюдение на позитронно-эмиссионном томографе (ПЭТ). Чаще всего вводят ауро-глюкозу, меченную золотом (золото+глюкоза). По образному выражению Грине, универсальным донором энергии во всех живых системах является АТФ, а при синтезе и ресинтизе АТФ основным энергетическим субстратом является глюкоза (ресинтез АТФ может так же происходить из креатин-фосфата). Поэтому по количеству потребляемой глюкозы судят о функциональной активности того или иного участка мозга, о его синтетической активности. Глюкоза потребляется клетками, а золото не утилизируется и накапливается в этом участке. По разноактивному золоту, его количеству судят о синтетической и функциональной активности.
9. Стереотаксические методы. Это методы, при которых проводятся хирургические операции по вживлению электродов в определенной области мозга в соответствии со стереотаксическим атласом мозга с последующей регистрацией отведенных быстрых и медленных биопотенциалов, с регистрацией вызванных потенциалов, а также регистрацией ЭЭГ, миограммы.
10. Биохимические методы. Это большая группа методик, с помощью которых в циркулирующих жидкостях, тканях, а иногда и органах, определяют уровень катионов, анионов, неноницированных элементов (макро и микроэлементов), энергетических веществ, ферментов, биологически активных веществ (гормоны и др.). Эти методы применяются как in vivo (в инкубаторах) или в тканях, которые продолжают секретировать и синтезировать вырабатываемые вещества в инкубационную среду. Биохимические методы позволяют оценивать функциональную активность того или иного органа или его части, а иногда и целой системы органов. Например, по уровню 11-ОКС можно судить о функциональной активности пучковой зоны коры надпочечников, но по уровню 11-ОКС можно судить и о функциональной активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. В целом, поскольку 11-ОКС является конечным продуктом периферического звена коры надпочечников. 11. Гистохимические методы. Иммунологические методы в физиологии.
12. Методы изучения физиологии ВНД. Планирование экспериментов Для планирования опытов необходимо знать принципы и тактику исследования, научного подхода, которые лучше всего формируются при непосредственном осуществлении опытов. Преимущество лабораторного изучения перед наблюдением заключается в том, что исследователь может контролировать условия опыта, т. е. устанавливать точный контроль за так называемыми независимыми переменными, чтобы выявить их влияние на зависимые переменные. Зависимыми переменными могут быть любые физиологические характеристики, тогда как независимые переменные - это условия, которые контролируются экспериментатором и иногда навязываются организму. Под условиями подразумевают прямое вмешательство (удаление отделов головного мозга, его стимуляция или применение различных препаратов), изменение окружающей среды (температуры и освещенности), изменение режима подкрепления, сложность задний по обучению, длительность пищевой депривации или такие факторы, как возраст, пол, генетическая линия и т. д. Чтобы свести до минимума неправильное толкование опытов, связанное со сложностью отличить эффекты экспериментальных вмешательств от воздействий других переменных, необходимо ввести контрольные процедуры. В идеальном варианте контрольную группу исследуют так же, как и экспериментальную, исключая воздействие изучаемого фактора, ради которого и намечается сам эксперимент. Одно и то же животное можно использовать и в контроле, и в эксперименте, если, например, необходимо сравнить поведение его до и после удаления отделов головного мозга. Другая обычная контрольная процедура, цель которой состоит в уменьшении одновременного влияния переменных факторов, - это сбалансированное применение разных влияний на одном и том же животном (например, инъекции различных препаратов или различных доз одного и того же препарата). Еще одним важным моментом контроля является произвольное распределение животных по различным группам. Это лучше всего осуществлять с помощью таблицы случайных чисел, которая приводится во многих книгах по статистики (простой отлов животных из клетки для формирования группы не является адекваным, так как самые слабые или пассивные животные будут отловлены в первую очередь). Из-за возможных ошибок или вариабельности получаемых результатов, вызванных неконтролируемыми переменными, измерения обычно повторяют и выявляют среднюю или медианную величину. При повторных измерениях проводят множественные