Презентация "Физиологические механизмы регуляции в организме" по медицине – проект, доклад

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ В ОРГАНИЗМЕ

Вопросы для обсуждения: 1. Понятие раздражимости и возбудимости 2. Мембранный ПП и ПД 3. Физиология синапсов 4. Нервные центры и законы их функционирования 5. Торможение и его виды 6. Физиологические механизмы регуляции

Литература

1. Солодков А.С., Сологуб Е.Б. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная. – М.: Советский спорт, 2010. 2.Тхоревский В.И. Физиология человека: Учебник для вузов физ.культуры. – М.: Физкультура, образование и наука, 2001. – 492с. 3. Караулова Л.К. Физиология: учеб.пособие для студ.высш.учеб.заведений. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. – 384с.

1.Понятие раздражимости и возбудимости

Особенности живых клеток:

Рост Размножение Метаболизм Раздражимость Возбудимость

Раздражимость – способность под влиянием внешних воздействий изменять обмен веществ и энергии

Внешние воздействия – механические, химические, звуковые, световые раздражители

Раздражители Адекватные

Соответствуют данному виду клеток, поэтому вызывают возбуждение даже при очень малом воздействии

Неадекватные Все остальные

Минимальная сила раздражителя, необходимая для возбуждения, называется пороговой (порог раздражения)

Сила раздражителя

Возбуждение

Раздражитель пороговой силы

Порог раздражения

Основные функциональные характеристики возбудимых тканей – возбудимость и лабильность

Возбудимые ткани – нервная, мышечная и железистая

Возбудимость – способность клетки отвечать на раздражение специфическим процессом возбуждения

Измеряется порогом раздражения Возбудимость обратно пропорциональна величине порога.

Лабильность – скорость протекания процесса возбуждения в нервной и мышечной ткани

Повышается под влиянием тренировки

2.Биоэлектрические явления в клетке. Мембранный ПП и ПД

Мембранный потенциал покоя (ПП)

Проницаемость мембраны обеспечена ионными каналами

Образование мембранного ПП

Na+ Cl- Белок- + - K+

Внутриклеточная регистрация мембранного потенциала покоя

Внутриклеточная микроэлектродная регистрация Величина МПП в возбудимых клетках – от -60 до -90мВ

А Б 0 -30 -60

Введение электрода

Мембранный потенциал покоя

Время

Мембранный ПП – заряд мембраны клетки в состоянии покоя Образован разностью концентраций ионов по обе стороны мембраны

Величина МПП в возбудимых клетках – от -60 до -90 мВ

Расчет заряда на мембране

Равновесный потенциал для какого-либо иона Х можно рассчитать из уравнения, полученного в 1888 году немецким физическим химиком Walter Nernst на основании принципов термодинамики. Где R – газовая постоянная, Т – температура (по Кельвину), z – валентность иона, F – константа Фарадея, [Х]о и [Х]i – концентрации ионов по разные стороны мембраны. Уравнение Нернста можно использовать для расчета равновесного потенциала любого иона по обе стороны мембраны, проницаемой для данного иона.

Ек= -85 мВ при К+ соотношении 1\30

Образование потенциала действия (ПД)

Деполяризация мембраны

НАТРИЙ – КАЛИЕВЫЙ НАСОС

активный транспорт ионов натрия и калия против концентрационного градиента с затратой энергии АТФ.

3Na+ 2K+ АТФ

РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ МЕМБРАНЫ

Е0 Екр -80 0 +30 мВ ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ гиперполяризация ПП

Екр – критический уровень деполяризации

Потенциал действия (ПД)

Это разность потенциалов между возбужденным и невозбужденным участками мембраны, которая возникает в результате быстрой деполяризации мембраны с последующей ее перезарядкой

Деполяризация

Возникает при открытии натриевых каналов Натрий входит в клетку: - уменьшает отрицательный заряд на внутренней поверхности мембраны - уменьшает электрическое поле вокруг мембраны Степень деполяризации зависит от количества открытых каналов для натрия

Закон «все или ничего»

Подпороговый раздражитель вызывает местную деполяризацию («ничего») Пороговый раздражитель вызывает максимально возможный ответ («Все») Сверхпороговый раздражитель вызывает такой же ответ, что и пороговый

3.Физиология синапсов

СИНАПС -место контакта между двумя нейронами или между нейроном и возбудимой клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками

