возрастная физиология и психофизиология

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Федеральное государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Сибирский федеральный университет»
Авторы:
Московченко О.Н.
Ченцова Л.Д.
ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
И ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
Конспект лекций
Красноярск
2008
1
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
5
ЛЕКЦИЯ 1. ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ И
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ КАК УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА
6
1. Предмет возрастной физиологии и психофизиологии
6
2. Связь возрастной физиологии и психофизиологии с
другими науками
8
3. Задачи возрастной физиологии и психофизиологии
9
4. Роль высших отделов ЦНС в обеспечении адаптивных реакций 11
ЛЕКЦИЯ 2. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И
РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ. ВОЗРАСТНАЯ
ПЕРИОДИЗАЦИЯ
13
1. Рост и развитие. Возрастная норма
14
2. Возрастная периодизация онтогенеза человека
16
3. Факторы, влияющие на рост и развитие
18
4. Биологический возраст и показатели зрелости
19
5. Акселерация или секулярный тренд
21
6. Строение опорно-двигательного аппарата
22
7. Возрастные особенности скелета детей
23
8. Общие сведения о мышцах
23
9. Роль мышечных движений в развитии организма
24
10. Кости черепа и возрастные особенности черепа
25
11. Рост позвоночника. Физиологические изгибы
26
позвоночника
12. Развитие грудной клетки
27
ЛЕКЦИЯ 3. ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА – ЦЕЛОСТНАЯ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА
27
1. Биологическая характеристика живого организма
28
2. Основные физиологические понятия
28
3. Понятие о внутренней среде организма
29
4. Нейрогуморальная регуляция функций организма
30
5. Характеристика рефлекторной активности организма
30
ТЕМА: ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
СИСТЕМ ОРГАНИЗМА
33
ЛЕКЦИЯ 4. КРОВЬ И КРОВООБРАЩЕНИЕ. ВОЗРАСТНЫЕ
ОСОБЕННОСТИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
33
1. Общая характеристика крови
33
2. Форменные элементы крови: эритроциты
34
3. Группы крови
34
4. Лейкоциты
35
5. Тромбоциты
36
6. Кровообращение. Большой и малый круги кровообращения
36
7. Сердце: строение и его возрастные особенности
37
8. Сердечный цикл
38
9. Функциональная оценка работы сердечно-сосудистой
38
системы
ЛЕКЦИЯ 5. СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
40
1. Сущность и значение дыхания для организма
41
2. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха
41
3. Строение органов дыхания и их функции
42
4. Дыхательный цикл. Возрастные особенности органов дыхания
43
5. Легочные объемы. Легочная вентиляция
44
6. Гигиенические нормы воздушно-теплового режима
45
ЛЕКЦИЯ 6. ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙСИСТЕМЫ
47
1. Строение пищеварительного канала
47
2. Особенности пищеварения в желудке
48
3. Пищеварение в кишечнике
49
4. Характеристика обменных процессов
50
ЛЕКЦИЯ 7. НЕРВНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ СВОЙСТВА.
ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА
54
1. Значение и функциональная деятельность элементов нервной
системы
54
2. Общий план строения нервной системы
54
3. Понятие о синапсах. Передача возбуждения в синапсах
55
4. Рефлекс и рефлекторная дуга
56
5. Принцип доминанты
57
6. Строение и функционирование спинного мозга
58
7. Структуры головного мозга
60
ЛЕКЦИЯ 8. НЕРВНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ СВОЙСТВА.
ФИЗИОЛОГИЯ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА 62
1. Строение больших полушарий
62
2. Кора больших полушарий головного мозга
63
3. Базальные ганглии
63
4. Возрастные особенности развития головного мозга
64
5. Асимметрия полушарий головного мозга
64
6. Методы изучения активности головного мозга
66
ЛЕКЦИЯ 9. ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
(ВНД). ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВНД У ДЕТЕЙ
66
1. Развитие представлений о высшей нервной деятельности
67
2. Условные и безусловные рефлексы. Механизм образования
67
условных рефлексов
3. Классификация условных рефлексов
69
4. Торможение условных рефлексов
70
5. Первая и вторая сигнальные системы
71
6. Типы высшей нервной деятельности
72
7. Механизм развития инстинктов
73
8. Сущность динамического стереотипа
73
9. Этапы развития ВНД детей и подростков
74
ЛЕКЦИЯ 10. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ЭМОЦИЙ И
ПОТРЕБНОСТНО-ЭМОЦИОНАЛЬНОЙ СФЕРЫ
77
2
1. Понятие потребности
77
2. Классификация потребностей
77
3. Мотивации как фактор организации поведения
78
4. Эмоции
79
5. Структурная основа эмоций
80
ТЕМА: ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ АНАЛИЗАТОРОВ
ЛЕКЦИЯ 11. ОРГАН ЗРЕНИЯ
81
1. Понятие об анализаторах
81
2. Органы зрения. Строение глаза
82
3. Световой режим в учебных заведениях
83
ЛЕКЦИЯ 12. ОРГАН СЛУХА И РАВНОВЕСИЯ
84
1. Орган слуха. Возрастные особенности развития
84
2. Функциональная структура слухового анализатора
85
3. Механизм восприятия звука
87
4. Вестибулярный аппарат
87
ЛЕКЦИЯ 13. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ВНИМАНИЯ И
ВОСПРИЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ
88
1. Понятия и виды внимания
88
2. Основные свойства внимания
89
3. Взаимосвязь внимания и восприятия
89
4. Восприятие информации
90
5. Системная организация зрительного восприятия
90
6. Нейропсихологический анализ системы зрительного
восприятия
91
ЛЕКЦИЯ 14. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ПАМЯТИ И НАУЧЕНИЯ
92
1. Память как форма отражения действительности
93
2. Классификация памяти
93
3. Формы научения
94
ЛЕКЦИЯ 15. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ МЫШЛЕНИЯ И РЕЧИ
96
1. Речь как форма общения
97
2. Функции речи
97
3. Мозговая организация речи
97
4. Мышление и речь
98
ЛЕКЦИЯ 16. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ
СОСТОЯНИЙ. СОН И БОДРСТВОВАНИЕ. ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫЕ
СТРЕССЫ
100
1. Понятие о функциональном состоянии мозга
100
2. Сон
101
3. Оценка глубины сна
101
4. Сновидения
102
5. Значение сна
102
6. Механизмы бодрствования
103
7. Психоэмоциональный стресс
103
ЛЕКЦИЯ 17. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И
АДАПТАЦИИ
104
3
1. Понятия адаптации и деятельности
2. Физиология деятельности
3. Физиология адаптации
4. Возрастные особенности адаптивных перестроек
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
4
104
105
109
111
114
ПРЕДИСЛОВИЕ
Курс «Возрастная физиология и психофизиология» представляет собой
совокупность естественно-научных знаний об особенностях жизнедеятельности организма, функциях его отдельных систем, процессах, в них протекающих, и механизмах их регуляции на разных этапах индивидуального развития
(возрастная физиология), а также физиологических механизмах, обеспечивающих реализацию психических процессов и явлений (психофизиология).
Специфика изучения курса «Возрастная физиология и психофизиология» состоит в том, что он предусматривает не только усвоение теоретических знаний по предмету, но и овладение практическими навыками и умениями, в результате целостности которых у выпускника вуза формируются
инструментальные, межличностные и системные компетенции. Большой
объем изучаемой информации нуждается в четкой систематизации, позволяющей формировать качественные предметные знания.
Лекционный курс имеет своей задачей своеобразный обзор учебного
материала, которым должен овладеть студент. Как правило, на лекции рассматриваются наиболее важные, проблемные вопросы. Лекционный курс помогает глубже усвоить материал, подготовиться к лабораторным занятиям.
Лекционный курс систематизирован по модулям. Модуль 1. «Возрастная физиология». Модуль 2. «Психофизиология». Изложение материала в
такой структурно-логической форме способствует научно-методическому
обеспечению преподавания дисциплины «Возрастная физиология и психофизиология», активизации самостоятельной работы студентов, развитию их
творческого и системного мышления, решению дидактической задачи науки
и образования – установлению взаимосвязи между знанием и логикой мышления.
5
МОДУЛЬ 1. ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
ЛЕКЦИЯ 1
ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ КАК
УЧЕБНАЯ ДИСЦИПЛИНА
План лекции
1. Предмет возрастной физиологии и психофизиологии
2. Связь возрастной физиологии и психофизиологии с другими науками
3. Задачи возрастной физиологии и психофизиологии
4. Роль высших отделов ЦНС в обеспечении адаптивных реакций
1. Предмет возрастной физиологии и психофизиологии
Физиология – наука о функциях живого организма как единого целого,
о процессах, протекающих в нем и механизмах его деятельности. Основная
задача физиологии – раскрытие законов жизнедеятельности живого организма и управления ими. В переводе с греческого – естествознание; Physis – природа, logos – учение, наука.
Предметом физиологии являются функции живого организма и его частей. Изучения Возрастную физиологию, необходимо остановиться на основных понятиях «организм» и «функция».
Организм – это самостоятельно существующая единица органического
мира, представляющая собой саморегулирующуюся систему, реагирующую
как единое целое на различные изменения внешней среды.
Функция – это специфическая деятельность организма и его систем.
Возрастная физиология изучает особенности жизнедеятельности организма в различные периоды онтогенеза, функции органов, систем органов и
организма в целом по мере его роста и развития, своеобразие этих функций
на каждом возрастном этапе.
Центральным понятием возрастной физиологии является онтогенез.
Впервые было введено Э. Геккелем в 1866 году. Сегодня под онтогенезом
понимают индивидуальное развитие организма от момента зачатия до окончания жизненного цикла. В переводе с греческого: ontos – существо, особь;
genesis – развитие, происхождение.
Как самостоятельная ветвь физиологии возрастная физиология сформировалась относительно недавно – во второй половине 20-го века. Закономерности и особенности жизнедеятельности организма на ранних этапах онтогенеза, относящиеся к внутриутробному развитию ребенка, исследует наука эмбриология. Более поздние этапы, от достижения зрелости до старости, изучает геронтология.
Методами исследования возрастной физиологи являются антропометрические измерения, морфологические характеристики тела (масса, длина те-
ла, окружность грудной клетки и талии, обхват плеча, бедра и др.).
Психофизиология – это наука о мозговой организации высших психических функций человека.
Психофизиология считается относительно молодой областью научного
знания. Официально она заявила о себе в середине XIX столетия. Ее признанный создатель – выдающийся отечественный ученый А.Р. Лурия, имея двойное (неврологическое и психологическое) образование, сумел соединить наиболее важные положения этих дисциплин в одно целое, результатом чего и
явилось соединение нейропсихологии и психофизиологии. Он разработал
теорию системной динамической локализации психических процессов, являющуюся теоретической основой психофизиологии и нейропсихологии.
Долгое время считалось, что душа бестелесна, то есть мозг не имеет к
ней никакого отношения. Затем психические функции стали размещать в трех
желудочках мозга. Каждый из них считался местом, где хранятся ее «образы», то есть отображенные впечатления.
Душа рассматривалась как обитель идеальных образов, мозг – как орган, из которого под влиянием воли жизненная энергия проистекает во все
части тела по каналам, называемым нервами.
Впоследствии, благодаря трудам ученых, и в первую очередь, отечественных, таких как И.П. Павлов, И.М. Сеченов, А.Н. Леонтьев, П.Я. Гальперин, Н.А. Бернштейн, А.Р. Лурия и др., было составлено достаточно четкое
представление о значении для психики человека центральой нервной системы(ЦНС), и прежде всего головного мозга.
Сеченовым разработан естественнонаучный метод, сущность которого
определяется двумя следующими принципами:
1) все психические явления – продукт деятельности нервной системы,
следовательно, они подчиняются тем же объективным законам, которые определяют развитие и других явлений природы;
2) в изучении психики следует придерживаться принципа историзма,
т.е. идти от простого к сложному, от низших форм проявления психической
деятельности к высшим, от исследования психики животного к человеку.
Применение указанных принципов позволило Сеченову подойти к разработке материалистической теории отражения.
Дальнейшее развитие рефлекторной теории мы находим в работах великого русского физиолога И.П. Павлова. Павлов впервые ввел объективный
метод изучения психических функций мозга. Этим методом явился условный
рефлекс. Используя условный рефлекс, Павлов изучил физиологические механизмы в процессах, лежащих в основе элементарных психических реакций.
Работы Павлова и его школы открыли новые возможности экспериментального исследования деятельности мозга. Позже методики электрофизиологических исследований, сочетаемых с методикой выработки условных рефлексов, позволили установить, что многие элементы психической деятельности в своей основе имеют определенную функциональную организацию в
различных структурах мозга. Так, например, память можно рассматривать как
результат циркуляции возбуждений по замкнутым цепям нейронов с после7
дующей фиксацией определенных изменений на молекулярном уровне.
Эмоции зависят от активности определенных центров в подкорковых
структурах головного мозга, что, в свою очередь, может быть связано с изменением содержания тех или иных компонентов внутренней среды. Многие
психические реакции в настоящее время воспроизводятся искусственно путем
раздражений соответствующих отделов мозга
2 Связь возрастной физиологии и психофизиологии
с другими науками
Возрастная физиология представляет собой один из разделов гораздо
более широкой области знаний – биологии развития.
Биологическое происхождение человека наложило отпечаток на особенности его онтогенеза, который на ранних этапах имеет некоторое сходство
с онтогенезом высших приматов. Вместе с тем специфика человека как социального существа вызвала и определенные изменения онтогенеза, наиболее
существенное из которых – удлинение периода детства, связанное с необходимостью усвоения социальной программы при обучении. Наряду с этим для
онтогенеза человека характерны также удлинение внутриутробного развития,
более позднее половое созревание, четкое выделение периодов ростового
скачка и перехода от зрелости к пожилому возрасту, увеличение общей продолжительности жизни.