наблюдения за теми же животными или же одно наблюдение за многими животными, или же и то и другое вместе. Чем больше вероятность ошибок или колебаний, связанных с некоторыми неизвестными или неконтролируемыми переменными, тем больше вероятность того, что повторные измерения будут отличаться и, таким образом, вариабельность измерений относительно средней величины будет выше. Статистический анализ используется для оценки степени достоверности наблюдаемых различий между экспериментальными и контрольными группами или условиями опыта. Научный анализ, основывающийся на натуралистических наблюдениях или на лабораторных опытах, опирается на измерения, с помощью которых наблюдениям придается количественный характер. От так называемого уровня измерения зависит, какие арифметические операции могут быть применены к числам, что, следовательно, и обусловливает использование соответствующих статистических методов. Исследователь должен учитывать уровень измерений и предвидеть природу статистической обработки результатов уже при планировании опытов, так как эти соображения помогут решить вопрос о точности измерительных приборов и требуемом количестве опытов. Аппаратура для изучения физиологических функций. Успехи современной физиологии в изучении функций целостного организма, его систем, органов, тканей и клеток во многом обусловлены широким внедрением в практику физиологического эксперимента электронной техники, анализирующих устройств и электронных вычислительных машин, а также биохимических и фармакологических методов исследования. При исследовании физиологических функций с использованием различной аппаратуры в эксперименте формируют своеобразные системы. Их можно разделить на две группы: 1) системы для регистрации различных проявлений жизнедеятельности и анализа полученных данных и 2) системы для воздействия на организм или его структурно-функциональные единицы. Система, позволяющая регистрировать биоэлектрические процессы в организме, состоит из объекта исследования, отводящих электродов, усилителя, регистратора и блока питания. Регистрирующие системы такого рода используют для электрокардиографии, электроэнцефалографии, электрогастрографии, электромиографии и др. При исследовании и регистрации с помощью электронной аппаратуры целого ряда неэлектрических процессов необходимо их предварительно преобразовать в электрические сигналы. Для этого используют различные датчики.
Одни датчики сами способны генерировать электрические сигналы и не нуждаются в питании от источника тока, другим это питание необходимо. Величина сигналов датчика обычно невелика, поэтому для регистрации их необходимо предварительно усиливать. Системы с применением датчиков используют для баллистокардиографии, плетизмографии, сфигмографии, регистрации двигательной активности, кровяного давления, дыхания, определения газов в крови и выдыхаемом воздухе и т. д. Если системы дополнить и согласовать с работой радиопередатчика, то становится возможным передавать и регистрировать физиологические функции на значительном расстоянии от объекта исследования. Этот метод получил название биотелеметрии. Развитие биотелеметрии определяется внедрением микроминиатюризации в радиотехнику. Она позволяет исследовать физиологические функции не только в лабораторных условиях, но и в условиях свободного поведения, во время трудовой и спортивной деятельности, независимо от расстояния между объектом исследования и исследователем. Системы, предназначенные для воздействия на организм или его структурно-функциональные единицы, оказывают различные влияния: пусковые, стимулирующие и тормозящие.
Методы и варианты воздействия могут быть самыми разнообразными. При исследовании дистантных анализаторов стимулирующий импульс может восприниматься на расстоянии, в этих случаях стимулирующие электроды не нужны. Так, например, можно воздействовать светом на зрительный анализатор, звуком - на слуховой и различными запахами - на обонятельный. В физиологических экспериментах в качестве раздражителя часто используют электрический ток, в связи с чем широкое распространение получили электронные импульсные стимуляторы и стимулирующие электроды. Электрическую стимуляцию применяют для раздражения рецепторов, клеток, мышц, нервных волокон, нервов, нервных центров и т. д. При необходимости может быть применена биотелеметрическая стимуляция. Исследования физиологических функций проводят не только в состоянии покоя, но и при различных физических нагрузках.