Синапсы на нейроне

Классификация синапсов

По местоположению: нервно-мышечные, нейро-нейрональные По знаку действия: возбуждающие и тормозные По способу передачи сигналов: электрические и химические

Синапсы по характеру воздействия на последующую нервную клетку:

Возникает ВПСП, деполяризация мембраны Медиатор – ацетилхолин (АХ)

Возникает ТПСП, гиперполяризация мембраны Медиатор – гамма-аминомасляная кислота (ГАМК)

Возбуждающие Тормозные

Особенности синаптической передачи:

1.Одностороннее проведение возбуждения

2. Замедленное проведение (синаптическая задержка) (1,5 – 2 мс)

4.Нервные центры и законы их функционирования

Функциональная организация нейрона

Функции нейронов:

Передача возбуждения на рабочие органы

Восприятие внешних раздражений от рецепторов

Переработка – интеграция

1. передача информации от одного участка нервной системы к другому

Значение нейронов:

2. обмен информацией между нервной системой и различными участками тела

3. процесс обработки информации

4. формирование ответной реакции организма на внешние и внутренние раздражители

Нервный центр – совокупность нервных клеток, расположенных в определенном отделе ЦНС и осуществляющих какую-либо функцию.

Свойства НЦ:

1. Проведение возбуждения

2. Суммация возбуждения

3. Трансформация и усвоение ритма

1. Проведение возбуждения через Н.Ц.

рецептор мышца

Одностороннее проведение возбуждения

Замедленное проведение (задержка проведения в синапсах) Р = А + В + С + Д

Пространственная – одновременно поступает несколько импульсов на один нейрон по разным пресинаптическим волокнам (вход с разных нейронов)

ВременнАя – активация одного и того же нейрона серией последовательных высокочастотных раздражений

2. Суммация возбуждения:

До 15 мс

3.Трансформация и усвоение ритма

50 В

(следующие попадают в рефрактерность предыдущего

Фазовые соотношения входящих импульсов

При передаче через синапсы может происходить трансформация (изменение частоты и ритма импульсов).

При ритмических раздражениях активность нейрона настраивается на ритм приходящих импульсов (происходит усвоение ритма), при этом обеспечивается сонастройка многих н.ц. при управлении сложными двигательными актами

Трансформация ритма

Триггерные свойства аксонного холмика

«На ружейный выстрел нейрон отвечает пулеметной очередью»

Особенности НЦ: Легкоутомляемы

Находятся в тонусе

Чувствительны к гипоксии

Избирательно чувствительны к химическим веществам

5.Торможение и его виды

Торможение - процесс, при котором раздражитель вызывает в клетке не возбуждение (повышение активности), а снижение возбудимости, обмена веществ, уменьшение роста.

Торможение – активный нервный процесс, который предупреждает или угнетает возбуждение

Торможение в ЦНС (опыт И.М. Сеченова)

Значение торможения:

Ограничивает распространение возбуждения на соседние н.ц., способствуя его концентрации в необходимых участках нервной системы

выключает деятельность ненужных в данный момент органов (при возникновении возбуждения в нескольких н.ц.)

предохраняет н.ц. от чрезмерного перенапряжения (охранительное торможение)

Особенности торможения:

Не распространяется по нервному волокну Это местный процесс в области синаптических контактов Тормозные процессы возникают либо в пресинаптической, либо в постсинаптической мембране клетки Чаще всего осуществляется тормозными нейронами (вставочные нейроны с ГАМК) – клетки Реншоу, Пуркинье, корзинчатые Тормозные клетки, возбуждаясь, блокируют возбуждение нейронов

Виды торможения:

Реципрокное Возвратное Латеральное Прямое взаимное

Виды (способы) торможения

Реципрокное торможение

Взаимное (сопряженное) торможение центров антагонистических рефлексов, обеспечивающее координацию. Осуществляется с помощью специальных вставочных тормозных нейронов – клеток Реншоу

Торможение нейронов собственными импульсами, поступающими по возвратным коллатералям к тормозной клетке. Обеспечивается ограничение ритма мотонейронов, необходимого для нормальной работы двигательного аппарата

Возвратное торможение

Торможение элементов соседних нервных цепочек в конкурирующих сенсорных каналах связи Обеспечивает контраст, выделение существенных сигналов из общего фона

