Принцип адаптивности

68.

Решение. 1 - ПС, 2 - ОС, 3 - РП, 4 - ФП, 5 - ФП.

Решение. 1 - ПС, 2 - ФП, 3 - ПС, 4 - ОС, 5 - РП.

В последнем случае сначала поступают в соответствующие центры сигналы о повышении количества тироксина, а затем по механизму отрицательной обратной связи уменьшается выработка тиротропного гормона гипофизом. В данном случае обратная связь ослабляет действие прямой связи – типичный пример регуляторного процесса.

64. 1. Импульсы из дыхательного центра вызывают сокращение дыхательных мышц.

2. При растягивании кишки газами возникает ощущение боли.

3. При действии яркого света зрачок суживается.

4. В гипотоническом растворе происходит гемолиз эритроцитов.

5. У жителей гор увеличивается количество эритроцитов в крови.

6. При увеличении скорости кровотока течение крови из ламинарного переходит в турбулентное.

Решение. 1 -ПС, 2 - ОС, 3 - РП, 4 - ФП, 5 - РП, 6 - ФП.

65. 1. При раздражении периферического конца перерезанного симпатического нерва у кролика сосуды уха суживаются.

2. При укачивании у человека возникает чувство тошноты.

3. При еде лимона выделяется много слюны.

4. Свет проходит через оптические среды глаза.

5. Человек сломал руку (перелом кости).

66. В покое ЧСС у человека составляла 70 уд/мин. Затем он побежал и ЧСС начала возрастать, после чего стабилизировалась на уровне 135-140 уд/мин. Не произошло ли нарушение гомеостаза?

Решение. Гомеостаз – это единство противоположностей. С одной стороны, организм удерживает различные физиологические показатели на определенном уровне – гомеостаз. С другой – под влиянием тех или иных воздействий этот уровень может измениться – гомеокинез. В данном случае в покое ЧСС удерживалась на одном уровне, после перехода к бегу начался процесс гомеокинеза и ЧСС установилась на новом уровне – снова гомеостаз. После прекращения бега изменения произойдут в обратном порядке. Поэтому нельзя говорить о нарушениях гомеостаза.

67. В ходе гомеокинетического процесса регулируемая величина не может стабилизироваться на новом уровне. Благоприятный ли это признан?

Решение. Нет. Если система не может в условиях воздействия стабилизировать жизненно важный показатель на новом уровне, то это угрожает гибелью организма. Так, например, при физической работе АД повышается. Но, если бы это повышение не прекратилось по достижении некоторого нового уровня, то могло бы произойти кровоизлияние из-за разрыва сосудов.

Внимание! Важная задача для понимания принципов регуляции, в частности, двигательных реакций.

Рефлексы выпрямления способствуют восстановлению естественной позы. Так, если децеребрированную кошку положить на спину, она быстро становится на лапы. Этому способствует последовательная цепочка выпрямительных рефлексов. Если человек споткнулся, то он восстанавливает нормальное положение и т. д. Но кошка может с удовольствием валяться на спине, а человек весьма долго стоять в неестественной позе. Почему же при этом не срабатывают выпрямительные рефлексы?

Решение. Чем отличаются ситуации, когда человек выпрямляется, споткнувшись, и когда он стоит в неестественной позе? Прежде' всего тем, что во втором случае реакция произвольная, а в первом – нет. При произвольных изменениях позы, следовательно, выпрямительные рефлексы не проявляются. Значит, центры этих рефлексов в данной ситуации не работают. Почему? Единственный возможный ответ состоит в том, что эти центры тормозятся импульсами из вышерасположенных центров.

69. Если морской свинке влить в одно ухо несколько капель хлороформа, то она в течение некоторого времени утрачивает способность двигаться прямолинейно и совершает движения по кругу. Если у мезенцефального животного, например, кошки разрушить вестибулярный аппарат и положить ее на бок на твердую поверхность, то возникает выпрямительный рефлекс – сначала рефлекторно поворачивается (выпрямляется) голова, а вслед за этим выпрямляется туловище. Однако, если на животное, лежащее на боку, положить сверху доску с небольшим грузом, то выпрямительный рефлекс не возникает. Что общего в рассмотренных реакциях морской свинки и мезэнцефальной кошки?