Последние могут создаваться либо. выполнением определенных упражнений (приседания, бег и т. д.), либо с помощью различных устройств (велоэргометр, бегущая дорожка и др.), дающих возможность точно дозировать нагрузку. Регистрирующие и стимулирующие системы часто используют одновременно, что значительно расширяет возможности физиологических экспериментов. Эти системы можно комбинировать в различных вариантах.
Физиология является экспериментальной наукой, т.е. все ее теоретические положения основываются на результатах выполнения опытов и наблюдений.
Наблюдение применялось с первых шагов развития физиологической науки. Проводя наблюдение, исследователи дают словесный отчет о результатах. При этом объект наблюдения обычно находится в естественных условиях без специальных воздействий на него исследователя. Недостатком простого наблюдения является ограниченная возможность получения количественных показателей и восприятия быстропротекаю- щих процессов. Так, в начале XVII в. В. Гарвей после наблюдений за работой сердца у мелких животных писал: "Скорость сердечного движения не позволяет различать, как происходит систола и диастола, и поэтому нельзя узнать, в какой момент и в которой части совершается расширение и сжатие"
Большие возможности, чем простое наблюдение, в изучении физиологических процессов дает постановка опытов. При выполнении физиологического опыта исследователь искусственно создает условия для выявления сущности и закономерностей течения физиологических процессов. К живому объекту могут применяться дозированные физические и химические воздействия, введение различных веществ в кровь или органы и изучаться ответная реакция органов и систем.
Опыты в физиологии подразделяют на острые и хронические. Острые опыты выполняются на животных и характеризуются тем, что не ставится задача сохранения жизни животного, после опыта оно погибает. Во время такого опыта мо-rvr наноситься несовместимые с жизнью разрезы, удалятьсяорганы. Удаленные органы называют изолированными. Их помешают в солевые растворы, близкие по составу или хотя бы по содержанию важнейших минеральных веществ к плазмекрови. Такие растворы называют физиологическими. Среди простейших физиологических растворов изотонический 0 9% раствор натрия хлорида.
Постановка опытов с использованием изолированных органов была особенно популярна в период XVII - начала XX в. когда шло накопление знаний о функциях органов и их отдельных структур. Для постановки физиологического эксперимента наиболее удобно применение изолированных органов холоднокровных животных. Так, изолированное сердце лягушки достаточно промывать солевым раствором Рингера, и при комнатной температуре оно будет сокращаться многие часы.Из -за легкости приготовления и важности получаемой информации такие биологические препараты стали использовать не только в физиологии, но и в других областях медицинской науки. Например, препарат изолированного сердца лягушки (по методу Штрауба) используется как стандартизированный объект для тестирования биологической активности некоторых лекарств при серийном их производстве и разработке новых лекарственных средств.
Однако возможности острого опыта ограниченны не только из-за этических моментов, связанных с тем, что животные во время опыта погибают и с возможностью нанесения им болевых воздействий при недостаточно адекватном наркозе, но и с тем, что исследование ведется не в условиях целостного организма, а при нарушении системных регулирующих механизмов.
Хронический опыт лишен ряда перечисленных недостатков. В хроническом опыте исследование проводится на практически здоровом животном при условии минимальных воздействий на него и сохранении его жизни. Перед исследованием на животном могут проводиться операции по подготовке его к опыту (вживляться электроды, делаться фистулы для доступа в полости и протоки органов). В таком случае животное берется в опыт после заживления раневой поверхности и восстановления функций.
Важным событием в развитии физиологических методик было введение графической регистрации наблюдаемых явлений. Немецкий ученый К. Людвиг изобрел кимограф и впервые зарегистрировал колебания (волны) артериального кровяного давления. Вслед за этим были разработаны методы регистрации физиологических процессов с использованием механических передач (рычажки Энгельмана), воздушных передач (капсула Марея), методы регистрации кровенаполнения органов и их объема (плетизмограф Моссо). Получаемые при таких регистрациях кривые обычно называют кимограммами.