В динамике роста, развития и созревания человека имеется немало специфических, особенных черт и в этой плоскости возрастная физиология тесно связана с антропологией, в задачи которой входит всестороннее изучение
биологической сущности человека.
Нельзя познать функции организма, его органов, тканей и клеток, не
зная их строения. Поэтому связь возрастной физиологии с анатомией, гистологией и цитологией очевидна.
Развитие ребенка происходит под влиянием двух факторов – эндогенного (генетического) и экзогенного (фактора среды). Причем на разных этапах возрастного развития набор, сила действия и результат воздействия этих
факторов могут быть весьма различны. Вот почему физиология развития неразрывно связана с экологической физиологией, которая изучает воздействие
на живой организм разнообразных факторов внешнего мира и способы приспособления организма к действию этих факторов.
Для изучения жизнедеятельности любого организма необходимо понимание истории его видового развития – филогенеза (от греческого philo – род,
племя; genesis – происхождение) – исторического развития организмов. Поэтому в возрастной физиологии используют данные эволюционного учения,
прослеживают основные этапы развития тех или иных органов. Это связывает
ее с эволюционной физиологией.
Знание возрастных закономерностей развития чрезвычайно значимо для
педагогики и психологии.
Известно, что обучение и воспитание на разных возрастных этапах
8
должно строиться в соответствии с морфофункциональными особенностями
развития организма ребенка и носить избирательный, специфический для каждого возраста характер.
Возрастная физиология является теоретической основой педагогики и
психологии – без знания физиологических закономерностей роста и развития
человека не может быть эффективным процесс обучения.
Психофизиология дополняет неврологию, психологию, педагогику, психиатрию, и лингвистику. Она является тем необходимым звеном, которое позволило рассмотреть психику человека в соответствии с ее мозговой организацией – целиком, включая те сложные формы поведения, которые до этого
оставались нераскрытыми.
Зная наиболее чувствительные к педагогическим воздействиям этапы
онтогенеза, можно направленно влиять на развитие важных психофизиологических и физиологических функций, таких как восприятие, внимание, мышление, память, психоэмоциональный статус, адаптивные и резервные возможности организма, двигательная активность, физическая и умственная работоспособность и др.
Зная возрастные особенности организма ребенка, можно наилучшим
образом развивать его умственные и физические способности, разработать
научно обоснованные гигиенические и валеологические требования к учебновоспитательной и оздоровительной работе, организовать соответствующие
возрасту и индивидуально-конституциональным особенностям режим дня
питания, двигательной активности.
Иными словами, оптимальными и эффективными педагогические воздействия могут быть только тогда, когда они будут соответствовать возрастным особенностям и возможностям организма ребенка и подростка.
3. Задачи возрастной физиологии и психофизиологии
Основными задачами возрастной физиологии являются:
-оценка возрастной нормы;
-возрастная периодизация онтогенеза;
- возрастные особенности мозговой организации психических процессов и механизмов, лежащих в основе их формирования;
-нарушение высших психических функций в зависимости от характера
поражения мозга.
И для врача, и для педагога очень важно понимать, нормально ли развит
ребенок, с которым ему предстоит работать. Ведь любое существенное отклонение в темпах развития означает, что к такому ребенку необходимо применять специальные, нестандартные приемы воспитания и лечения. Поэтому
установление параметров возрастной нормы – одна из важнейших прикладных задач возрастной физиологии.
Темп развития и конечный уровень развития многих свойств не всегда
коррелируют между собой. Нередко замедленное развитие приводит к тому,
что человек, хотя и позже сверстников, достигает необычайно высокого
9
уровня развития тех или иных своих способностей. И напротив, ускоренное
развитие порой заканчивается слишком рано, и человек, подававший большие
надежды в ранние годы, так и не достигает ничего серьезного в зрелом возрасте. Об этом, в частности, свидетельствуют биографии многих вундеркиндов. Столь выраженные отклонения в темпах роста и развития бывают не так
уж часто, а вот небольшие отклонения, проявляющиеся в умеренном отставании или опережении, встречаются сплошь и рядом. Как к ним относиться?
Являются ли они проявлением вариативности развития или его отклонениями? Ответ на эти вопросы дает возрастная физиология, которая разрабатывает
критерии, по которым можно судить о том, насколько существенны отклонения от нормы и нужно ли предпринимать что-либо для их устранения или
смягчения последствий.
Возрастные нормы должны учитывать диапазон возможностей организма, обеспечивающий надежность его функционирования на каждом этапе
онтогенеза, а не только стационарные среднестатистические нормативы. Такой подход позволяет охарактеризовать специфику функциональных и адаптационных возможностей детей в условиях, максимально приближенных к
тем, с которыми ребенок сталкивается в своей повседневной жизни, в реальных условиях обучения и воспитания.
Что касается возрастной периодизации онтогенеза, то здесь есть две
точки зрения. Одни ученые считают, что развитие протекает непрерывно, поэтому говорить о каких-либо его этапах или периодах бессмысленно. Так полагает, в частности, британская школа антропологов. Напротив, российская
физиологическая школа считает вопрос о периодах онтогенеза одним из узловых и уделяет этому большое внимание. В частности, это очень актуально для
ответа на вопрос: с какого возраста начинать систематическое обучение в
школе?
Возрастная периодизация включает в себя вопросы сенситивных и критических периодов развития организма. Выявление сенситивных, т. е. наиболее чувствительных к внешнему воздействию, периодов – весьма важная задача физиологии развития.
Сейчас принято весь онтогенез делить на две стадии: пренатальную
(внутриутробную) и постнатальную (внеутробную).
В.В.Бунак предложил весь онтогенез делить на три стадии: прогрессивную, стабильную и регрессивную. Для их разграничения предлагаются следующие показатели: для прогрессивной стадии – продольный рост тела, прекращение которого означает конец стадии; для стабильной стадии – увеличение жирового слоя, нарастание веса, стабильный уровень функциональных
показателей; для регрессивной стадии – падение веса тела, снижение функциональных показателей, изменение покровов, осанки, скорости движений.
Процесс онтогенетического развития имеет переходные (критические)
периоды. Обычно выделяют три основных критических периода – эмбриональный, неонатальный и пубертатный. В эти периоды организм имеет высокую чувствительность к различным раздражителям и низкую резистентность.
10
Основной задачей возрастной психофизиологии является выяснение
возрастных особенностей мозговой организации психических процессов и
механизмов, лежащих в основе их формирования. Согласно современным
представлениям, все функции складываются и претерпевают изменения при
тесном взаимодействии организма и среды.
В соответствии с этим представлением приспособительный (адаптивный) характер функционирования организма в различные возрастные периоды зависит от двух важнейших факторов: морфофункциональной зрелости
физиологических систем и адекватности воздействующих средовых факторов
функциональным возможностям организма. Применительно к задачам возрастной психофизиологии это определяет необходимость понимания того,
как, по каким закономерностям развивается мозг, его отдельные функциональные системы, обеспечивающие контакты с внешней средой, накопление
индивидуального опыта, организацию адаптивного поведения и последовательность формирования психических процессов. Выбор средств и методов
воспитания и обучения на основе этих знаний, приведение их в соответствие
с особенностями физиологических механизмов, лежащих в основе психических функций, является важнейшим условием оптимального развития ребенка.
Исследования, проводимые на детях, позволили определить хронологическую (временную) последовательность созревания ВПФ. Благодаря этому
родители, врачи, педагоги могут проследить, правильно ли идет развитие ребенка, чтобы не упустить время в приобретении им необходимых навыков,
которые в будущем могут стать невосполнимыми. О чрезвычайной важности
этой информации писал еще Л.С. Выготский. Сюда относятся, прежде всего,
проблемы индивидуальных различий в изучении личности человека: определение качества и степени одаренности детей и взрослых, особенности поведения людей, поставленных в экстремальные ситуации, представления о значении индивидуальных, природообусловленных взаимоотношений, которые
складываются между полушариями мозга.
Значимы также индивидуальные различия в объеме и активности межанализаторных связей. Они обусловлены врожденными «акцентами» на том
или ином анализаторе, в соответствии с которыми люди подразделяются на
преимущественно «слушающих», «смотрящих», «ощущающих», «обоняющих».
Существует психофизиология старческого возраста, которая еще мало
разработана, но весьма актуальна для понимания природы и терапии различных старческих дегенерации, в том числе – слабоумия.
4. Роль высших отделов ЦНС в обеспечении адаптивных реакций
В процессе онтогенеза возрастает активное отношение ребенка к внешним факторам, усиливается роль высших отделов ЦНС в обеспечении адаптивных реакций на внешнесредовые факторы. Особую роль в возрастной периодизации приобретают критерии, отражающие уровень развития и качест11
венные изменения адаптивных механизмов, связанных с созреванием различных отделов мозга, в том числе и центральных регуляторных структур, обусловливающих деятельность всех физиологических систем, формирование
психических процессов и поведение ребенка.
Такой подход сближает физиологические и психологические позиции в
проблеме возрастной периодизации и создает базу для выработки единой периодизации развития ребенка. Л.С. Выготский в качестве критериев возрастной периодизации рассматривал психические новообразования, характерные
для конкретных этапов развития. Продолжая эту линию, А.Н. Леонтьев и Д.Б.
Эльконин особую роль в возрастной периодизации придавали ведущей деятельности, определяющей возникновение психологических новообразований.
Важно иметь в виду, что особенности психического, так же как и особенности
физиологического развития, определяются как внутренними факторами
(морфофункциональными), так и внешними условиями, влияющими на индивидуальное развитие ребенка.
Физиологическими и психологическими исследованиями показано, что
чувствительность к внешним воздействиям носит избирательный характер на
разных этапах онтогенеза. Это легло в основу представления о сенситивных
периодах как периодах наибольшей чувствительности к воздействию факторов среды. Выявление и учет сенситивных периодов развития функций организма способствует созданию благоприятных адекватных данному периоду
условий эффективного обучения и сохранения здоровья ребенка, поскольку
высокая чувствительность определенных функциональных систем должна
быть, с одной стороны, использована для эффективного целенаправленного
воздействия, способствующего их прогрессивному развитию, и, с другой стороны, неадекватность внешнесредовых факторов может привести к нарушению развития организма.
Особенности взаимодействия организма и среды отражены также в понятии критические периоды развития. Принято считать, что критическим является только ранний постнатальный период, характеризующийся интенсивным морфофункциональным созреванием, когда из-за отсутствия средовых
воздействий функция может не сформироваться. Например, при отсутствии
определенных зрительных стимулов в раннем онтогенезе восприятие их в
дальнейшем не формируется. То же относится к речевой функции (известный
пример детей – волков).
Вместе с тем все дальнейшее индивидуальное развитие организма –
процесс нелинейный. Оно сочетает периоды эволюционного (постепенного)
морфо-функционального созревания и периоды «революционных», переломных скачков развития, которые могут быть связаны как с внутренними (биологическими) факторами развития, так и с внешними (социальными) факторами. В отличие от сенситивных периодов, характеризующихся повышенно
чувствительностью отдельных функций, эти периоды отличаются существенными качественными преобразованиями, одновременно происходящими в
разных физиологических системах и мозговых структурах, определяющих
формирование психических процессов. Морфофункциональные перестройки
12
основных физиологических систем на этих этапах развития обусловливают
напряжение гомеостатических механизмов, увеличение энерготрат, высокую
чувствительность к совокупности факторов внешней среды, что позволяет
отнести эти периоды к категории критических. Несоответствие средовых воздействий особенностям и функциональным возможностям организма на этих
этапах развития может иметь особо пагубные последствия.
Рассматривая вопросы возрастной периодизации, необходимо иметь в
виду, что границы этапов развития весьма условны. Они зависят от этнических, климатических, социальных и других факторов. Кроме того, «актуальный» физиологический возраст часто не совпадает с календарным (паспортным) в связи с различиями темпов созревания организма и условий его развития. Отсюда следует, что при изучении функциональных и адаптивных возможностей детей разного возраста необходимо обращать внимание на оценку
индивидуальных вариантов развития. Только сочетание возрастного и индивидуального подхода к изучению особенностей функционирования ребенка
может обеспечить разработку адекватных гигиенических и педагогических
мер, способствующих нормальному здоровью и прогрессивному развитию
организма и личности ребенка.
Контрольные вопросы
1.
Что изучает возрастная физиология?
2.
Для каких наук возрастная физиология является теоретической основой?
3.
Какие задачи призваны решать физиология и психофизиология?
4.
Что такое онтогенез и филогенез?
5.
Что включает в себя возрастная периодизация?
6.
Какую роль играют высшие отделы ЦНС в обеспечении
адаптивных реакций на внешнесредовые факторы?
7.
Что такое сенситивные и критические периоды развития?
ЛЕКЦИЯ 2
ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РОСТА И РАЗВИТИЯ ДЕТЕЙ И
ПОДРОСТКОВ. ВОЗРАСТНАЯ ПЕРИОДИЗАЦИЯ
План лекции
1. Рост и развитие. Возрастная норма
2. Возрастная периодизация онтогенеза человека
3. Факторы, влияющие на рост и развитие
4. Биологический возраст и показатели зрелости
5. Акселерация или секулярный тренд
13
6. Строение опорно-двигательного аппарата
7. Возрастные особенности скелета детей
8. Общие сведения о мышцах
2.9. Роль мышечных движений в развитии организма
10. Кости черепа и возрастные особенности черепа
11. Рост позвоночника. Физиологические изгибы позвоночника
12. Развитие грудной клетки
1. Рост и развитие. Возрастная норма
Рост и развитие характеризуются процессами увеличения размеров,
дифференцировки и формообразования.