Решение. Почему выпрямляется лежащее на боку мезэнцефальное животное? Это происходит вследствие возбуждения рецепторов вестибулярного аппарата, на которые действует неестественное направление силы тяжести. Если вестибулярный аппарат разрушен, то выпрямительный рефлекс возникает за счет одностороннего раздражения кожных рецепторов. При этом сначала выпрямляется голова, а затем происходит раздражение рецепторов шейных мышц, что влечет за собой рефлекторное выпрямление туловища.

Почему движется по кругу морская свинка, которой в одно ухо закапали хлороформ? Потому что происходит одностороннее выключение вестибулярного аппарата после проникновения хлороформа в полукружные каналы. Что общего между рассмотренными двумя ситуациями? В каждом случае животное стремится придать своему телу такое положение, при котором сигналы от рецепторов, реагирующих на положение тела в пространстве, уравниваются (как от левой, так и от правой половины). Если такое выравнивание достигается (естественным или искусственным путем), то дальнейшее изменение положения тела прекращается. Если же преобладают сигналы с одной стороны, то продолжаются поиски положения тела, при котором произойдет выравнивание.

70. Рядом научных работ показано, что, если в организме возникает состояние напряженности функций (в частности, при патологии), то при этом уменьшается разброс мгновенных значений частоты сердцебиений, определяемых по продолжительности интервала R - R на ЭКГ. Например, в норме 64, 67, 65, 68, 65 и т. д., а при напряжении 66, 65, 65, 67, 66, 67 и т. д. Сделайте вывод, что происходит в состоянии напряжения – усиливаются центральные влияния на сердце или возрастает значение внутрисердечных рефлексов?

Решение. Это не совсем студенческая задача и для ее решения нужно хорошо понимать физиологический смысл рассматриваемых явлений. Разброс мгновенных значений ЧСС отражает влияние различных случайных процессов, которые все время происходят, в частности, в клетках синусного узла. Другие случайные процессы могут влиять на работу сердца через систему внутрисердечных рефлексов. При возникновении же состояния напряжения работа сердца в большей степени подчиняется потребностям организма. Поэтому усиливается влияние ЦНС, и ритм сердца становится более централизованным. При этом эфферентные нейроны вегетативных ганглиев сердца в меньшей степени реагируют на информацию, поступающую от внутриорганных рецепторов и в большей степени на сигналы из вышележащих центров.

71. Регуляция деятельности эндокринных желез идет по трем путям:

1 – выделение гормона происходит в зависимости от изменений величины показателя, отражающего состояние регулируемой системы (например, выделение инсулина при повышении уровня сахара в крови);

2 – выделение гормона происходит при возмущающем воздействии (например, выделение адреналина в стрессовых ситуациях). Возможен и третий путь. Попробуйте найти его.

Решение. Изобразим графически общую схему регуляторной системы (рис. 6.2). Первый путь – это реакция на изменение регулируемой величины (РВ).

Второй путь – реакция на возмущение (В). За чем еще может следить система?

Остались два элемента – управляющий (УЭ) и измерительный (ИЭ). Изменение ИЭ не может иметь самостоятельного значения, так как оно изменяет только работу обратной связи, но не сущность регулируемой величины. Таким образом остается управляющий элемент, который должен следить за показателем, характеризующим его собственное состояние. Это означает, что железа, выделяющая гормон, будет изменять свою работу в зависимости от концентрации этого гормона в крови. Следовательно, концентрация гормона и является в данном случае той регулируемой величиной, которая поддерживается на определенном уровне. Например, работа щитовидной железы изменяется в зависимости от уровня тироксина в крови.

72. Если у зайца раздражать кожу в области шеи, то у него происходит задержка дыхания. У кролика такое явление отсутствует. В чем смысл этой регуляторной реакции у зайца?