Более широкие методические возможности в познании физиологии человека и животных появились после создания теории электричества и приборов для регистрации электрических потенциалов и дозированного воздействия электрическим током на организм. Электрические стимулы оказались наиболее адекватными для воздействий на нервные и мышечные структуры. При умеренной силе и длительности стимула эти воздействия не вызывают повреждения исследуемых структур и могут наноситься многократно. Ответная реакция на них, как правило, заканчивается в доли секунды.
Развитие физики, химии, кибернетики в конце XX в. создало базу для качественного усовершенствования методов физиологического исследования. Методы, разработанные физиологами, широко используются в клинической практике.
Ниже перечисляются некоторые из важнейших современных требований к используемым и вновь разрабатываемым методам физиологического исследования.
Безопасность исследования, отсутствие травматизации и повре>вдений исследуемого объекта.
Быстродействие датчиков и регистрирующих устройств.
Возможность синхронной регистрации нескольких показателей физиологических функций.
Возможность длительной регистрации исследуемых показателей. Это позволяет выявлять цикличность течения физиологических процессов, определять параметры циркадных (околосуточных) ритмов, выявлять наличие пароксизмальных (эпизодических) нарушений процессов.
Малые габариты и вес приборов, позволяющие проводить исследования не только в стационаре, но и в полевых условиях, при рабочей или спортивной деятельности человека.
Использование компьютерной техники и достижений кибернетики для регистрации и анализа получаемых данных, а также моделирования физиологических процессов. При использовании компьютерной техники резко сокращаются вре- ценные затраты на регистрацию данных, их математическую обработку, появляется возможность выделить больше информации из получаемых сигналов.
Однако несмотря на ряд достоинств современных методов физиологического исследования, корректность определения показателей физиологических функций во многом зависит от качества образования медицинского персонала, от знаниясущности физиологических процессов, особенностей датчиков и принципов работы используемых приборов, умения работатьс больным, давать ему инструкции, следить за ходом их выполнения и корректировать действия пациента.
Результаты разовых измерений или динамических наблюдений, выполненных разными медицинскими работниками у одного и того же пациента, не всегда совпадают. Поэтому сохраняется проблема повышения надежности диагностических процедур, качества исследований.
Качество исследования характеризуется точностью, правильностью, сходимостью и воспроизводимостью измерений.
Определяемая при исследовании количественная характеристика физиологического показателя зависит как от истинной величины параметра этого показателя, так и ряда погрешностей, вносимых прибором и медперсоналом. Эти ошибки называют аналитической вариабельностью. Обычно требуется, чтобы аналитическая вариабельность не превышала 10% от измеряемой величины. Поскольку истинное значение показателя у одного и того же человека может меняться в связи с биологическими ритмами, погодными условиями и другими факторами, то для обозначения таких изменений введен термин внутрииндивидуальные вариации. Различие одного и того же показателя у разных людей называют межиндивидуальными вариациями. Совокупность всех ошибок и колебаний параметра называют суммарной вариабельностью.
Важная роль в получении информации о состоянии и степени нарушения физиологических функций принадлежит так называемым функциональным пробам. Вместо термина "функциональная проба" часто применяется "тест" Выполнение функциональных проб - тестирование. Однако в клинической практике термин "тест" применяется чаще и в несколько более расширеннном смысле, чем "функциональная проба"
Функциональная проба предполагает исследование физиологических показателей в динамике, до и после выполнения определенных воздействий на организм или произвольных действий испытуемого. Наиболее часто используются функциональные пробы сдозированной физической нагрузкой. Выполняются также пробы входными воздействиями, в которых выявляются изменения положения тела в пространстве, натужи- вание, изменение газового состава вдыхаемого воздуха, введение медикаментозных препаратов, прогревание, охлаждение, питье определенной дозы щелочного раствора и многие другие показатели.