Увеличение размеров тела или его частей (органов) называется ростом. Показатель роста организма – это увеличение в нем общего количества
белка и увеличение размеров костей. В основе роста лежат следующие процессы: увеличение числа клеток (гиперплазия), увеличение размеров клеток
(гипертрофия) и увеличение межклеточного вещества (аккрекция). Названные процессы – постоянные участники роста, но их «конкретный вклад» зависит от периода онтогенеза (все последовательные преобразования развития
организма от зачатия до окончания жизненного цикла) и характера растущей
ткани.
Созревание отражает темпы и сроки процесса перехода к взрослому состоянию и тесно связано с таким понятием как биологический возраст (о нем
речь пойдет в п. 3.).
Основное различие между ростом и созреванием состоит в том, что
рост фокусируется на размерах тела, а созревание – на темпах их достижения,
но оба процесса неразрывно связаны, и, как правило, всегда сопровождаются
еще одним понятием – «развитие». Этот термин включает в себя два основных аспекта: 1) биологический когда речь идет о развитии тканей, систем организма и т.д.; 2) поведенческий (психологический, социальный), когда ребенок осваивает навыки общения и поведения в контексте того или иного социально-культурного окружения.
К основным закономерностям роста и развития относятся: необратимость, постепенность, гетерохрония (разновременность), индивидуальное
разнообразие, цикличность.
Необратимость характеризуется невозможностью возвращения растущего организма к предыдущим стадиям.
Постепенность. Человек проходит в процессе онтогенеза ряд этапов,
идущих последовательно один за другим. При нормальном развитии организм пропустить какой-либо из этапов не может. Например, прежде чем появятся постоянные зубы, должны появиться и выпасть молочные, или, прежде
чем приступить к репродуктивной функции, организм должен пройти долгий
и последовательный путь полового развития.
Гетерохрония проявляется в том, что разные системы организма и раз14
ные признаки растут и развиваются неодновременно. На начальных этапах
онтогенеза созревают наиболее важные, жизненно необходимые системы.
Одним из первых в онтогенезе созревает мозг. Если у новорожденных мальчиков и девочек масса мозга составляет в среднем 353 и 347 г соответственно,
то к 6 месяцам она примерно удваивается (600 и 534 г), к 3-м годам – утраивается (1076 и 1012 г), а к 7–8 годам – достигаются «взрослые» значения массы мозга (1100–1800 г). Эти величины резко отличаются от соответствующих
показателей веса тела, составляющих у новорожденных 5% веса тела взрослого человека, а у 10-летнего ребенка – 50%. Примером гетерохронии может
служить изменение пропорций тела с возрастом. Известно, что новорожденные дети имеют относительно большую голову, длинное узкое туловище и
короткие ноги. В процессе возрастного развития пропорции тела постепенно
видоизменяются за счет разной скорости роста отдельных частей.
Эндогенность отражает генетические регуляторные механизмы, которые удерживают процессы роста, развития и старения в определенных рамках. Воздействие любых средовых факторов не выводит эти процессы за границы нормы реакции, которые диктуются наследственностью.
Индивидуальное разнообразие позволяет объяснить значительную вариабильность процессов роста и созревания. Каждый человек морфологически уникален, разнообразна и динамика развития в онтогенезе. Это многообразие достигается неповторимостью наследственной программы каждого индивида и специфичностью условий среды, влияющих на реализацию генотипа.
Цикличность характеризуется тем, что процессы роста и развития происходят не плавно и постепенно, а циклами (пульсами). Так, у человека существуют периоды активизации и торможения роста. Активизация роста наблюдается до рождения, в первые месяцы жизни, в 6–7 и 11–14 лет. В промежутках между этими периодами фиксируется некоторое торможение роста.
Так, максимальная скорость роста плода происходит в первые четыре месяца
после зачатия, далее идет замедление оста, наиболее низкие скорости роста
приходятся на интервал от 8 до 19 месяцев. После рождения скорость роста
снова увеличивается. На кривой роста человека можно выделить 3 основных
цикла в постнатальном (послеродовом) развитии: 1) от рождения до 10–13 лет
происходит постоянное снижение скорости роста; 2) скачкообразное ускорение роста связано с половым созреванием и приходится на возраст с 12 до 16
лет у девочек и с 13 до 17–18 лет у мальчиков; 3) падение скорости роста ниже уровня допубертатного (от лат. pubertas – возмужалость, половая зрелость) периода и прекращение роста. Также обнаружена сезонность ростовых
процессов: увеличение длины тела происходит в основном в летние месяцы, а
веса – осенью.
Многолетние исследования, проведенные в Институте возрастной физиологии РАО, позволили установить, что, несмотря на гетерохронию развития органов и систем, внутри периодов, рассматриваемых как единые, выявлены узловые моменты, для которых характерны существенные качественные
морфофункциональные преобразования, приводящие к адаптивным пере15
стройкам организма. В дошкольном возрасте это возраст от 3-4 к 5-6 годам, в
младшем школьном – от 7-8 к 9-10 годам. В подростковом возрасте качественные изменения деятельности физиологических систем приурочены не к
определенному паспортному возрасту, а к степени биологической зрелости.
Отдельные этапы развития характеризуются как особенностями морфофункциональной зрелости отдельных органов и систем, так и различием
механизмов, определяющих специфику взаимодействия организма и внешней
среды. Необходимость конкретной характеристики отдельных этапов развития, учитывающей оба эти фактора, ставит вопрос о том, что рассматривать в
качестве возрастной нормы для каждого из этапов.
В течение длительного времени возрастная норма рассматривалась как
совокупность среднестатистических параметров, характеризующих морфофункциональные особенности организма, что не отражало сущности возрастных преобразований, определяющих адаптивную направленность развития
организма и его взаимоотношений с внешней средой. Представление об адаптивном характере индивидуального развития привело к необходимости пересмотра понятия возрастной нормы как совокупности среднестатистических
морфологических и физиологических параметров. Было высказано положение, согласно которому возрастную норму следует рассматривать как биологический оптимум функционирования живой системы, обеспечивающий
адаптивное реагирование на факторы внешней среды (Д.А. Фарбер и др.). Это
означает, что в качестве показателей физиологической нормы следует рассматривать не столько зрелость отдельных структур, сколько возможность и
специфику их взаимодействия со средой.
Различия представления о критериях возрастной нормы определяют и
подходы к периодизации возрастного развития.
2. Возрастная периодизация онтогенеза человека
Одна из целей возрастной периодизации – установить границы отдельных этапов развития в соответствии с физиологическими нормами реагирования растущего организма на воздействие факторов внешней среды.
Существует немало периодизаций онтогенеза, древнейшие из которых
принадлежат еще античным ученым. Так, древнегреческий философ Пифагор
(VI–V вв. до н.э.) выделял в жизни человека весну (до 20 лет), лето (20–40
лет), осень (40–60 лет) и зиму (60–80 лет), которые соответствовали становлению, молодости, расцвету сил и угасанию. «Отец медицины» Гиппократ
(V–IV в. до н.э.) подразделял весь постнатальный онтогенез на десять семилетних циклов. В последующие столетия в разработку периодизации индивидуального развития внесли свой вклад многие ученые (например, в ХХ в. –
немецкие исследователи С. Штрац, Г. Гримм, Х. Ремшмидт, российские ученые – В.В. Бунак, И.А. Аршавский, американец Б. Богин и др.).
Одним из наиболее распространенных является подход к возрастной
периодизации, основанный на морфологических (рост, смена зубов, увеличение массы тела и т.п.) и антропометрических признаках. В 1965 г. В.В. Бунак
16
предложил весь период онтогенеза делить на три стадии: прогрессивную, стабильную и регрессивную. Для их разграничения использовал следующие показатели:
- для прогрессивной стадии (младенческий, детский, юношеский и подростковый периоды) – продольный рост тела, прекращение которого означает
конец стадии;
- для стабильной стадии (взрослый, зрелый, пожилой периоды) – увеличение жирового слоя, нарастание веса, стабильный уровень функциональных
показателей;
- для регрессивной стадии (старческий и позднестарческий периоды) –
падение веса тела, снижение функциональных показателей, изменение покровов, осанки, скорости движений.
В жизненном цикле человека от рождения до достижения зрелого возраста (21–22 года) В.В. Бунак выделил пять периодов: 1) младенческий, охватывающий первый год жизни ребенка и включающий начальный (1–3, 4–6
месяцев), средний (7–9 месяцев) и конечный (10–12 месяцев) циклы; 2) первого детства (начальный цикл 1–4 года, конечный – 5–6 лет); 3) второго детства (начальный цикл 8–10 лет (мальчики) и 8–9 лет (девочки), конечный
цикл, соответственно, 11–13 лет и 10–12 лет); 4) подростковый (14–17 лет
мальчики, 13–16 лет девочки), и 5) юношеский (18–21 год мальчики, 17–20
лет – девочки).
Широкое применение в антропологии, педиатрии, педагогике получила
схема возрастной периодизации постнатального развития человека, принятая
на VII Всесоюзной конференции по проблемам возрастной морфологии, физиологии и биохимии, состоявшейся в 1965 г. (табл. 1. Источники: Антропология:
Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – С. 119;
Антропология. Учеб. пособие /А.Е. Хомутов, С.Н. Кульба. – ростов н/Д: «Феникс», 2006. –
с. 49.)
Эта периодизация несколько отличается от предложенной В.В. Бунаком
за счет выделения периода раннего детства, некоторого смещения границ
второго детства и подросткового периода.
На сегодняшний день проблема возрастной периодизации окончательно
не решена, поскольку все существующие периодизации, включая и последнюю, общепринятую, недостаточно физиологически обоснованы, т.к. не учитывают адаптивно-приспособительный характер развития и механизмы, обеспечивающие надежность функционирования физиологических систем и целостного организма на каждом этапе онтогенеза. В процессе индивидуального
развития организм ребенка изменяется как единое целое и возрастная периодизация должна учитывать специфические особенности функционирования
целостного организма. Поэтому особую роль в возрастной периодизации
приобретают критерии, отражающие уровень развития и качественные изменения адаптивных механизмов, связанные с созреванием различных отделов
головного мозга, в том числе регуляторных структур центральной нервной
системы, обусловливающих деятельность всех физиологических систем и поведение ребенка.
17
Таблица 1
Схема возрастной периодизации постнатального онтогенеза человека
Период
Новорожденные
Грудной возраст
Раннее детство
Первое детство
Границы
1-10 дней
10 дней – 1 год
1-3 года
4-7 лет
Второе детство
8–12 лет (мальчики), 8–11 лет (девочки)
Подростковый
возраст
Юношеский
возраст
Зрелый возраст
I период
II период
13–16 лет (мальчики), 12–15 лет (девочки)
17–21 год (юноши), 16–20 лет (девочки)
Пожилой возраст
Старческий возраст
Долгожители
22–35 лет (мужчины), 21–35 лет (женщины)
36–60 лет (мужчины), 36–55 лет (женщины)
61–74 года (мужчины), 56–74 года
(женщины)
75–90 лет
90 лет и старше
Таким образом, возрастная периодизация должна опираться на три
уровня изучения физиологии ребенка: 1) внутрисистемный, 2) межсистемный, 3) целостного организма во взаимодействии со средой.
3. Факторы, влияющие на рост и развитие
На онтогенез человека оказывают влияние множество факторов. В
обобщенном виде их можно представить в следующем виде (рис. 1).
Очевидно, что рост обусловлен взаимодействием генетических (наследственных, внутренних, эндогенных) и средовых (внешних, экзогенных) факторов, причем на каждом этапе онтогенеза его реализация есть результат вероятностного процесса и существенно зависит от воздействия условий среды.
К средовым (экзогенным) факторам относят экологические, социальноэкономические (образование, профессия родителей, доход и социальноэкономический статус семьи, жилищные условия и т.п.), психологические
(например, психологический климат в семье или детском коллективе), антропогенные (урбанизация, индустриализация, промышленное загрязнение, шум
и др.
18
Паращитовидная железа
Секулярные
сдвиги
Социальноэкономические
факторы
Гипоталамус
питание
Сезонность и
климат
РЕБЕНОК
Нервная система
Болезни
Генетические
факторы
Эмоции
Рис. 1 Факторы, влияющие на рост и развитие (составлено по: Антропология: Учеб.
для студ. высш. учеб. заведений. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2003. – с. 148.)
4. Биологический возраст и показатели зрелости
Известно, что в любой группе детей одинакового паспортного (хронологического) возраста есть такие, которые кажутся намного взрослее, и наоборот. Хронологический возраст не дает возможности оценить различия между детьми в отношении достигнутой ими стадии зрелости. Для оценки различий в темпах созревания детей существуют различные критерии «биологического возраста».
Биологический возраст можно определить как степень соответствия
(несоответствия) морфофункционального статуса данного индивида некоему
среднему уровню развития. Биологический возраст дает оценку индивидуального возрастного статуса. Такая оценка может производиться с использованием практически любых систем организма, поскольку все они характеризуются определенными изменениями на протяжении всего постнатального
онтогенеза. Существуют четкие критерии оценки биологического возраста,
которые и позволяют производить его сопоставление на самых различных
уровнях. К системам оценки биологического возраста относятся так называемые: костный возраст, зубной возраст, половое развитие, общее морфофункциональное развитие, физиологическая зрелость, психическое и умственное
развитие и некоторые другие. Вкратце охарактеризуем их.
Костный возраст, или скелетная зрелость служит показателем биологического возраста для всех периодов онтогенеза. Существует взаимосвязь
между половым созреванием и оссификацией скелета. Так, при раннем половом развитии созревание скелета ускоряется, а при позднем задерживается.
Зубной возраст, или зубная зрелость обычно определяются путем подсчета числа прорезавшихся зубов и сопоставления его с существующими
стандартами. Молочные зубы прорезываются у детей с 6 месяцев до 2-х лет,
постоянные зубы – в среднем от 6 до 13 лет (за исключением третьих моляров). Следовательно, зубная зрелость может использоваться в качестве пока19
зателя биологического возраста только до 13-14 лет. Сроки прорезывания зубов зависят от общего уровня развития организма. Обнаружена связь между
сроками прорезывания зубов и физическим развитием, половым созреванием,
а также оссификацией скелета.