Решение. Кролик – животное домашнее и жизнь у него спокойная. Другое дело – заяц, которому постоянно приходится спасаться от врагов. Часто он прячется под кустами и затаивается. При этом область шеи подвергается механическому раздражению. Одновременно задерживается дыхание. В результате выработалась стойкая комплексная защитная реакция – при опасности прячься в кусты и не дыши. Искусственное раздражение области шеи воспроизводит эту реакцию.

73. Эта задача аналогична предыдущей и Вы должны быстро с нею справиться. Если у новорожденного жеребенка или ягненка затемнить голову (например, поместить над ней кусок картона), то голова поднимается вверх и начинаются сосательные движения. Чем это можно объяснить? Обнаружим ли мы такой же эффект у котят и щенят?

Решение. Понятно, что возникает пищевая реакция, направленная на получение материнского молока. И жеребенок, и ягненок сосут мать стоя. При этом голова находится под брюхом матери и затемняется. Таким образом в естественных условиях затемнение головы является сигналом начала кормления и вызывает у младенца соответствующую реакцию. Котята и щенята сосут молоко лежа. Поэтому затемнение головы у них не имеет сигнального значения.

74. При перегревании организма необходимо увеличить теплоотдачу. Это достигается благодаря резкому увеличению кровотока в коже. Но очень большое количество крови не сможет пройти через капилляры. Как регуляторные системы преодолевают это препятствие?

Решение. В известном фильме Бармалей говорил «нормальные герои всегда идут в обход». В нашей ситуации эта рекомендация полностью выполняется. В коже особенно развиты артериовенозные шунты – сосуды, напрямую соединяющие артериолы с венулами в обход капилляров. При перегревании эти шунты открываются и большая часть крови проходит через них, обеспечивая усиленную теплоотдачу, но без перегрузки капилляров.

75. Еще раз напомним – один из основных принципов регуляции функций организма состоит в том, что в каждый данный момент в первую очередь обеспечивается та функция, которая является наиболее важной именно в данных условиях. А теперь попробуйте объяснить, почему при интенсивной мышечной работе может резко уменьшиться образование мочи?

Решение. Эта задача имеет большое значение для понимания принципов регуляции. Поэтому остановимся на ней подробней. При мышечной работе возбуждается СНС. Выделяется А, который стимулирует самые различные реакции. Под влиянием метаболитов, в первую очередь углекислого газа, сосуды работающих мышц расширяются и они получают больше крови. А действует на бэта-рецепторы в коронарных сосудах сердца и кровоснабжение сердца также увеличивается. Автономная регуляция мозгового кровообращения обеспечивает сохранение его на постоянном уровне. Таким образом мышцы, сердце и мозг в условиях физической нагрузки работают в оптимальном режиме кровоснабжения. Но количество крови ограничено. Поэтому приходится соблюдать режим экономии. Это достигается тем, что выделившийся А суживает сосуды внутренних органов и их кровоснабжение временно ухудшается. В почках это может привести к прекращению диуреза. Казалось бы такая реакция не очень приятна для организма. Но, когда заяц убегает от волка, то для спасения жизни решающую роль играют мышцы и сердце, а не печень, почки или желудок. Поэтому системы регуляции и обеспечивают в первую очередь важнейшую в данных условиях функцию. Всегда помните об этом.

Задачи для самоконтроля

76. Можно ли считать рефлекторной реакцию, вызванную воздействием электрического тока или химического вещества непосредственно на какую-либо область спинного или головного мозга, содержащую например, мотонейроны?

77. Если подействовать новокаином на седалищный нерв лягушки, допустим в левой лапке, то сначала выключаются чувствительные волокна, а потом и двигательные. Как доказать это в эксперименте?

78. Раздражение кожи лапы собаки вызывает сгибательный рефлекс. В эксперименте произвели оперативное вмешательство, после которого в ответ на такое же раздражение лапы возникал не сгибательный рефлекс, а кашлевой. В чем состояло упомянутое вмешательство?