К числу наиболее важных требований, предъявляемых к функциональным пробам, относятся надежность и валидность.
Надежность - возможность выполнения теста с удовлетворительной точностью специалистом средней квалификации. Высокая надежность присуща достаточно простым тестам, на выполнение которых мало влияет окружающая среда. Наиболее надежные тесты, отражающие состояние или величину резервов физиологической функции, признаютэталонными, стандартными или референтными.
Понятие валидность отражает соответствие теста или метода своему назначению. Если вводится новый тест, то его валидность оценивается путем сопоставления результатов, получаемых с помощью этого теста, с результатами ранее признанных, референтных тестов. Если нововведенный тест позволяет в большем числе случаев найти правильные ответы на поставленные при тестировании вопросы, то этот тест обладает высокой валидностью.
Применение функциональных проб резко увеличивает диагностические возможности лишь в случае корректного выполнения этих проб. Их адекватный подбор, выполнение и трактовка требуют т медицинских работников обширных теоретических знаний и достаточного опыта выполнения практических работ.
Разделы современной физиологии
Методы исследований в физиологии
Предмет и задачи физиологии.
Физиология относится к биологическим дисциплинам, тесно связана и базируется на достижениях биологии, анатомии и гистологии. Физиология использует достижения и методы различных наук, прежде всего, биохимии, биофизики, математики, кибернетики и философии. В свою очередь, физиология является базой для теоретических медицинских дисциплин - патологической физиологии, фармакологии, вместе с которыми составляет теоретическую основу клинической медицины.
Анатомия - учение о строении организмов. Анатомия изучает строение тела, органов, систем, взаимное расположение органов в организме, их изменения в процессе жизни и в зависимости от особенностей индивидуальной жизни и деятельности человека.
Термин гистология происходит от греческих слов - гистос (ткани) и логос (учение, наука), означает НАУКА о ТКАНЯХ, был предложен немецким исследователем Мейером. Понятие "ткань" введено в биологию французским анатомом и физиологом Биша (1771-1802), описавшим ткани организма макроскопически. Применение микроскопа (Роберт Гук) позволило этому исследователю ввести понятие "клетка", обозначив этим термином основную структурную единицу тканей и организма. Клеточная теория строения в современном понимании была сформирована в 1839 году Шлейденом и Шванном. Гистология имеет с физиологией тесное взаимоотношение. Гистология изучает микроскопическое строение клетки и тканей, связь между структурой клетки и ее функцией. Основным методом исследования в гистологии является изготовление срезов из предварительно зафиксированных тканей с последующей световой или (и) электронной микроскопией.
Физиология - наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей, клеток. Физиология изучает происхождение и развитие функций организма, их эволюцию в процессе индивидуального развития организма, механизмы функционирования, взаимодействие организма с окружающей средой, поведение организма в различных условиях существования.
Физиология подразделяется на взаимосвязанные направления: общую, частную и прикладную физиологию. К общей физиологии относятся научные данные, описывающие общие проявления жизнедеятельности: обмен веществ, механизмы регуляции, свойства биологических мембран и отдельных клеток, тканей, общие закономерности реагирования организма и его структур на воздействия - раздражимость, возбудимость, возбуждение, торможение. К этому разделу физиологии относятся возрастная, сравнительная, эволюционная физиология. Частная физиология исследует свойства отдельных тканей (мышечная, нервная, железистая, соединительная), органов (сердце, печень и других), систем (кровообращения, дыхания, пищеварения). Прикладная физиология изучает закономерности проявлений деятельности организма человека в связи с его трудовой или особой деятельностью (авиационная, космическая физиология) или в связи с пребыванием в особых климатических условиях.
Физиология делится на нормальную и патологическую . Патологическая физиология изучает проявления жизнедеятельности организма больного человека, закономерности возникновения, течения и исходов заболеваний, разрабатывает методы экспериментальной терапии.