Уровень полового созревания, или половое развитие. Определяется по
времени последовательности появления, а также степени развития вторичных
половых признаков; может служить надежным критерием правильной оценки
их развития, но все эти показатели могут быть использованы только в период
полового созревания (от 7-8 до 16-17 лет) при унифицированной оценке. Индивидуальная изменчивость в наступлении периода полового созревания исключительно велика. Половой диформизм отражается на динамике многих
физиологических и биохимических показателей. Например, у девочек ростовой скачок систолического давления крови начинается раньше, чем у мальчиков.
Физиологический возраст. В качестве критериев биологического возраста могут использоваться возрастные изменения физиологических и биохимических показателей. Однако информативность этих критериев намного
ниже. Часть из них непосредственно связана с изменениями физических параметров ребенка. Например, частота сердечных сокращений с возрастом
уменьшается: от 100 ударов в минуту у 2-летнего ребенка до 65-70 ударов у
взрослого. Эта закономерность совпадает с общебиологическим явлением –
более частным сердцебиением при меньших размерах тела. Та же зависимость существует для частоты дыхания: 40-45 в минуту у новорожденного и
в среднем 12-16 – у взрослого. Некоторые физиологические функции «созревают» раньше других. Например, в раннем детстве желчь менее концентрирована, а содержание белков в сыворотке крови понижено, однако вскоре по
этим показателям происходит достижение взрослого статуса. Концентрационная способность почечных гломерул достигает взрослых значений примерно в 2-3 года, в то время как кровяное давление продолжает подниматься не
только в течение всего периода роста, но и на протяжении жизни: систолическое давление 5-летнего ребенка составляет примерно 80-85 мм ртутного
столба, у 18-летнего юноши – 120 мм. Скорость основного обмена выше всего у новорожденного, а за период от 6 до 20 лет она быстро снижается и продолжает снижаться на протяжении всей жизни.
Психическое и умственное развитие. Несмотря на то, что мозг новорожденного ребенка достаточно велик по объему, степень его функциональной
зрелости существенно отстает от его размеров. Новорожденный ребенок имеет ограниченный репертуар целенаправленной деятельности: он может кричать, сосать, глотать, чихать, двигать глазами, испражняться и мочиться. У
него хорошо развиты обонятельная и вкусовая чувствительность, но он не
ощущает боли. Он обладает очень сильным хватательным рефлексом, который утрачивается через пару месяцев. Девочки опережают мальчиков на протяжении моторного и сенсорного развития: они первыми начинают ползать и
ходить, у них раньше развивается координация движений и устанавливается
контроль мочеиспускательного рефлекса и дефекации. Развитие психологиче20
ского самосознания включает такие элементы, как осознание себя и других,
понимание своего места в обществе. У мальчиков этот процесс протекает, как
правило, более напряженно, чем у девочек. С другой стороны, у мальчиков
ниже способность к концентрации внимания.
5. Акселерация, или секулярный тренд
Термин «акселерация» (от латинского акцелератио – ускорение) был
введен в литературу Е.В. Кохом в 1935 г. для обозначения ускоренного соматического развития и физиологического созревания детей и подростков.
Акселерация характеризуется сложным комплексом взаимосвязанных
явлений, в том числе некоторыми изменениями в психическом развитии.
Эпохальный сдвиг выявляют при сопоставлении данных о развитии современных людей с аналогичными материалами, относящимися к прошедшим
периодам времени. В этой связи часто пользуются более широким понятием –
секулярный тренд (вековая тенденция), понимая под этим тенденцию, наблюдающуюся примерно в течение века, к ускорению физического развития всего
организма, от внутриутробного периода до взрослого состояния. Из обширнейшего объема данных для экономически развитых стран были выведены
показатели, характеризующие акселерацию:
- длина тела у новорожденных увеличилась на 0,5-1 см, масса тела на
100-300 г.
- вес тела ребенка, зафиксированный при рождении, удваивается теперь
к 4 месяцам (вместо 6);
- годовалые дети стали в среднем на 5 см длиннее и на 1,5-2 кг тяжелее;
- у дошкольников длина тела возросла на 10-12 см, у школьников – на
10-15 см;
- половое созревание сейчас начинается в 12-14 лет, тогда как 100-150
лет назад в 15-17 лет. В соответствии с этим ускорилось проявление всех сопутствующих характеристик созревания (прорезывание молочныхзубов, появление вторичных половых признаков, оссификация скелета), а также полового поведения;
- завершение ростовых процессов сейчас происходит в 17-18 лет у девушек ив 18-19 лет у юношей против 21 года в начале ХХ в. и 26 лет во второй половине XIX в.;
- изменения в телосложении: опережающий рост конечностей приводит
к увеличению их относительной длины;
- у обоих полов наблюдается увеличение подкожного жироотложения.
Увеличиваются и размеры тела взрослых людей, хотя и не так заметно,
как у детей и подростков. В возрасте 20-25 лет длина тела у мужчин стала
больше в среднем на 8 см. Происходит пролонгация периода зрелости, увеличивается фактическая продолжительность жизни. Удлинился детородный период на 8 лет за последние 60 лет.
Из физиологических проявлений акселерации можно отметить ускорение развития по показателям силы мышц, состояния ССС, двигательной ак21
тивности, формирования речевых функций.
Протекание акселерации неоднородно как на разных территориях, так и
в разные временные отрезки. Она началась в Англии в начале XIX в., в Западной Европе в середине XIX в., в Южной и Центральной Европе в начале
ХХ в., в России – в 1930-е гг., в Японии и Китае - в середине ХХ в. В некоторых группах населения (коренные народы Сибири, некоторые народы тропической Африки и Америки, полинезийцы) акселерация не наблюдается. В течение XIX в. скорость акселерации была невысокой, а в ХХ в. – повысилась.
Во время войны акселерация заметно замедлялась из-за неблагоприятных условий жизни. В ряде регионов, где акселерация началась рано, она близка к
завершению. В Западной Европе и Европейской части России – завершилась
к концу 1970-х гг.
Есть и отрицательные стороны акселерации. Она внесла изменения и в
патологию человека: усилилась частота заболеваний ЦНС (энцефалиты, менингиты), вегетативных неврозов и детских параличей, появились дефекты
осанки, изменилась картина туберкулеза, в более раннем возрасте появляется
близорукость, учащаются случаи острого ревматизма. Кроме того, самый
трудный для педагогов пубертатный период сместился сейчас в более раннюю сторону, что создает определенные проблемы, как для педагогов, так и
для самих школьников.
Акселерация не имеет отношения к видовой биологической эволюции
человека. Она не является присущей только современному человеку. За последние тысячелетия у человека неоднократно менялись тотальные размеры
тела, равно как и темпы созревания. Однако в прошлом изменения размеров
тела были очень медленными и растягивались на десятки поколений, в то
время как современная акселерация наблюдается у детей даже по сравнению
с их родителями.
6. Строение опорно-двигательного аппарата
Размер и форма тела человека в значительной мере определяется структурной основой – скелетом. Скелет обеспечивает опорой и защитой все тело и
отдельные органы. Например, череп, грудная клетка и таз служат защитой
мозга, легких, сердца, кишечника, скелет активно участвует в обмене веществ, а именно в поддержании на определенном уровне минерального состава крови, кальций, фосфор, лимонная кислота при необходимости легко
вступают в обменные реакции. Функция мышц также не ограничивается
включением костей в движение и совершением работы, многие мышцы, окружая полости тела, защищают внутренние органы.
Скелет человека – это система, состоящая из 206 костей, из них 85 парных и 36 непарных. Кости являются органами тела. Вес скелета у мужчины
составляет примерно 18 % веса тела, у женщины – 16 %, у новорожденного –
14 %. В состав скелета входят кости различных величины и формы. По форме
кости делятся на длинные, короткие, широкие или плоские (тазовая кость,
кости мозгового черепа), смешанные (имеют различную форму).
22
Кости сочленяются различными способами. По степени подвижности
различают сочленения:
а) неподвижные (образуется в результате срастания костей – кости черепа)
б) малоподвижные (между костями упругие хрящевые прокладки позвонки амортизатор при ходьбе, беге, прыжках)
в) подвижные соединения костей, или суставы концы (хрящ очень эластичен, уменьшается трение между костями)
Каждая кость представляет собой сложный орган, состоящий из костной ткани, надкостницы, костного мозга, кровеносных и лимфатических сосудов и нервов. К надкостнице прикрепляются связки и мышцы. Клетки, составляющие внутренний слой надкостницы, растут и размножаются, чем
обеспечивается рост кости в толщину, а в случае перелома – образование костной мозоли.
Кость тверже кирпича в 30 раз, гранита – в 2,5 раза. Кость прочнее дуба.
По прочности она в девять раз превосходит свинец и почти так же прочна, как
чугун. В вертикальном положении бедренная кость человека выдерживает
давление груза до 1500 кг, а большеберцовая кость – до 1800 кг.
7. Возрастные особенности скелета детей
Скелет ребенка отличается от скелета взрослого человека своими размерами, пропорциями, строением и химическим составом. Развитие скелета у
детей определяет развитие тела (например, мускулатура развивается медленнее, чем растет скелет).
В период внутриутробного развития у детей скелет состоит из хрящевой ткани. Точки окостенения появляются через 7-8 недель.
Общее окостенение трубчатых костей завершается к концу полового
созревания: у женщин – к 17-21, у мужчин – к 19-24 годам. Из-за того, что у
мужчин половое созревание заканчивается позднее, чем у женщин, они имеют в среднем более высокий рост.
Срастание переломов и образование костной мозоли у детей происходит через 21-25 дней, у грудных детей этот процесс происходит еще быстрее.
Вывихи у детей до 10 лет редки ввиду большой растяжимости связочного аппарата.
8. Общие сведения о мышцах
В человеческом теле насчитывается около 600 скелетных мышц. Мышечная система составляет значительную часть общей массы тела человека.
Так, в возрасте 17-18 лет она составляет 43-44%, а у людей с хорошей физической подготовкой может достигать даже 50%. У новорожденных масса всех
мышц составляет всего 23% массы тела.
Рост и развитие отдельных мышечных групп происходят неравномерно.
В первую очередь у грудных детей развиваются мышцы живота, несколько
23
позже – жевательные мышцы. Мышцы ребенка в отличие от мышц взрослого
человека бледнее, нежнее и эластичнее. К концу первого года жизни заметно
увеличиваются мышцы спины и конечностей, в это время ребенок начинает
ходить. За период от рождения и до окончания роста ребенка масса мускулатуры увеличивается в 35 раз.
Возбудимость, проводимость и сократимость – основные физиологические свойства мышц.
Человек способен длительное время сохранять одинаковую позу. Это
называется статическим напряжением мышц. Например, когда человек просто стоит или держит голову в вертикальном положении (т.е. совершает так
называемые статические усилия), его мышцы находятся в состоянии напряжения.
Работа мышц является необходимым условием их существования. Если
мышцы длительное время бездействуют, развивается атрофия мышц, они теряют работоспособность.
У человека мышцы даже в состоянии покоя несколько сокращены. Состояние, при котором длительно удерживается напряжение, называют тонусом мышц. Тонус мышц может немного снижаться, а тело расслабляться во
время сна или наркоза. Полное исчезновение мышечного тонуса происходит
только после смерти.
У новорожденных преобладает тонус сгибателей руки; у детей 1-2 месяцев – тонус мышц-разгибателей
Во время длительной или напряженной работы снижается работоспособность мышц, которая восстанавливается после отдыха. Это явление называется физическим утомлением. При резко выраженном утомлении развиваются длительное укорочение мышц и их неспособность к полному расслаблению (контрактура).
Чем младше ребенок, тем быстрее он утомляется. В грудном возрасте
утомление наступает уже через 1,5-2 ч бодрствования. Неподвижность, длительное торможение движений утомляют детей.
Физическое утомление – нормальное физиологическое явление. После
отдыха работоспособность не только восстанавливается, но и может превышать исходный уровень.
Таким образом, чередование умственного и физического труда, подвижные игры до занятий, физкультурные паузы во время уроков и на переменах повышают работоспособность учащихся.
9. Роль мышечных движений в развитии организма
Исследования показали, что уже с первых лет жизни движения ребенка
играют значительную роль в функционировании речи. Доказано, что формирование речи во взаимодействии с двигательным анализатором идет особенно
успешно.
Физическое воспитание, состоящее в укреплении здоровья и физическом совершенствовании детей, существенно отражается и на развитии мыш24
ления, внимания и памяти. В этом заключается не просто биологический
смысл: происходит расширение возможностей человека в восприятии, переработке и использовании информации, усвоении знаний, разностороннем
изучении окружающей природы и самого себя.
Физические упражнения совершенствуют мышечную систему и вегетативные функции (дыхание, кровообращение и др.), без которых невозможно
выполнение мышечной работы. Кроме того, упражнения стимулируют функции центральной нервной системы.
Период 7-11 лет. Исследования показывают, что школьники в этот период обладают относительно низкими показателями мышечной силы. Силовые и особенно статические упражнения вызывают у них быстрое утомление.
Дети младшего школьного возраста более приспособлены к кратковременным
скоростно-силовым упражнениям, однако их следует постепенно приучать к
сохранению статических поз, что положительно влияет на осанку.
Период 14-17 лет. Этот период характеризуется наиболее интенсивным
ростом мышечной силы у мальчиков. У девочек рост мышечной силы начинается несколько раньше. Наиболее ярко эта разница в динамике развития
мышечной силы проявляется в 11-12 лет. Максимальный прирост относительной силы, т.е. силы на килограмм массы, наблюдается до 13-14лет. Причем к этому возрасту показатели относительной силы мышц мальчиков значительно превосходят соответствующие показатели у девочек.