Латеральное торможение

Прямое взаимное торможение

Тормозное взаимодействие двух или более командных нейронов, осуществляемое без вставочных нейронов Активная клетка прямо тормозит конкурента, чем освобождает себя от торможения с его стороны (принцип доминанты)

ПРИНЦИПЫ КООРДИНАЦИИ РЕФЛЕКТОРНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ координация основана на возбуждении и торможении

1. РЕЦИПРОКНОСТИ 2. ДОМИНАНТЫ 3. ОБЩЕГО КОНЕЧНОГО ПУТИ (по Шеррингтону) 4. СУБОРДИНАЦИИ НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 5. ОБРАТНОЙ АФФЕРЕНТАЦИИ

Иррадиация возбуждения

Иррадиация – распространение возбуждения на другие нервные центры, протекает в форме дивергенции Значение – формирование новых реакций организма (начало формирования двигательного навыка)

Самовозбуждающиеся нервные цепи

возбуждение возникает в ответ на внешний сигнал и циркулирует до тех пор, пока внешний тормоз не выключит одно из звеньев цепи механизм кратковременной памяти

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОМИНАНТЫ ( ПО А.А.Ухтомскому, 1931)

Доминанта - временно господствующий рефлекс или поведенческий акт, которым трансформируется и направляется для данного времени при прочих равных условиях работа прочих рефлекторных дуг, рефлекторного аппарата и поведения в целом

Признаки:

Способность суммировать возбуждения, тем самым подкрепляя свое возбуждение посторонними импульсами

Способность тормозить другие текущие рефлексы на общем конечном пути

Стойкость возбуждения в доминантном центре

Повышенная возбудимость доминантного центра

Инертность доминантного центра

6.Физиологические механизмы регуляции

Клод Бернар (Claude Bernard) (1813-1878)

Уолтер Кэннон (Walter Bradford Cannon) (1871-1945)

Внутренняя среда организма: кровь, тканевая жидкость, лимфа.

“Постоянство внутренней среды есть условие свободной, независимой жизни.”

Гомеостаз - поддержание относительного постоянства внутренней среды организма (homeo – такой же, сходный; stasis – стабильность, равновесие).

ГОМЕОСТАЗ - поддержание постоянства внутренней среды организма

В основе физиологической регуляции лежит передача и переработка информации Материальный носитель информации – сигнал (физический, химический, электрический) Переработка информации осуществляется системой регуляции

Система регуляции:

Типы регуляции:

По возмущению – (саморегуляция по входу) системы. Возможна только для систем, имеющих связь с внешней средой. Включается , если на организм оказывает воздействие внешний фактор, меняющий условия его существования Пример – физическая нагрузка

По отклонению – (саморегуляция по выходу). Сравнение параметров, определение рассогласования между ними, включение исполнительных механизмов для устранения рассогласования. Необходима обратная связь (положительная или отрицательная) Пример – повышение уровня глюкозы крови, СО2

Обратная связь

Отрицательная – выходной сигнал уменьшает входной, а активация функции подавляет механизмы регуляции, усиливающие эту функцию

Пример – поступление пищи в желудок усиливает выработку желудочного сока, а продукты гидролиза стимулируют сокоотделение Свертывание крови, роды

Положительная – выходной сигнал системы регуляции усиливает входной сигнал: активация функции вызывает усиление механизмов регуляции, еще больше ее активизирующих

Дестабилизирующий эффект

Не приводит к гомеостазу, используется для перехода к новому состоянию физиологической функции

Устойчивое состояние системы

Поддержание гомеостаза

Пример – гормональный баланс в организме, барорефлекс

Главный принцип гомеостаза – принцип отрицательной обратной связи

Уменьшение отклонений параметра от заданной величины

«Установочная точка»

Сравнение реальной величины с установочной точкой

Регуляция по принципу отрицательной обратной связи в нашем организме

Принцип дублирования влияний регуляторных механизмов

Интерорецепторы

Сравнивает показания рецепторов с установочным значением

Быстрые Медленные

ГИПОТАЛАМУС задает установочные точки для многих параметров внутренней среды

Если они различаются – дает команды регуляторным механизмам

химический состав, насыщение О2 и СО2, осмотическое давление, температура, давление крови в сосудах