Физиология - экспериментальная наука, её основным методом является эксперимент, который позволяет изучить основные механизмы деятельности органа, клетки, системы, механизмы регуляции и поддержания процесса жизнедеятельности. В своем развитии физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный и на всех этапах в изучении физиологических процессов существовали два направления - аналитическое и синтетическое. Аналитическое направление характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т. е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса. Этот подход в физиологии сменилсясинтетическим , начало которому в значительной степени положили работы академика И.П.Павлова. Для этого периода экспериментальной физиологии характерно стремление изучать функции организма в естественных условиях, с учетом многочисленных факторов взаимодействия организма и окружающей среды. Ученик И.П. Павлова П.К. Анохин был в числе первых исследователей, развивавших системное направление в физиологии, создал учение о функциональных системах и саморегуляции функций. Системное направление ставит своей целью изучение конкретного процесса во взаимосвязи его с другими, протекающими на уровне организма как единого целого. На разных этапах развития физиологии соотношение этих направлений изменялось: на ранних этапах развития физиологии преобладало аналитическое направление, на более поздних - системное. Для современного этапа характерно дальнейшее углубление аналитического подхода (изучение процессов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях) с одновременным соотнесением этих процессов с процессами целого организма. Открытие системных закономерностей в деятельности живых организмов показало, что для выполнения определенных функций происходит избирательное объединение его отдельных органов и их систем, обеспечивающее достижение полезного приспособительного результата. Такие объединения были названы П. К. Анохиным функциональными системами. Учение П.К.Анохина о функциональных системах оказывает существенное влияние на развитие медицины в настоящее время.
В период становления физиологии широко применялись методы удаления (экстирпации), раздражения (стимуляции), пересадки (трансплантации) органов, использовались катетеризация кровеносных сосудов, постановка фистул. В настоящее время широко применяются сложные инструментальные методы регистрации физиологических параметров, прежде всего, с помощью вживлённых во время предварительной операции датчиков, электродов, катетеров. Предпочтительны исследования, выполненные на не наркотизированных животных при их свободном поведении.
Различают следующие методы проведения физиологического эксперимента: острый, хронический опыт и исследования, проводимые в условиях функционирования изолированных органов и тканей. Острый эксперимент непродолжителен, выполняется с применением наркоза, обездвиживания животного, сопряжён с оперативным вмешательством, повреждением тканей, кровопотерей. Хронический эксперимент требует предварительной подготовки животного, создания условий для доступа к органу, постановки датчиков. Обследование животного начинается после его выздоровления. Только в условиях хронического эксперимента возможно изучение поведения с использованием метода условных рефлексов, дистанционной стимуляции и дистанционной регистрации параметров жизнедеятельности. Хронический эксперимент позволяет наблюдать животное годами. Функции отдельных органов возможно изучать не только в целом организме, но и после изоляции из него. Для изолированного органа создают специальные условия: термостатирование, подача питательного раствора, кислорода. В последние годы наблюдаются значительные методические усложнения: использование электронных преобразователей вместо механических, применение компьютерных систем управления экспериментом и автоматизированная система обработки данных, получаемых в эксперименте в текущем масштабе времени.
При изучении жизненных процессов пользуется наблюдением и экспериментом. Внимательное наблюдение должно быть постоянным элементом научного исследования, сопровождая всякий другой метод. Специальным оно остается при невозможности пользоваться иными способами и применяется при изучении поведении животных в обстановке их обитания или при искусствен-ном ее изменении. Оно особенно нужно в физиологии высшей нервной деятельности , например, при установлении типов нервной системы .
Однако наблюдение не дает полного познания явлений вслед-ствие субъективности суждений наблюдателя, и может быть исправ-лено введением точной и объективной регистрации всего наблю-даемого. Оно может дать более или менее правильные сведения только при многократных повторениях наблюдений.
Основным же методом при физиологических исследованиях является эксперимент (опыт).