79. Если щекотать волоски в ухе собаки или кошки, то возникает так называемый рефлекс ушной раковины – подергивание уха, а затем энергичное встряхивание головы. В чем физиологический смысл этого рефлекса?

80. Для того чтобы воспроизвести в опыте некоторую рефлекторную реакцию, перерезали соответствующий афферентный нерв, а затем раздражали один из его концов надпороговым током. Однако реакция не возникла. В чем дело?

81. Вместо «иглоукалывание» (введение специальных игл в определенные точки кожи) сейчас используют термин «иглорефлексотерапия». Почему этот термин более точен?

82. Известна давняя печальная история о «золотом» мальчике. В цирке, где он выступал, решили выкрасить его с головы до ног золотой краской, чтобы произвести впечатление на публику. Успех, действительно, был большой, но через несколько дней мальчик умер от перегревания. Краска закупорила все протоки потовых желез и выделение пота полностью прекратилось.

А что должно произойти в системе терморегуляции, чтобы пот не выделялся даже при повышении температуры крови? При этом, конечно, никакие краски не используют, механизм чисто физиологический. Центры теплопродукции и теплоотдачи и сами потовые железы с их протоками находятся в нормальном состоянии.

В следующих задачах нужно дать такие же ответы, что и в №№ 63-65.

83. 1. Тиротропный гормон стимулирует деятельность щитовидной железы.

2. При накладывании кристалла соли на область продолговатого мозга, в которой находится ядро блуждающего нерва, происходит остановка сердца.

3. При переполнении мочевого пузыря возникает позыв на мочеиспускание.

4. При мышечной работе сердце сокращается чаще.

5. При воспалительном процессе в кишечнике мышцы брюшной стенки напрягаются.

6. Гемоглобин соединяется с кислородом и образует оксигемоглобин.

84. 1. Адреналин, попадая в сердце, усиливает его сокращения.

2. При раздражении барабанной струны (веточка лицевого нерва) усиливается выделение слюны.

3. Человек ночью сел на камень и ощутил холод.

4. В жаркую погоду выделяется пот.

5. После гипервентиляции наступает апноэ.

6. При ударе молоточком по ахиллову сухожилию сокращаются мышцы стопы.

7. Реакции буферных систем крови на изменение величины рН.

85. 1. При раздражении обнаженной поверхности КБП сокращаются определенные группы мышц.

2. Человек вошел в комнату с неприятным запахом и остановился в том месте, где запах особенно сильный.

3. При сокращении мышцы в спинной мозг поступают импульсы от мышечных веретен.

4. На холоде у человека начинается дрожь.

5. Рана после операции постепенно заживает.

6. Мышцу растянули грузом. После снятия груза она укоротилась до исходной длины.

86. При повторных измерениях АД установлено, что величины его колебались в пределах 120/80-125/75 мм рт. ст. Можно ли считать, что при этом происходил процесс гомеокинеза?

87. Может ли процесс гомеокинеза идти с отрицательной обратной связью? А с положительной?

88. Даже если человек стоит по стойке «смирно», можно при помощи специального прибора установить, что его тело постоянно испытывает небольшие колебания. О чем это свидетельствует?

89. Можно ли вызвать какие-либо рефлекторные реакции на изолированной мышце и на изолированном сердце?

90. На вопрос «в чем состоит функция дыхательного центра?» некоторые отвечают – «он посылает импульсы в легкие». Это, конечно, неверно. Дыхательный центр посылает импульсы в дыхательные мышцы и управляет их работой. А справедливо ли утверждение «дыхательный центр связан с легкими»?

91. Ежи поедают ядовитых насекомых, а также лягушек и жаб, кожа которых покрыта весьма агрессивной слизью. Какие приспособительные свойства позволяют ежам справляться с этим неприятным свойством пищи?

92. Когда у овец наблюдается более интенсивное слюноотделение при поедании корма – в пастбищный период или в стойловый?

93. В сосудах имеются барорецепторы, которые реагируют на КД. Многие факторы влияют на чувствительность этих рецепторов, повышая или понижая ее. У здорового человека соотношение факторов, повышающих и понижающих чувствительность барорецепторов, примерно одинаково. А как обстоит дело у больных атеросклерозом?