10. Кости черепа и возрастные особенности черепа
Череп – это скелет головы. В соответствии с особенностями развития,
строения и функций различают два отдела черепа: мозговой и лицевой (висцеральный). Мозговой отдел черепа образует полость, внутри которой располагается головной мозг. Лицевой отдел формирует костную основу дыхательного аппарата и пищеварительного канала.
Кости черепа, развившиеся из хряща, соединяются хрящевой тканью,
которая с возрастом заменяется костной тканью.
Лицевой отдел черепа составляет верхняя челюсть, скуловые, слезные,
решетчатые, лобные, носовые кости, нижняя носовая раковина, нижняя челюсть и подъязычная кость.
Череп детей существенно отличается от черепа взрослых его величиной
по сравнению с размерами тела, строением и пропорциями отдельных частей
тела. У новорожденного мозговой отдел черепа в шесть раз больше лицевого,
у взрослого – в 2,5 раза. Иначе говоря, у новорожденного лицевой отдел черепа относительно меньше мозгового отдела. С возрастом эти различия исчезают.
Наиболее быстрый рост черепа происходит на первом году жизни, толщина стенок черепа увеличивается в три раза а к четырем годам образуются
черепные швы.
Размеры головы у школьников увеличиваются очень медленно. Во всех
возрастах у мальчиков средняя окружность головы больше, чем у девочек.
25
Самый большой прирост головы отмечается в возрасте с 11 до 17 лет, т.е. в
период полового созревания (у девочек – к 13-14 годам, а у мальчиков – к 1315).
Если в 9-10 лет окружность головы равна в среднем 52 см, то в 17-18
лет – 55 см. У мужчин емкость полости черепа больше, чем у женщин.
11. Рост позвоночника. Физиологические изгибы
позвоночника
Позвоночник составляют 24 свободных позвонка (7 шейных, 12 грудных и 5 поясничных) и 9-10 несвободных (5 крестцовых и 4-5 копчиковых).
Свободные позвонки, сочленяемые между собой, соединены связками, между
которыми находятся эластичные межпозвоночные диски из волокнистого
хряща. Крестцовые и копчиковые позвонки сращены и образуют крестец и
копчик. Позвонки развиваются из хрящевой ткани, толщина которой с возрастом уменьшается.
Длина позвоночника особенно резко увеличивается в течение первого и
второго годов жизни. У юношей рост позвоночника заканчивается после 20
лет, у девушек он растет до 18 лет, т.е. рост позвоночника у женщин прекращается раньше, чем у мужчин. Средняя длина позвоночника у мужчин составляет 70-73 см, у женщин – 66-69 см. К концу полового созревания рост
длины позвоночника почти завершается (приблизительно равна 40% длины
тела).
К 17-25 годам в результате замещения межпозвоночных дисков костной
тканью позвоночник становится неподвижным в крестцовом отделе.
Подвижность позвоночника у детей, особенно 7-9 лет, гораздо больше,
чем у взрослых. Это зависит от относительно большей величины межпозвоночных дисков и их большей упругости. Развитие межпозвоночных дисков
происходит долго и заканчивается к 17-20 годам.
У взрослых физиологические изгибы позвоночника распределяются
следующим образом.
1. Шейный изгиб: умеренный лордоз, образуемый всеми шейными и
верхними грудными позвонками;
2. Сильный грудной кифоз,
3. Сильный поясничный лордоз, образованный последними грудными и
всеми поясничными позвонками.
4. Сильный крестцово-копчиковый кифоз.
Благодаря пружинному движению позвоночника может изменяться величина его изгибов. В результате изменения изгибов позвоночника и высоты
межпозвоночных дисков изменяется и длина позвоночника: с возрастом и в
течение дня. В течение суток рост человека колеблется в пределах 1 см, а
иногда и 2-2,5 см и даже 4-6 см. В положении лежа длина тела человека
больше на 2-3 см, чем в положении стоя.
26
12. Развитие грудной клетки
Грудную клетку составляют 12 пар ребер.
С позвонками ребра соединяются суставами, которые при поднятии
грудной клетки определяют движение верхних ребер в основном вперед, а
нижних – в стороны.
Грудина является непарной костью, в которой различаются три части:
рукоятка, тело и мечевидный отросток.
Форма грудной клетки зависит от возраста и пола. Среди основных
форм грудной клетки различают коническую, цилиндрическую и плоскую
форму.
Форма грудной клетки существенно изменяется с возрастом. С возраста
2,5-3 лет рост грудной клетки идет параллельно росту тела, в связи с этим ее
длина соответствует грудному отделу позвоночника. Затем рост тела ускоряется, а грудная клетка становится относительно короче.
Параметры развития грудной клетки зависят от развития скелетных
мышц: чем больше развита скелетная мускулатура, тем больше развита грудная клетка.
Неправильная посадка детей за партой может повлечь деформацию
грудной клетки и, как следствие, нарушение развития сердца, крупных сосудов и легких
Контрольные вопросы
1. Перечислите этапы возрастной периодизации.
2. Что такое биологический возраст и каковы показатели его зрелости?
3. Как проводится определение «костного возраста», «зубного возраста», оценка стадий полового созревания?
4. Какие факторы оказывают влияние на реализацию ростового процесса?
5. Охарактеризуйте понятие «акселерация» («секулярный тренд»).
6. Дать определение опорно-двигательному аппарату?
7. Какие морфотипы вам известны? Опишите их?
8. Опишите физиологически правильную осанку?
9. Назовите причины возникновения сколиоза?
10. Каковы причины развития плоскостопия?
ЛЕКЦИЯ 3
ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА – ЦЕЛОСТНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ
САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯ СИСТЕМА
План лекции
27
1. Биологическая характеристика живого организма
2. Основные физиологические понятия
3. Понятие о внутренней среде организма
4. Нейрогуморальная регуляция функций организма
5. Характеристика рефлекторной активности организма
1. Биологическая характеристика живого организма
Организм представляет собой целостную, сложную, динамичную систему. Все составные части этой системы строго дифференцированы по структуре и функциям.
Необходимым условием и признаком жизни является обмен веществ,
который тесно связан с материальной основой жизни – белковыми телами.
Живой организм характеризуется наличием раздражимости и возбудимости.
Благодаря этим свойствам он реагирует на раздражение возбуждением. В результате этого осуществляется та или иная функция органа, системы или организма в целом. Для живого организма характерна широкая приспособляемость к условиям существования.
Адаптация, то есть способность организма приспосабливаться к воздействиям окружающей среды, может привести к изменению функций отдельных физиологических систем. Например, при длительном преобладании в
пищевом рационе белков в составе пищеварительных соков будет больше выделяться ферментов, расщепляющих белки.
Приспособляемость, согласно И. П. Павлову, получает высшее развитие
в деятельности нервной системы, в ее способности образовывать временные
связи – условные рефлексы.
Особенностью живого организма является также способность к саморегуляции, что обеспечивает устойчивость его к воздействиям факторов внешней среды, приспособление к условиям существования. Например, если в организме под влиянием каких-то причин повысится или понизится артериальное давление то за счет возбуждения чувствительных нервных окончаний,
пронизывающих сосуды, рефлекторно изменится деятельность сердца и просвет кровеносных сосудов, в результате чего артериальное давление вернется
к исходному уровню.
2. Основные физиологические понятия
Активность животных и человека проявляется в виде функций и физиологических актов.
Функция – специфическая деятельность и свойство дифференцированных клеток, тканей, органов организма, проявляющиеся как физиологический
процесс или совокупность процессов. Например, функцией мышцы является
ее сокращение; железистых клеток – образование секрета; нервных клеток –
возникновение нервных импульсов. За счет изменения функций организм
28
приспосабливается к внешней среде, к условиям существования. Все функции
можно разделить на животные, или соматические (от soma – тело), и вегетативные (от vegeto – возбуждать, оживлять, усиливать, расти).
Соматические функции осуществляются за счет деятельности скелетных мышц, которые иннервируются соматической нервной системой.
Вегетативные функции связаны с обменом веществ, процессами кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения, роста и размножения. Эти
функции осуществляются за счет работы внутренних органов, деятельность
которых регулируется вегетативной нервной системой.
Физиологический акт – сложный процесс, который осуществляется при
участии различных физиологических систем организма. Так, различают физиологические акты дыхания, пищеварения, выделения, движения и т. д. Например, в физиологическом акте пищеварения участвуют определенные отделы центральной нервной системы, которые приходят в состояние возбуждения при виде, запахе, ощущении вкуса пищи; скелетные мышцы (добывание,
обработка и приготовление пищи); железы желудочно-кишечного тракта (выделение пищеварительных соков); гладкие мышцы пищеварительной трубки
(при их сокращении происходит передвижение содержимого в желудочнокишечном тракте); кишечный эпителий (всасывание питательных веществ,
воды и т. д.). В процессе пищеварения принимают участие и другие системы:
кровообращение, кровь и т. д. Таким образом, сложный физиологический акт
пищеварения обеспечивается за счет функций разнообразных дифференцированных клеток, тканей, органов и их систем.
3. Понятие о внутренней среде организма
Для нормального функционирования организма необходимо постоянство состава его внутренней среды. Понятие о внутренней среде организма было введено в XIX веке французским физиологом Клодом Бернаром.
Под внутренней средой организма в настоящее время понимают совокупность жидкостей (кровь, лимфа, тканевая и цереброспинальная жидкость),
принимающих участие в процессах обмена веществ и поддержании гомеостаза организма.
Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо относительное постоянство состава внутренней среды, ее физико-химических и биологических свойств. Это относительное динамическое постоянство состава и
свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций (кровообращения, дыхания и т. д.) организма получило название гомеостаза. Гомеостаз характеризуется рядом биологических констант.
Под биологическими константами понимают устойчивые количественные показатели, которые характеризуют нормальную жизнедеятельность организма. К биологическим константам относят активную реакцию крови, содержание сахара и питательных веществ в крови, величину осмотического,
артериального давления, температуру тела и т. д.
От состава и свойств внутренней среды организма зависит возбуди29
мость органов и тканей, их чувствительность к раздражителям. Кроме того,
состав внутренней среды организма влияет на питание (трофику) клеток, органов и тканей. Таким образом, внутренняя среда определяет все жизненные
проявления организма, в том числе его рефлекторную деятельность.
Постоянство состава и свойств внутренней среды организма является не
абсолютным, а относительным, так как в процессе жизнедеятельности создаются условия для ее изменения.
Функциональные возможности механизмов, поддерживающих гомеостаз не беспредельны. При длительном пребывании организма в неблагоприятных условиях может произойти нарушение гомеостаза, в некоторых случаях несовместимое с жизнью. Например, при значительном повышении или
понижении окружающей температуры может наступить перегревание или охлаждение организма, приводящее к смерти.
Гомеостатические реакции организма имеют приспособительный характер.
4. Нейрогуморальная регуляция функций организма
Организм животных и человека функционирует как единое целое и
представляет собой саморегулирующуюся систему. Взаимосвязанная согласованная работа всех органов и физиологических систем обеспечивается
нервными и гуморальными механизмами.
В процессе эволюционного развития первыми сформировались гуморальные (жидкостные) механизмы регуляции. Они возникли на том этапе
эволюционного развития животного мира, когда появились кровь и кровообращение. Гуморальная, жидкостная, химическая регуляция функций осуществляется за счет гормонов, медиаторов, продуктов обмена и других активных
веществ, находящихся в жидкостях организма (кровь, лимфа, цереброспинальная жидкость).
С появлением у животных нервной системы возник нервный механизм
регуляции функций, который обеспечивает быструю перестройку функций
органов и организма в целом в соответствии с условиями существования. Это
возможно потому, что скорость распространения нервных импульсов по
нервным проводникам (до 120-140 м/с) значительно превышает скорость
движения крови по сосудам.
Нервная регуляция не исключает, а подчиняет себе гуморальную регуляцию. Поэтому в целостном организме существует единая нейрогуморальная
регуляция функций.
Следовательно, нейрогуморальная регуляция объединяет (интегрирует)
все функции организма, благодаря чему он функционирует как единое целое.
5. Характеристика рефлекторной активности организма
Организм животных и человека находится в неразрывном единстве с
окружающей внешней средой благодаря активности нервной системы, дея30
тельность которой осуществляется по принципу рефлекса (от reflexus – отражение). Для возникновения рефлекса необходима какая-то причина, толчок,
раздражитель. Следовательно, рефлекс – причинно обусловленная (детерминированная) реакция организма на раздражение, осуществляемая при обязательном участии центральной нервной системы.
Понятие рефлекса как основного акта нервной деятельности было введено в физиологию Декартом (XVII век). Изучая ответные реакции организма
на раздражение, он дал описание рефлекторного акта.
И.М. Сеченов (1863) впервые высказал предположение, что деятельность головного мозга осуществляется по принципу рефлекса. Это было важнейшим материалистическим положением, так как до этого функции головного мозга и связанная с ними психическая деятельность человека представлялась загадочной, не поддающейся изучению.
И.П. Павлов, открыв новый вид рефлекторных реакций – условные
рефлексы, использовал их как метод для изучения функции высших отделов
центральной нервной системы (кора большого мозга, подкорковые образования).
Для проявления любой рефлекторной реакции необходимо наличие
раздражителя и совокупности нервных образований, получившей название
рефлекторной дуги, которая включает следующие звенья: рецептор, афферентный нервный путь, рефлекторный центр, эфферентный путь и эффектор.
Рецептор – это начало любой рефлекторной дуги. Рецептор воспринимает раздражение и преобразует (трансформирует) энергию раздражения в
нервные импульсы. Анатомически рецепторы представляют собой чувствительные нервные окончания, которые имеют высокую специфичность по отношению к раздражителям. Каждый вид рецепторов реагирует на определенный раздражитель.