Острый эксперимент
Вивисекция
Микроскопический метод
Исследование под микроскопом процессов, происходящих в том или ином органе, принадлежит к весьма полезным методам, особен-но и сравнительной физиологии.
Биохимический метод
Широкое применение в физиологии находят биохимические ме-тоды. Среди них в последнее время особенно большое значение приобрела методика применения радиоактивных изотопов, т. е. изотопов углерода, фосфора, калия и др. Эти изотопы обладают радиоактивными свойствами, благодари чему они легко могут быть обнаружены среди других атомов того же вещества. Введение в организм веществ, содержащих радиоактивные изотопы, помогает изучению промежуточного обмена веществ , исследованию процессов всасывания веществ в кишечнике, их распространению по организму и их выделению. Материал с сайта
Кимография
Для большей объективности стре-мятся производить запись (при по-мощи особых приборов) некоторых процессов, например, сокращения мышц, кровяного давления, дыха-тельных движений, сокращений серд-ца и т. п. Для этого применяются тонкие, с малым весом, рычажки, свя-зываемые с исследуемым органом и записывающие кривые на слегка за-копченной бумаге с помощью особого прибора — кимографа (рис. 2).
Герметические ка-меры
Для изучения обмена веществ применяют особые герметические ка-меры, где создают нужную атмосферу, давление, температуру, избирательно кормят животное и собирают его вы-деления, наконец, с помощью особых механизмов заставляют животное производить определенную ра-боту и изучают при этом изменение обмена веществ.
Разделы современной физиологии
Методы исследований в физиологии
Предмет и задачи физиологии.
Физиология относится к биологическим дисциплинам, тесно связана и базируется на достижениях биологии, анатомии и гистологии. Физиология использует достижения и методы различных наук, прежде всего, биохимии, биофизики, математики, кибернетики и философии. В свою очередь, физиология является базой для теоретических медицинских дисциплин - патологической физиологии, фармакологии, вместе с которыми составляет теоретическую основу клинической медицины.
Анатомия - учение о строении организмов. Анатомия изучает строение тела, органов, систем, взаимное расположение органов в организме, их изменения в процессе жизни и исходя из особенностей индивидуальной жизни и деятельности человека.
Термин гистология происходит от греческих слов - гистос (ткани) и логос (учение, наука), означает НАУКА о ТКАНЯХ, был предложен немецким исследователем Мейером. Понятие "ткань" введено в биологию французским анатомом и физиологом Биша (1771-1802), описавшим ткани организма макроскопически. Применение микроскопа (Роберт Гук) позволило этому исследователю ввести понятие "клетка", обозначив этим термином основную структурную единицу тканей и организма. Клеточная теория строения в современном понимании была сформирована в 1839 году Шлейденом и Шванном. Гистология имеет с физиологией тесное взаимоотношение. Гистология изучает микроскопическое строение клетки и тканей, связь между структурой клетки и ее функцией. Основным методом исследования в гистологии является изготовление срезов из предварительно зафиксированных тканей с последующей световой или (и) электронной микроскопией.
Физиология - наука, изучающая закономерности функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей, клеток. Физиология изучает происхождение и развитие функций организма, их эволюцию в процессе индивидуального развития организма, механизмы функционирования, взаимодействие организма с окружающей средой, поведение организма в различных условиях существования.
Физиология подразделяется на взаимосвязанные направления: общую, частную и прикладную физиологию. К общей физиологии относятся научные данные, описывающие общие проявления жизнедеятельности: обмен веществ, механизмы регуляции, свойства биологических мембран и отдельных клеток, тканей, общие закономерности реагирования организма и его структур на воздействия - раздражимость, возбудимость, возбуждение, торможение. К этому разделу физиологии относятся возрастная, сравнительная, эволюционная физиология. Частная физиология исследует свойства отдельных тканей (мышечная, нервная, железистая, соединительная), органов (сердце, печень и других), систем (кровообращения, дыхания, пищеварения). Прикладная физиология изучает закономерности проявлений деятельности организма человека в связи с его трудовой или особой деятельностью (авиационная, космическая физиология) или в связи с пребыванием в особых климатических условиях.