Регулятор

Сам же гипоталамус или один из центров ствола головного мозга

Механизмы регуляции жизнедеятельности

Нервный

Используется для передачи и переработки информации Участвуют структуры нервной системы (нейроны, нервные волокна) Обеспечивает быструю и направленную передачу импульсов (сигналов) Основной механизм регуляции - рефлекс

Гуморальный

Используется внутренняя среда и химические вещества – гормоны Осуществляется эндокринной системой Гормоны: вырабатываются в специальных железах Выводятся в жидкости Оказывают действие на клетки-мишени, активны в низких концентрациях Механизм регуляции: гипоталамус – гипофиз—железа внутренней секреции

Нервный механизм регуляции. Автономная (вегетативная) нервная система

Преобладает симпатическая регуляция

Преобладает парасимпатическая регуляция

Борьба или бегство

Покой и возобновление ресурсов организма

Симпатический отдел

Парасимпатический отдел

Сужение зрачка Сужение бронхов

Стимуляция перистальтики и секреции пищеварительных соков

Сокращение

Превращение гликогена в глюкозу

Расширение зрачка

Выделение небольшого кол-ва слюны

Обильное слюноотделение

Расширение бронхов

Стимуляция сердца

Подавление перистальтики и секреции

Торможение сердца

Подавление сокращений

Сужение кровеносных сосудов

Регуляторные сигналы передаются с помощью веществ-нейромедиаторов

Сердце, гладкие мышцы, железы

Парасимпатическая

Cимпатическая

Вегетативная нервная система

Преганглионарные волокна

Постганглионарные волокна

Симпатический ганглий

Парасимпатический ганглий

Ацетилхолин Норадреналин

Медиаторы вегетативной нервной системы

Влияние ВНС на деятельность эффекторных органов

Многие внутренние органы имеют двойную или тройную иннервацию Отделы СНС и ПНС часто синэргичны Волокна С и ПС находятся в состоянии непрерывного возбуждения (тонуса). При преобладании симпатического тонуса – симпатикотония Преобладание парасимпатического тонуса - ваготония

Влияние СНС на органы

Возрастает работоспособность мышцы Активизируется деятельность ЦНС Повышаются иммунные процессы Повышается свертывание крови Учащается ЧСС, повышается АД Расслабляется мускулатура бронхов Снижается перистальтика кишечника Сокращение сфинктеров СНС мобилизует все ресурсы организма, приводит к расходованию Е.

Влияние ПС на органы

Снижается ЧСС, сила сердечных сокращений Усиливается моторика кишечника Расслабляются сфинктеры Сокращается желчный пузырь ПС вызывает накопление Е, стабилизацию внутренней среды

Адаптационно-трофическая функция симпатической н.с. (по Л.Орбели)

При стимуляции симпатических н. волокон возрастает работоспособность мышцы, изменяется возбудимость рецепторов СНС активизирует деятельность Н.С. в целом, усиливая иммунные процессы, свертывание крови, процессы терморегуляции Возбуждение СНС – непременное условие всех стрессорных состояний, оно служит первым звеном запуска цепи гормональных реакций.

Гипоталамо-гипофизарная система

Гипоталамус

Продолговатый мозг

Средний мозг Гиппокамп Спинной мозг Кора Б.П. Таламус Гипофиз Ж.В.С. Орган или ткань

Гипоталамус и гипофиз: регуляция других желез внутренней секреции

Вторичная капиллярная сеть

Задняя доля гипофиза

Передняя доля гипофиза

Тиреотропный гормон (стимуляция работы щитовидной железы)

Пролактин (стимулирует продукцию молока и инстинкты ухода за потомством )

Кортикотропный гормон (стимулирует продукцию гормонов коры надпочечников )

Гонадотропные гормоны (стимулируют продукцию половых гормонов)

Гормон роста (соматотропный гормон) стимулирует рост скелета и мышц, а также расщепление жира)

ТРОПНЫЕ ГОРМОНЫ

Симпатоадреналовая система (САС) и ее роль в процессах адаптации Катехоламины образуются в мозговом веществе надпочечников и в симпатических нервных окончаниях

Адреналин (80%) и норадреналин усиливают расщепление гликогена, суживает артериолы кожи, брюшных органов, угнетает деятельность кишечника, мускулатура бронхов расширяется, повышается работоспособность мышц