Различают: 1) экстерорецепторы, возбуждающиеся под влиянием раздражителей из окружающей среды (рецепторы кожи, глаза, внутреннего уха,
слизистой оболочки носа и ротовой полости); 2) интерорецепторы, воспринимающие раздражения из внутренней среды организма (рецепторы внутренних
органов, сосудов); 3) проприорецепторы, реагирующие на изменение положения отдельных частей тела в пространстве (рецепторы мышц, сухожилий,
связок, суставных сумок).
По афферентному (центростремительному) нервному пути передаются
нервные импульсы от рецепторов в центральную нервную систему. Афферентный путь представлен чувствительными нервными волокнами воспринимающего нейрона.
Рефлекторный центр – группа нервных клеток, расположенных в различных отделах центральной нервной системы. Здесь происходит переработка поступивших нервных импульсов и переключение их на эфферентный
нервный путь.
По эфферентному (центробежному) нервному пути передаются нервные импульсы от рефлекторного центра к эффектору. Он представлен нервными волокнами эфферентных нервных клеток, расположенных в централь31
ной нервной системе или вегетативных ганглиях. Эфферентные волокна могут быть двигательными или секреторными.
Эффектор – это рабочий орган, отвечающий на раздражение изменением своей деятельности. Эффекторами являются мышцы и железы.
По современным представлениям, нервные центры и эффекторы имеют
двустороннюю нервную связь. Эффекторы не только получают команду от
центральной нервной системы, но и посылают к ней центростремительные
импульсы, сигнализирующие о характере ответа рабочего органа (эффектора). Благодаря обратной связи контролируется точность выполнения команды, осуществляется более совершенное приспособление организма к внешней
среде.
Биологическая роль рефлексов состоит в том, что они регулируют, контролируют, координируют (согласовывают) функции внутренних органов и
физиологических систем организма животных и человека. Рефлекторные реакции организма имеют приспособительное значение. За счет рефлекторной
деятельности организм тонко, точно и совершенно приспосабливается к
внешней среде и уравновешивается с ней.
Таким образом, классические представления о рефлекторной дуге как
разомкнутом образовании подверглись пересмотру и уточнению. В настоящее
время рефлекторная дуга рассматривается как замкнутое образование – в виде
кольца с обратной связью (обратной афферентацией). Это обусловлено наличием в рабочем органе рецепторов, информирующих нервный центр о правильности выполненной команды.
Учение о функциональных системах позволяет лучше понять механизмы, обеспечивающие приспособление организма к окружающей его среде.
Рефлекторные же дуги, входя в структуру функциональных систем, вместе с
другими ее компонентами принимают активное участие в поддержании нормального течения обменных процессов и сохранения гомеостаза.
Контрольные вопросы
1. Дайте биологическую характеристику живого организма?
2. Что следует понимать под физиологической функцией. Какие физиологические функции существуют?
3. Что следует понимать под физиологическим актом? Какие различают
физиологические акты?
4. Что такое гомеостаз? Каково значение гомеостаза?
5. Что такое биологические константы?
6. Что такое гуморальная регуляция функций организма? Каковы ее
особенности?
7. Кто впервые ввел понятие рефлекса? Что такое рефлекторная дуга?
8. Роль функциональной системы в сохранении гомеостаза организма.
32
ТЕМА
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ ОРГАНИЗМА
ЛЕКЦИЯ 4
КРОВЬ И КРОВООБРАЩЕНИЕ. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ
План лекции
1. Общая характеристика крови
2. Форменные элементы крови: эритроциты
3. Группы крови
4. Лейкоциты
5. Тромбоциты
6. Кровообращение. Большой и малый круги кровообращения
7. Сердце: строение и его возрастные особенности
8. Сердечный цикл
9. Функциональная оценка работы сердечно-сосудистой системы
1. Общая характеристика крови
Кровь представляет собой важнейшую часть внутренней среды организма, выполняющую многообразные физиологические функции, такие как
транспортная, дыхательная, экскреторная, защитная, терморегуляторная,
свертывающая, регуляторная и др.
Количество крови у взрослого человека составляет в среднем 7 % веса
тела, у новорожденных – от 10 до 20 %, у грудных детей – с 9 до 12 %, у детей старше 6 лет – 7 %. Чем младше ребенок, тем выше его обмен веществ и
тем больше количество крови на 1 кг веса тела. Количество крови у мальчиков и мужчин относительно выше, чем у девочек и женщин.
Кровь – это красная непрозрачная жидкость, состоящая из 2-х фракций:
жидкой (плазмы) и твердой (форменных элементов).
Плазма представляет собой жидкую часть крови после отделения всех
форменных элементов. На ее долю приходится 55-60 % общего объема крови,
у новорожденных – менее 50 % вследствие большого объема эритроцитов. В
плазме взрослого человека содержится 90-91 % воды, 6.6-8,2 % белков (4-4,5
% альбуминов; 2,8-3,1 % глобулинов и 0,1–0,4 % фибриногена); остальную
часть плазмы составляют минеральные вещества, сахар, продукты обмена
веществ и др.
К форменным элементам крови относятся эритроциты, лейкоциты и
тромбоциты.
33
2. Форменные элементы крови: эритроциты
Эритроцитами называют безъядерные красные кровяные клетки Они
имеют двояковогнутую форму. Количество эритроцитов в 1 мм3 крови составляет у мужчин 5-5,5 млн., у женщин 4-5,5млн. у новорожденных их количество доходит до 6 млн., затем происходит снижение до уровня взрослого
человека.
Наибольшие колебания количества эритроцитов наблюдается в период
полового созревания. В эритроцитах взрослого человека гемоглобин составляет около 32% от веса форменных элементов и в среднем 14 % от веса цельной крови (14 г на 100г крови)
Значительное содержание эритроцитов и гемоглобина, а также большая
способность гемоглобина поглощать кислород у детей до 1 года обеспечивают им более интенсивный обмен веществ.
С возрастом количество кислорода в артериальной и венозной крови
увеличивается. Это явление у дошкольников объясняется относительно
большим количеством крови и кровотоком, существенно превышающим кровоток взрослых.
Помимо переноса кислорода, эритроциты участвуют в ферментативных
процессах, в сохранении активной реакции крови и в обмене воды и солей. В
течение суток через эритроциты проходит от 300 до 2000 куб. дм воды.
В процессе отстаивания цельной крови, к которой добавлены вещества,
препятствующие свертыванию крови, эритроциты постепенно оседают. Скорость реакции оседания эритроцитов (СОЭ) у мужчин составляет 3–9 мм, у
женщин – 7-12 мм в час.
Гемолиз. Эритроциты способны сохраняться только в физиологических
растворах, в которых концентрация минеральных веществ, особенно поваренной соли, такая же, как и в плазме крови. Разрушение эритроцитов называется гемолизом.
Способность эритроцитов противостоять гемолизу называется резистентностью. С возрастом резистентность эритроцитов значительно снижается: наибольшей резистентностью обладают эритроциты новорожденных.
3. Группы крови
Одной из важнейших характеристик крови человека является принадлежность к определенной группе, которая определяется наличием агглютиногенов А или В на поверхности эритроцитов и агглютининов α или β в плазме
крови (система АВО). Группа крови обусловлена генетически.
Выделяют 4 группы крови (табл. 2).
34
Таблица 2
Классификация групп крови
Группа крови
Присутствие белков
Агглютиногенов
A
B
AB
0 (I)
A (II)
B (III)
A B (IV)
Агглютининов
α, β
β
α
-
При переливании крови необходимо избегать совпадения А и α либо В
и β, что приводит к реакции агглютинации (склеивания) эритроцитов и их гемолизу (разрушению) (табл. 3).
Таблица 3
Совместимость групп крови
Группа
сыворотки
I α, β
II β
III α
IV 0
I(0)
II(A)
III(B)
IV (AB)
-
+
+
-
+
+
-
+
+
+
-
Эритроциты I группы (0) не склеиваются плазмой других групп, что позволяет переливать их людям с любой группой крови. Носителей I группы называют поэтому универсальными донорами. Плазма IV группы (АВ) не
склеивает эритроциты других групп, поэтому носителей этой группы называют универсальными реципиентами. Кровь II группы (А) можно переливать
только группам А и АВ, кровь III группы (В) – только В и АВ. Лучше всего
переливать кровь одноименной группы.
В настоящее время известно свыше 250 групповых антигенов, которые
являются наследственными факторами. Антигенность различных факторов
различна. Наиболее выражена она у резус-фактора (Rh). Эритроциты 85%
людей содержат резус-фактор (резус-положительные). Отсутствие этого фактора наблюдается у 15 % европейской популяции (резус-отрицательные).
В результате переливания резус-несовместимой крови возможен резусконфликт. К резус-конфликту приводит также развитие Rh (+) плода у Rh (-)
матери.
4. Лейкоциты
Это бесцветные ядерные клетки крови. У взрослого человека в 1 куб.
мм крови содержится 6–8 тыс. лейкоцитов. По форме клетки и ядра лейкоциты делятся на: нейтрофилы; базофилы; эозинофилы; лимфоциты; моноциты.
В отличие от взрослых у новорожденных в 1 куб. мм крови содержится
35
10–30 тыс. лейкоцитов. Самое большое количество лейкоцитов наблюдается у
детей в возрасте 2–3 месяцев, а затем оно постепенно волнообразно уменьшается и к 10–11 годам достигает уровня взрослых. Лейкоциты живут до 12–15
дней. Между разными видами лейкоцитов существуют определенные соотношения. Процентное соотношение между отдельными видами лейкоцитов
называют лейкоцитарной формулой. При патологических состояниях лейкоцитарная формула меняется. Острые воспалительные процессы вызывают
увеличение количество нейтрофилов, при аллергических состояниях, глистных инвазиях возрастает содержание эозинофилов.
Одна из важнейших функций лейкоцитов защитная, вызывают гибель
вредных микроорганизмов, а также способствуют поддержанию иммунитета
в организме (вырабатывают антитела).
В отличие от эритроцитов содержание лейкоцитов сильно колеблется.
Различают увеличение общего количества лейкоцитов (лейкоцитоз) и их
уменьшение (лейкопению). Лейкоцитоз наблюдается у здоровых людей при
мышечной работе, в первые 2–3 ч после приема пищи и у беременных.
Лейкопения возникает при действии ионизирующего излучения. Некоторые заболевания изменяют относительное содержание разных форм лейкоцитов.
5. Тромбоциты
Это мельчайшие безъядерные пластинки протоплазмы. У взрослых в 1
куб. мм крови содержится 200–100 тыс. тромбоцитов, у детей до 1 года – 160–
330 тыс.; от 3 до 4 лет – 350–370 тыс. Тромбоциты живут 4–5 и не более 8–9
дней. Увеличение количества тромбоцитов называется тромбоцитозом,
уменьшение – тромбопенией.
Тромбоциты принимают активное участие в процессе свертывания
крови и фибринолиза (растворение кровяного сгустка). Нарушение свертываемости крови может привести к тяжелым патологическим состояниям организма, либо к повышенной кровоточивости (гемофилия), либо к внутрисосудистому тромбообразованию (тромбозы, эмболии).
6. Кровообращение. Большой и малый круги кровообращения
Основное значение системы кровообращения состоит в снабжении кровью органов и тканей. Кровь непрерывно движется по сосудам, что дает ей
возможность выполнять все жизненно важные функции. К системе кровообращения относятся сердце и сосуды – кровеносные и лимфатические.
Сердце представляет собой биологический насос, благодаря работе которого кровь движется по замкнутой системе сосудов. Каждую минуту сердце
перекачивает в кровеносную систему около 6 л крови, в сутки – свыше 8 тыс.
л, в течение жизни (при средней продолжительности – 70 лет) – почти 175
млн. л крови.
Сосудистая система состоит из двух кругов кровообращения: большой
36
и малый.
Большой круг кровообращения (телесный) – отдел кровеносного русла
начинается аортой, которая отходит от левого желудочка, и заканчивается сосудами, впадающими в правое предсердие. Аорта делится на несколько крупнейших артерий, одни из которых несут богатую кислородом артериальную
кровь к голове и органам верхней части тела, а другие – к органам нижней
части тела.
Артерии переходят в артериолы, которые заканчиваются капиллярами.
Капилляры широкой сетью пронизывают все органы и ткани организма. В капиллярах кровь отдает тканям кислород и питательные вещества, а из них в
кровь поступают продукты обмена веществ, в том числе и углекислый газ.
Капилляры переходят в венулы, кровь из которых попадает в мелкие, средние
и крупные вены. Кровь от верхней части туловища поступает в верхнюю полую вену, от нижней – в нижнюю полую вену. Обе эти вены впадают в правое
предсердие, где заканчивается большой круг кровообращения.
Малый круг кровообращения (легочный) начинается легочным стволом,
который отходит от правого желудочка и несет в легкие венозную кровь. Легочный ствол разветвляется на две ветви, идущие к левому и правому легкому. В легких легочные артерии делятся на более мелкие артерии, артериолы и
капилляры. В капиллярах кровь отдает углекислый газ и обогащается кислородом. Легочные капилляры переходят в венулы, которые затем образуют вены. По четырем легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.
Кровь, циркулирующая по большому кругу кровообращения, обеспечивает все клетки организма кислородом и питательными веществами и уносит
от них продукты обмена веществ. Роль малого круга кровообращения заключается в том, что в капиллярах легких осуществляется восстановление (регенерация) газового состава крови.
Лимфатическая система. Второй транспортной системой организма
является сеть лимфатических сосудов. Лимфа практически не участвует в
транспорте кислорода, но имеет большое значение для распределения по организму питательных веществ (особенно – липидов), а также для защиты организма от проникновения чужеродных тел и опасных микроорганизмов.