94. Загляните еще раз в задачу 68, а затем объясните, почему при интенсивной мышечной работе значительно возросшее АД не снижается. А куда же девались механизмы регуляции?

Решения задач для самоконтроля

76. Нет. Это реакция на прямое раздражение. В естественных же условиях рефлекторное возбуждение центральных нейронов обязательно связано с прохождением нервных импульсов по афферентным путям и воздействием на эти нейроны через синапсы.

77. Система «чувствительное волокно» проводит возбуждение от рецепторов, а система «двигательное волокно» проводит возбуждение к мышцам. Проверим это в условиях опыта. Опустим левую лапку в кислоту или ущипнем ее. Ответа нет. Значит, чувствительные волокна уже блокированы. Если же сильно ущипнуть другую, правую лапку, на которой чувствительные волокна не выключались, то сократятся обе лапки – и правая, и левая. Следовательно, в альтерированном нерве двигательные волокна еще функционируют. Через некоторое время левая лапка перестанет отвечать на любые воздействия, кроме прямого раздражения мыши. Это говорит о том, что прекратилось проведение и в чувствительных, и в двигательных волокнах.

78. Правило АСС просто умоляет использовать его. Но задачи данной части мы договорились решать пока что без правил, а исходя только из требований физиологического мышления. Любой рефлекс осуществляется под влиянием соответствующего центра, который должен для этого получить сигналы от каких-то специфических рецепторов. Для кашлевого рефлекса эти рецепторы заложены в дыхательных путях, например, в бронхах. Дальнейшее должно быть Вам понятно. Если после перерезки мы сошьем периферический конец кожного нерва с центральным концом афферентного нерва, идущего от бронха, то при нанесении раздражения на кожу импульсы от ее рецепторов придут в центр, вызывающий кашель. Разумеется, до начала опытов нужно будет выждать, пока нервы не срастутся и восстановится проведение возбуждения в них.

79. Будем исходить из принципа целесообразности. Чем могут раздражаться эти волоски в естественных условиях? Попаданием в ушную раковину инородного тела, например, песчинки или насекомого. Тогда возникающий рефлекс будет способствовать удалению этого тела.

80. Эта задача просто на внимание. Сказано «один из концов перерезанного афферентного нерва», но не уточнено, какой именно. Поэтому нужно, не мудрствуя лукаво, подумать именно об этом. Афферентный нерв проводит нервные импульсы в соответствующий центр. После перерезки получаются два конца – центральный и периферический. Чтобы воспроизвести функцию нерва нужно, конечно, раздражать центральный конец. Значит, в опыте раздражали периферический конец.

81. Более точен второй термин. Он указывает не на способ воздействия, а на его механизм. Важно не то, что воздействуют иглами (используют и другие приемы). Главное – раздражение определенных БАТ, что вызывает те или иные рефлекторные реакции.

82. Построим систему «терморегуляция». В нее входят: задающий элемент (нейроны гипоталамуса, определяющие, какую температуру нужно поддерживать), управляющий элемент (центры теплопродукции и теплоотдачи), объект управления (в данном случае потовые железы) и измерительный элемент (терморецепторы). Для большей наглядности Вы можете нарисовать эту схему. Внимательно посмотрите на нее и ответ становится ясным. Если нарушится работа терморецепторов, то центры перестанут получать информацию о том, какова же в каждый данный момент температура тела (точнее, крови). Таким образом в этой ситуации прекращается функционирование обратной связи. В результате управляющий элемент «не знает», что делать и не выдает нужные команды. Поэтому воздействие центров на потовые железы прекратится.

Возможен и другой вариант. Если задающий элемент установит требуемую температуру крови на значительно более высоком уровне по сравнению с обычными условиями, то даже при повышении температуры крови она может не достигнуть этого нового уровня. Тогда центры будут реагировать на такую кровь как на «холодную» и соответственно не будет включаться потоотделение.