Физиология делится на нормальную и патологическую . Патологическая физиология изучает проявления жизнедеятельности организма больного человека, закономерности возникновения, течения и исходов заболеваний, разрабатывает методы экспериментальной терапии.
Физиология - экспериментальная наука, её основным методом является эксперимент, который позволяет изучить основные механизмы деятельности органа, клетки, системы, механизмы регуляции и поддержания процесса жизнедеятельности. В своем развитии физиология прошла несколько этапов: эмпирический, анатомо-функциональный, функциональный и на всех этапах в изучении физиологических процессов существовали два направления - аналитическое и синтетическое. Аналитическое направление характеризуется изучением конкретного процесса, протекающего в каком-либо объекте (органе, ткани или клетке) как самостоятельного, т. е. вне связи его с другими процессами в изучаемом объекте. Такое направление дает всестороннее представление о механизмах данного процесса. Этот подход в физиологии сменилсясинтетическим , начало которому в значительной степени положили работы академика И.П.Павлова. Для этого периода экспериментальной физиологии характерно стремление изучать функции организма в естественных условиях, с учетом многочисленных факторов взаимодействия организма и окружающей среды. Ученик И.П. Павлова П.К. Анохин был в числе первых исследователей, развивавших системное направление в физиологии, создал учение о функциональных системах и саморегуляции функций. Системное направление ставит своей целью изучение конкретного процесса во взаимосвязи его с другими, протекающими на уровне организма как единого целого. На разных этапах развития физиологии соотношение этих направлений изменялось: на ранних этапах развития физиологии преобладало аналитическое направление, на более поздних - системное. Важно заметить, что для современного этапа характерно дальнейшее углубление аналитического подхода (изучение процессов на клеточном, субклеточном и молекулярном уровнях) с одновременным соотнесением этих процессов с процессами целого организма. Открытие системных закономерностей в деятельности живых организмов показало, что для выполнения определенных функций происходит избирательное объединение его отдельных органов и их систем, обеспечивающее достижение полезного приспособительного результата. Такие объединения были названы П. К. Анохиным функциональными системами. Учение П.К.Анохина о функциональных системах оказывает существенное влияние на развитие медицины в настоящее время.
В период становления физиологии широко применялись методы удаления (экстирпации), раздражения (стимуляции), пересадки (трансплантации) органов, использовались катетеризация кровеносных сосудов, постановка фистул. Сегодня широко применяются сложные инструментальные методы регистрации физиологических параметров, прежде всего, с помощью вживлённых во время предварительной операции датчиков, электродов, катетеров. Предпочтительны исследования, выполненные на не наркотизированных животных при их свободном поведении.
Различают следующие методы проведения физиологического эксперимента: острый, хронический опыт и исследования, проводимые в условиях функционирования изолированных органов и тканей. Острый эксперимент непродолжителен, выполняется с применением наркоза, обездвиживания животного, сопряжён с оперативным вмешательством, повреждением тканей, кровопотерей. Хронический эксперимент требует предварительной подготовки животного, создания условий для доступа к органу, постановки датчиков. Обследование животного начинается после его выздоровления. Только в условиях хронического эксперимента возможно изучение поведения с использованием метода условных рефлексов, дистанционной стимуляции и дистанционной регистрации параметров жизнедеятельности. Хронический эксперимент позволяет наблюдать животное годами. Функции отдельных органов возможно изучать не только в целом организме, но и после изоляции из него. Для изолированного органа создают специальные условия: термостатирование, подача питательного раствора, кислорода. В последние годы наблюдаются значительные методические усложнения: использование электронных преобразователей вместо механических, применение компьютерных систем управления экспериментом и автоматизированная система обработки данных, получаемых в эксперименте в текущем масштабе времени.
Методы физиологии - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Методы физиологии" 2017, 2018.