Лимфатические сосуды по своему устройству похожи на вены, они также
имеют внутри себя клапаны, обеспечивающие однонаправленный ток жидкости. На пути лимфатических сосудов, особенно в местах их слияния, образуются лимфатические узлы, выполняющие главным образом защитные (иммунные) функции.
7. Сердце: строение и его возрастные особенности
Главный насос кровеносной системы – сердце – представляет собой
мышечный мешок, разделенный на 4 камеры: два предсердия и два желудочка. Правая и левая половины сердца между собой не соединены, поэтому в
правой половине сердца всегда находится «венозная», т.е. бедная кислородом
37
кровь, а в левой – «артериальная», насыщенная кислородом. Выход из правого (легочная артерия) и левого (аорта) желудочков закрыт сходными по конструкции полулунными клапанами. Они не позволяют крови из этих крупных
выходящих сосудов возвращаться в сердце в период его расслабления.
Формирование сердечно-сосудистой системы у плода начинается очень
рано – уже на 3-й неделе после зачатия появляется группа клеток, из которых
впоследствии формируется сердечная мышца.
Стенка сердца состоит из трех слоев: внутренняя поверхность полости
сердца выстлана эндокардом, средний слой миокард, наружный слой, защищающий сердце от внешних воздействий перикард. Расположено сердце с
левой стороны грудной клетки (хотя в отдельных случаях бывает и иное его
расположение) «верхушкой» вниз.
Масса сердца у взрослого человека составляет 0,5 % от массы тела, т.е.
250–300 г у мужчин и около 200 г у женщин. У детей относительные размеры
сердца немного больше – примерно 0,7 % от массы тела. Сердце в целом увеличивается пропорционально увеличению размеров тела. За первые 8 мес. после рождения масса сердца возрастает вдвое, к 3 годам – втрое, к 5 годам – в 4
раза, а к 16 годам – в 11 раз по сравнению с массой сердца новорожденного.
У мальчиков сердце обычно несколько больше, чем у девочек; лишь в период
полового созревания начавшие созревать раньше девочки имеют более крупное сердце (инфаркт миокарда – омертвение части мышечных волокон).
8. Сердечный цикл
Сердце сокращается ритмично: сокращения отделов сердца (систола)
чередуются с их расслаблением (диастолой). Период, охватывающий одно
сокращение и одно расслабление сердца, называют сердечным циклом. В состоянии относительного покоя сердце взрослого человека сокращается примерно 75 раз в минуту. Это значит, что весь цикл продолжается около 0,8 с.
Каждый сердечный цикл состоит из трех фаз:
1) систола предсердий (длится 0,1 с);
2) систола желудочков (длится 0,3 с);
3) общая пауза (0,4 с).
При большой физической нагрузке сердце сокращается чаще, чем 75
раз в минуту, продолжительность общей паузы при этом уменьшается. Прибор, предназначенный для регистрации электрической активности сердца, называется электрокардиографом, а записываемая им кривая – электрокардиограммой (ЭКГ).
9. Функциональная оценка работы сердечно-сосудистой системы
Наиболее доступной и срочной оценкой сердечно-сосудистой системы
является частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (АД)
систолическое (САД) и диастолическое (ДАД), систолический или ударный
объем крови (СО, МОК), пульсовое давление (ПД) и функциональные пробы.
38
Частота сердечных сокращений (ЧСС) – колебания объема сосудов,
обусловленные изменением кровенаполнения и давления в них в течение
полного сердечного цикла. Частота сердечных сокращений зависит от объективных и субъективных факторов: возраст, пол, условия окружающей среды,
функциональное состояние, положение тела и нагрузки. У новорожденных
детей частота пульса значительно выше, чем у взрослых. Даже в условиях
спокойного сна она составляет в первые месяцы жизни 130–140 уд/мин, снижаясь к концу 1 года жизни до 120 уд/мин. У детей дошкольного возраста
нормальная величина пульса составляет 95 уд/мин, у младших школьников –
85–90 уд/мин. К подростковому возрасту показатель пульса снижается до 80
уд/мин, а у юношей становится таким же, как у взрослых, – 72–75 уд/мин.
При возбуждении симпатических нервов частота сердечных сокращений возрастает – это явление носит название тахикардия. При возбуждении блуждающих нервов ЧСС уменьшается – брадикардия.
Другим параметром сердечно-сосудистой системы является артериальное давление (АД). В практической деятельности проводится измерение артериального давления при помощи надувания манжеты (непрямой метод). Величина кровяного давления зависит главным образом от систолического объема крови и диаметра сосудов. Повышение АД называется гипертонией, понижение АД – гипотонией. При каждом сокращении сердца в артерии выбрасывается определенное количество крови, которое называют систолическим
или ударным объемом крови (СО). Этот показатель увеличивается с возрастом пропорционально увеличению размеров сердца, у детей от 5 до 16 лет эта
величина возрастает с 25 до 62 мл.
Произведение величин ударного выброса и частоты пульса показывает
количество крови, проходящей через сердце за 1 мин, и называется минутным объемом крови (МОК). Величина МОК у спортсменов также бывает в
2,5–3 раза выше, особенно при нагрузках, требующих предельного напряжения окислительных систем в мышцах и соответственно транспортных систем
организма
Давление в артериях неодинаково в различных фазах сердечного цикла.
Оно наибольшее во время систолы и называется систолическим или максимальным давлением (САД). Во время диастолы давление крови наименьшее,
оно называется диастолическим (ДАД) или минимальным давлением.
Разница между систолическим и диастолическим давлением получила
название пульсового давления (ПД). Оно является важным показателем функционального состояния сердечно-сосудистой системы.
Физическое развитие организма сопровождается изменениями в деятельности сердечно-сосудистой системы в состоянии относительного покоя и
разными ее реакциями на физические нагрузки (табл. 4). Функциональные
возможности сердечно-сосудистой системы каждого индивидуума можно определить с помощью специальных дозированных нагрузок.
39
Таблица 4
Возрастные показатели кровяного давления (в мм рт. ст.)
Возраст
1–10 дней
11 дней – 6 мес
7 мес – 2 года
13–14 лет
15–17 лет
18–20 лет
20–30 лет
70 лет
Систолическое давление
60–89
70–109
70–129
106
116
117
120
136
Диастолическое давление
30–54
40–74
40–79
64
67
69
72
78
Для измерения кровяного давления используют простой прибор, состоящий из манжеты, манометра и фонендоскопа.
Контрольные вопросы
1. Назовите основные функции крови?
2. Какие форменные элементы крови вы знаете ?
3. Что такое лейкоцитарная формула?
4. Дайте характеристику СОЭ?
5. Каковы основные функции гемоглобина?
6. Понятие о группах крови.
7. Что такое резус-фактор и резус-конфликт?
8. Что включает в себя сердечно-сосудистая система?
9. В чем основные отличия большого и малого кругов кровообращения?
10. Строение сердца. Каковы основные свойства сердечной мыш-цы?
11. Что такое сердечный цикл?
12. Каковы основные показатели работы сердца (ЧСС, МОК, СО)?
13. Что такое артериальное давление? Понятие о гипо- и гиперто-нии?
14. Каковы основные особенности роста и развития ССС у подрост-ков?
ЛЕКЦИЯ 5
СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
План лекции
1. Сущность и значение дыхания для организма
2. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха
3. Строение органов дыхания и их функции
4. Дыхательный цикл. Возрастные особенности органов дыхания
40
5. Легочные объемы. Легочная вентиляция
6. Гигиенические нормы воздушно-теплового режима
1. Сущность и значение дыхания для организма
Дыхание это неотъемлемый признак жизни. Дыхание – сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови. Таким образом, значения дыхания состоит в поддержании в организме оптимального уровня окислительно-восстановитель-ных процессов.
В процессе дыхания принято различать три звена: внешнее, или легочное, дыхание, транспорт газов кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание.
Внешнее дыхание – это газообмен между организмом и окружающим
его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание может быть разделено на два
этапа – обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом и газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом. Внешнее
дыхание осуществляется за счет активности аппарата внешнего дыхания.
Аппарат внешнего дыхания включает в себя дыхательные пути, легкие,
плевру, скелет грудной клетки и ее мышцы, а также диафрагму. Основной
функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа. О функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания можно судить по ритму, глубине,
частоте дыхания, по величине легочных объемов, по показателям поглощения
кислорода и выделения углекислого газа и т. д.
Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью
парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода
от легких к тканям, углекислого газа от клеток к легким.
Внутреннее или тканевое дыхание также может быть разделено на два
этапа. Первый этап – обмен газов между кровью и тканями. Второй – потребление кислорода клетками и выделение ими углекислого газа (клеточное дыхание).
2. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха
Человек дышит атмосферным воздухом, который имеет следующий состав: 20,94% кислорода, 0,03% углекислого газа, 79,03% азота. В выдыхаемом
воздухе обнаруживается 16,3% кислорода, 4% углекислого газа, 79,7% азота.
Состав выдыхаемого воздуха непостоянен и зависит от интенсивности
обмена веществ, а также от частоты и глубины дыхания. Стоит задержать дыхание или сделать несколько глубоких дыхательных движений, как состав
выдыхаемого воздуха изменяется. Сравнение состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха служит доказательством существования внешнего дыхания.
Альвеолярный воздух по составу отличается от атмосферного, что
вполне закономерно. В альвеолах происходит обмен газов между воздухом и
кровью, при этом в кровь диффундирует кислород, а из крови – углекислый
газ. В результате в альвеолярном воздухе резко уменьшается содержание ки41
слорода и возрастает количество углекислого газа. Процентное содержание
отдельных газов в альвеолярном воздухе: 14,2–14,6% кислорода, 5,2–5,7% углекислого газа, 79,7–80% азота. Альвеолярный воздух отличается по составу
и от выдыхаемого воздуха. Это объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит смесь газов из альвеол и вредного пространства. В дыхательных путях газообмен не происходит, и состав воздуха не меняется. Пространство,
заключенное в этих дыхательных путях называется мертвым, или вредным.
При спокойном дыхании объем воздуха в мертвом пространстве составляет
140–150 мл.
3. Строение органов дыхания и их функции
При дыхании с закрытым ртом воздух поступает в носовую полость.
Полость носа делится носовой перегородкой пополам. В каждой половине
имеется по три носовые раковины – верхняя, средняя и нижняя. Они образуют три носовых хода: верхний – под верхней раковиной, средний – под средней раковиной и нижний – между нижней раковиной и дном носовой полости. В носовую полость открывается носослезный канал, по которому выводится избыток слез.
К носовой полости прилегают придаточные полости, или пазухи, соединенные с ней отверстиями: верхнечелюстная, или гайморова (находится в
теле верхней челюсти), клиновидная (в клиновидной кости), лобная (в лобной
кости) и решетчатый лабиринт (в решетчатой кости).
Носоглотка является верхним отделом глотки, который проводит воздух из носовой полости в гортань, прикрепленную к подъязычной кости. Гортань составляет начальную часть собственно дыхательной трубки, продолжающейся в трахею, и одновременно функционирует как голосовой аппарат.
Она состоит из трех непарных и трех парных хрящей, соединенных связками.
К непарным относятся щитовидный, перстневидный и надгортанный хрящи,
к парным – черпаловидные, рожковидные и клиновидные.
Голосовые связки располагаются в сагиттальном направлении от внутреннего угла соединения пластинок щитовидного хряща В состав истинных
голосовых связок входят внутренние щиточерпаловидные мышцы. Между
степенью натяжения голосовых связок и давлением воздуха из легких устанавливается определенное соотношение: чем сильнее смыкаются связки, тем
сильнее давит на них выходящий из легких воздух. Эта регуляция осуществляется мышцами гортани и имеет значение для образования звуков.
При глотании вход в гортань закрывается надгортанником. В слизистой
оболочке гортани расположены разнообразные рецепторы, воспринимающие
тактильные, температурные, химические и болевые раздражения; они образуют две рефлексогенные зоны.
Трахея в грудной полости делится на два бронха – правый и левый, каждый из которых, многократно разветвляясь, образует так называемое бронхиальное дерево. Мельчайшие бронхи – бронхиолы на концах расширяются в
слепые пузырьки – легочные альвеолы. Совокупность альвеол и образует
42
ткань легких.
Легкие – парные дыхательные органы, расположенные в герметически
замкнутой грудной полости. Их воздухоносные пути представлены носоглоткой, гортанью, трахеей.
Слизистая оболочка трахеи и бронхов покрыта многослойным мерцательным эпителием, реснички которого колеблются по направлению к ротовой полости. Кроме того, слизистая оболочка содержит многочисленные железы, выделяющие слизь. Слизь увлажняет вдыхаемый воздух. Благодаря наличию носовых раковин и густой сети капилляров в слизистой оболочке, а
также мерцательному эпителию, воздух, поступающий в дыхательные пути,
прежде чем достигнуть легких, согревается, увлажняется и в значительной
степени очищается от механических примесей (частичек пыли).
Строение легких обеспечивает выполнение ими дыхательной функции.
Тонкая стенка альвеол состоит из однослойного эпителия, легко проходимого
для газов. Наличие эластических элементов и гладких мышечных волокон
обеспечивает быстрое и легкое растяжение альвеол, благодаря чему они могут вмещать большие количества воздуха. Каждая альвеола покрыта густой
сетью капилляров, на которые разветвляется легочная артерия. Оба легких
содержат 300–400 млн. микроскопических альвеол, благодаря большому количеству альвеол образуется громадная дыхательная поверхность. У человека
массой 70 кг во время вдоха дыхательная поверхность легких равна 80–100
м2, при выдохе – 40–50 м2.
Кроме дыхательной функции легкие осуществляют регуляцию водного
обмена, участвуют в процессах теплорегуляции, являются депо крови. В легких разрушаются тромбоциты и некоторые факторы свертывания крови.