83. 1 - ПС, 2 - ПС, 3 - РП, 4 - РП, 5 - РП, 6 - ФП.

84. 1 - ПС, 2 - ПС, 3 - ОС, 4 - РП, 5 - РП, 6 - РП, 7 - ФП.

85. 1 - ПС, 2 - РП, 3 – ОС, 4 - РП, 5 - РП, 6 - ФП.

86. Нет. Гомеокинез – это не просто какие-то колебания или отклонения от определенного уровня. Гомеокинез – это процесс перехода от одного устойчивого состояния к другому, причем разница между показателями, характеризующими эти состояния, может быть весьма значительной. Поддержание же стабильного состояния является гомеостатической функцией. Однако регулируемая величина в связи с различными случайными воздействиями может несколько отклоняться от стабильного уровня в сторону увеличения или уменьшения. Эти колебания компенсируются отрицательной обратной связью и ни в коей мере не являются проявлением гомеокинеза.

87. С отрицательной, конечно, нет. Она ведь не дает значительно отклоняться от заданного уровня. Положительная же обратная связь, напротив, способствует быстрому переходу системы в новое состояние.

Например, при возбуждении СНС выделяется А. В свою очередь он способствует усилению процессов, приводящих к дальнейшему выделению А и т.д. Таким образом процесс идет до определенного момента с самоускорением, что приводит к быстрой мобилизации ресурсов организма и переходу многих его систем (кровообращение, дыхание, обмен веществ и т. д.) на новый уровень.

88. Эта задача по существу является продолжением задачи 86. Очень хорошо, если Вы сразу это поняли. Действительно, раз показатели, отражающие состояние системы, испытывают колебания вокруг некоторого определенного уровня, это говорит о том, что в системе протекает процесс регулирования. В данном случае речь идет о поддержании позы. В силу ряда причин (работа сердца, дыхание, случайные факторы) центр тяжести тела все время смещается. В ответ на это и происходит компенсаторное перераспределение мышечного тонуса.

89. Изолированная скелетная мышца отсоединена от ЦНС. Поэтому никаких рефлекторных реакций вызвать в ней нельзя. Изолированное сердце также отсоединено от ЦНС. Однако, в отличие от скелетной мышцы в нем имеются интрамуральные вегетативные ганглии – очень существенный элемент, через который могут осуществляться местные, периферические внутри-сердечные рефлексы. Соответственно в этих ганглиях имеются афферентные, вставочные и эфферентные нейроны, образующие рефлекторные дуги внутри-сердечных рефлексов.

90. Никакой игры слов здесь нет. Вспомним, что связи могут быть прямыми и обратными. Прямая связь дыхательного центра с легкими отсутствует, он ими не командует. А обратная связь существует, поскольку дыхательный центр получает сигналы от рецепторов, заложенных в органах дыхательной системы и в соответствии с поступившей информацией изменяет свою работу.

91. Конечно. На такую пищу у ежей выделяется особая пенистая слюна, которая нейтрализует ядовитые вещества. Понятно, что этот процесс, несомненно, является регуляторным.

92. Летом корм влажный, а в стойловый период (зимой) – более сухой. Естественно, регуляторные механизмы обеспечивают выделение больших количеств слюны в стойловый период – при поедании сухого корма.

93. Будем исходить из того, что. при атеросклеротических изменениях в сосудах КД повышается. Следовательно, система регуляции работает менее эффективно и не снижает самостоятельно КД так, как это происходит у здорового человека. Одна из причин состоит в том, что чувствительность барорецепторов при атеросклерозе снижается и реакция на повышение КД оказывается ослабленной.

94. При повышении АД, не связанном с мышечной работой, импульсы от барорецепторов приводят к регуляторному расширению сосудов и ослаблению работы сердца, Это обеспечивает быстрое снижение АД. Но при физической работе уменьшение активности сердца физиологически нецелесообразно. Поэтому в данной ситуации регуляторная реакция заключается во временном блокировании рефлексов с барорецепторов и включении других механизмов.

Дата добавления: 2014-01-11