Каждое легкое покрыто снаружи серозной оболочкой – плеврой, состоящей из двух листков: пристеночного и легочного (висцерального). Между
листками плевры имеется узкая щель, заполненная серозной жидкостью –
плевральная полость. Давление в плевральной полости в норме отрицательное. В норме полости нет, однако она может возникнуть, если листки плевры
будут раздвинуты экссудатом, образующимся при некоторых патологических
состояниях, или же воздухом, например, при травме грудной клетки (пневмоторакс, гидроторакс).
Расправление и спадение легочных альвеол, а также движение воздуха
по воздухоносным путям сопровождается возникновением дыхательных шумов, которые можно исследовать методом выслушивания (аускультации).
4. Дыхательный цикл. Возрастные особенности органов дыхания
Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы.
Обычно вдох короче выдоха. Длительность вдоха у взрослого человека от 0,9
до 4,7 с, длительность выдоха – 1,2–6 с. Дыхательная пауза – непостоянная
составная часть дыхательного цикла. Она различна по величине и даже может
отсутствовать.
Дыхательные движения совершаются с определенным ритмом и часто43
той, которые определяют по числу экскурсий грудной клетки в 1 мин. У
взрослого человека частота дыхательных движений составляет 12–18 в 1 мин.
У детей дыхание поверхностное и поэтому более частое, чем у взрослых. Так,
новорожденный дышит около 60 раз в мин., 5-летний ребенок – 25 раз в 1
мин. В любом возрасте частота дыхательных движений меньше количества
сердечных сокращений в 4–5 раз.
Глубину дыхательных движений определяют по амплитуде экскурсий
грудной клетки и с помощью специальных методов, позволяющих исследовать легочные объемы.
На частоту и глубину дыхания влияют многие факторы, в частности
эмоциональное состояние, умственная нагрузка, изменение химического состава крови, степень тренированности организма, уровень и интенсивность
обмена веществ. Чем чаще и глубже дыхательные движения, тем больше кислорода поступает в легкие и соответственно большее количество углекислого газа выводится.
Редкое и поверхностное дыхание может привести к недостаточному
снабжению клеток и тканей организма кислородом. Это в свою очередь сопровождается снижением их функциональной активности. В значительной
степени изменяется частота и глубина дыхательных движений при патологических состояниях, особенно при заболеваниях органов дыхания.
Механизм вдоха. Вдох (инспирация) совершается вследствие увеличения объема грудной клетки
В зависимости от преимущественного участия в акте вдоха мышц грудной клетки и диафрагмы различают грудной, или реберный, и брюшной, или
диафрагмальный, тип дыхания. У мужчин преобладает брюшной тип дыхания, у женщин – грудной.
В некоторых случаях, например, при физической работе, при одышке, в
акте вдоха могут принимать участие так называемые вспомогательные мышцы – мышцы плечевого пояса и шеи.
При вдохе легкие пассивно следуют за увеличивающейся в размерах
грудной клеткой.
Механизм выдоха. Выдох (экспирация) осуществляется в результате
расслабления наружных межреберных мышц и поднятия купола диафрагмы.
При этом грудная клетка возвращается в исходное положение и дыхательная
поверхность легких уменьшается. Сужение воздухоносных путей в области
голосовой щели обусловливает медленный выход воздуха из легких. В начале
фазы выдоха давление в легких становится на 0,40–0,53 кПа (3–4 мм рт. ст.)
выше атмосферного, что облегчает выход воздуха из них в окружающую среду.
5. Легочные объемы. Легочная вентиляция
Для исследования функционального состояния аппарата внешнего дыхания как в клинической практике, так и в физиологических лабораториях
широко используют определение легочных объемов.
44
Различают четыре положения грудной клетки, которым соответствуют
четыре основных объема легких: дыхательный, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха и остаточный объем.
Дыхательный объем – количество воздуха, которое человек вдыхает и
выдыхает при спокойном дыхании.
Резервный объем вдоха – количество воздуха, которое может быть введено в легкие, если вслед за спокойным вдохом произвести максимальный
вдох. Резервный объем выдоха – тот объем воздуха, который удаляется из
легких, если вслед за спокойным вдохом и выдохом произвести максимальный выдох. Он составляет 1,5*103–2*103 м3 (1500–2000 мл). Резервный объем
выдоха определяет степень постоянного растяжения легких.
Остаточный объем – это объем воздуха, который остается в легких после максимально глубокого выдоха.
Дыхательный объем, резервные объемы вдоха и выдоха составляют так
называемую жизненную емкость легких.
Жизненная емкость легких (показатель внешнего дыхания) – самое глубокое дыхание, на которое способен данный человек Она определяется тем
количеством воздуха которое может быть удалено из легких, если после максимального вдоха сделать максимальный выдох.
Жизненная емкость легких у мужчин молодого возраста составляет 3,5–
4,8 л, у женщин 3–3,5 л. Показатели жизненной емкости легких изменчивы.
Они зависят от пола, возраста, роста, массы, положения тела, состояния дыхательных мышц, уровня возбудимости дыхательного центра и других факторов.
Частота и глубина дыхания может оказать значительное влияние на
циркуляцию воздуха в легких во время дыхания или на легочную вентиляцию.
Легочная вентиляция – количество воздуха, обмениваемое в 1 мин. За
счет легочной вентиляции обновляется алъвеолярный воздух и в нем поддерживается парциальное давление кислорода и углекислого газа на таком уровне, который обеспечивает нормальный газообмен. Легочную вентиляцию определяют путем умножения дыхательного объема на число дыхании в 1 мин.
(минутный объем дыхания.). У взрослого человека в состоянии относительного физиологического покоя легочная вентиляция составляет 6–8 л в 1 мин.
Определение минутного объема дыхания имеет диагностическое значение.
Легочные объемы могут быть определены с помощью специальных
приборов – спирометра и спирографа. Спирографический метод позволяет
графически регистрировать величины легочных объемов.
6. Гигиенические нормы воздушно-теплового режима
Воздушно-тепловой режим. Температура и другие характеристики воздуха в рабочем помещении во многом определяют как психофизиологическое
состояние человека (ощущение комфорта, работоспособность, темп нарастания утомления и т.д.), риск ухудшения здоровья. Помимо углекислого газа,
45
который выдыхает каждый человек, организм выбрасывает в воздух еще более 200 химических соединений – антропогенных веществ, в том числе метан,
этан, уксусную и муравьиную кислоты, а также аммиак, ацетон, метиловый и
этиловый спирт, сероводород, меркаптан, хлорсодержащие соединения и
бензол. Часть этих «воздушных отходов» гигиенисты именуют антропотоксинами – человеческими ядами. Они обладают токсическими, аллергизирующими свойствами и раздражающим действием, неприятны по органолептическим свойствам. Поскольку наблюдается рост числа детей с аллергиями, внимание к проблемам воздушно-теплового режима в помещениях школы во
время проведения занятий должно быть особенно пристальным.
Обеспечить оптимальные микроклиматические условия помещений
можно только при наличии в здании эффективных систем вентиляции и отопления, правильной их эксплуатации. В школах применяются две системы
вентиляции: неорганизованный местный приток воздуха через форточки,
фрамуги и канальная система вытяжки с естественным и механическим побуждением (вытяжная вентиляция и организованный приток свежего воздуха
в двух вариантах – децентрализованный с неподогретым воздухом и централизованный с подогретым воздухом).
В течение урока температура в классе может повышаться на 3–4°, что
само по себе ухудшает условия для проведения занятий. Резко ухудшается и
качество воздуха. Поэтому на каждой перемене учителю необходимо интенсивно проветривать классное помещение в отсутствии детей, контролируя
температуру воздуха термометром. Критерием полного воздухообмена являются снижение температуры воздуха на 2–3° и его субъективно ощущаемая
свежесть.
Тепловой комфорт школьников обеспечивается при температуре воздуха в учебных помещениях +18–20°С. При температуре +16–17°С и +21–22°С
возникает умеренное напряжение терморегуляции. Если это происходит эпизодически, то считается допустимым и даже целесообразным для детей, потому что способствует тренировке терморегуляционной системы. Нахождение учащихся только в комфортных условиях задерживает возрастное становление этой системы, что, в свою очередь, является фактором риска, снижающим неспецифическую устойчивость к простудным заболеваниям.
Оптимальные параметры влажности, определяемые показаниями психрометра в зоне дыхания, составляют 30–50% (допустимо 25–60%).
Контрольные вопросы
1. Что такое дыхание? Из каких этапов оно состоит?
2. Общий план строения дыхательной системы?
3. Каковы основные типы дыхания?
4. Каковы основные характеристики работы дыхательной системы?
5. Что такое ЧД, ДО, МОД?
6. Понятие о легочных объемах. Что такое ЖЕЛ? ДЖЕЛ?
7. Каковы возрастные особенности дыхательной системы?
46
ЛЕКЦИЯ 6
ФИЗИОЛОГИЯ ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
План лекции
1. Строение пищеварительного канала
2. Особенности пищеварения в желудке
3. Пищеварение в кишечнике
4. Характеристика обменных процессов
1. Строение пищеварительного канала
Пищеварительный канал состоит из системы органов, которые производят механическую и химическую обработку пищи и ее всасывание. У человека пищеварительный канал имеет вид трубки длиной 8–10 м. Стенка пищеварительной трубки состоит из трех слоев: внутреннего (слизистой оболочки), среднего (мышечной оболочки) и наружного (соединительно-тканной,
или серозной, оболочки).
В пищеварительном канале различают следующие отделы:
а) ротовая полость;
б) глотка;
в) пищевод;
г) желудок;
д) тонкий кишечник; в него входят три переходящих друг в друга отдела: двенадцатиперстная кишка, тощая кишка и подвздошная кишка;
е) толстый кишечник – образованный слепой кишкой, частями ободочной кишки (восходящей, поперечной, нисходящей и сигмообразной кишками)
и прямой кишкой.
В полость пищеварительного канала поступают пищеварительные соки,
образуемые железами.
Переваривание пищи начинается в ротовой полости, где происходит
механическое раздробление и измельчение пищи при ее пережевывании. В
ротовой полости помещаются язык и зубы. Язык – подвижный мышечный орган, покрытый слизистой оболочкой, богато снабженный сосудами и нервами.
Язык передвигает пищу в процессе жевания, служит органом вкуса и речи.
Зубы измельчают пищу; кроме того, они принимают участие в формировании звуков речи. По функции и форме различают резцы, клыки, малые и
большие коренные зубы. У взрослого человека 32 зуба: в каждой половине
верхней и нижней челюстей развиваются 2 резца, 1 клык, 2 малых коренных и
3 больших коренных зуба.
Зубы закладываются еще в утробном периоде и развиваются в толще
челюсти. У ребенка на 6–8 месяце жизни начинают прорезываться молочные,
47
или временные, зубы. В течение второго года жизни, а иногда и в начале
третьего заканчивается прорезывание всех 20 молочных зубов.
В 6–7 лет молочные зубы начинают выпадать, и на смену им постепенно растут постоянные зубы. Причиной смены зубов является рост челюстей.
Измельченная механически пища в полости рта смешивается со слюной. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных
желез: околоушные, поднижнечелюстные, подъязычные.
В слюне содержится фермент амилаза, расщепляющий полисахариды
до мальтазы и глюкозы. Белок слюны муцин делает слюну клейкой. Благодаря
муцину пропитанная слюной пища легче проглатывается. В составе слюны
есть вещество белковой природы – лизоцим, обладающий бактерицидным
действием.
С возрастом количество отделяющейся слюны увеличивается; наиболее
значительные скачки отмечаются у детей от 9 до 12 месяцев и от 9 до 11 лет.
Всего в сутки у детей отделяется до 800 куб. см слюны.
2. Особенности пищеварения в желудке
Желудок – наиболее расширенная часть пищеварительной системы. Он
имеет вид изогнутого мешка, вмещающего до 2 л пищи.
Расположен желудок в брюшной полости асимметрично: большая его
часть находится слева, а меньшая – справа от срединной плоскости тела. В
желудке различают вход (кардиальная часть), дно (фундальная часть) и выход
(пилорическая, или привратниковая, часть). Привратник открывается в двенадцатиперстную кишку.
Изнутри желудок выстлан слизистой оболочкой, образующей множество складок. В толще слизистой оболочки находятся железы, которые вырабатывают желудочный сок.
Желудочный сок человека – бесцветная жидкость кислой реакции, в состав которой входят соляная кислота (0,5%), ферменты, минеральные вещества и слизи. Последние предохраняют слизистую оболочку желудка от механических и химических повреждений. Соляная кислота убивает бактерии, попадающие в желудок, и способствует активированию пищеварительного фермента пепсина. За сутки у взрослого человека отделяется 1,2–2 л желудочного
сока.
В состав желудочного сока входят два фермента – пепсин, липаза и химозин. Пепсин расщепляет белки до альбумоз и пептонов. Химозин, или сычужный фермент, вызывает створаживание молока в желудке, а фермент липаза расщепляет жиры.
В желудке пища задерживается от 4 до 11 ч и подвергается не только
химической обработке с помощью желудочного сока, но и механическому
воздействию.
Желудок грудных детей имеет скорее горизонтальное положение и расположен почти весь в левом подреберье. Только когда ребенок начинает стоять и ходить, его желудок занимает более вертикальное положение.
48
Мышечный слой желудка у детей развит слабо, особенно в области дна.
В 4–6 лет у детей наблюдается относительно низкое содержание соляной кислоты в желудочном соке, это ведет к снижению его противомикробных
свойств, что проявляется в склонности детей к желудочно-кишечным заболеваниям.
Секреторную активность желез желудка регулирует блуждающий нерв.
Желудочный сок выделяется не только при раздражении рецепторов ротовой
полости, но и на запах, вид пищи. Также он выделяется ко времени приема
пищи.
У грудного ребенка желудок освобождается от пищи при грудном
вскармливании через 2,5–3 ч, при питании коровьим молоком – через 3–4 ч,
пища, содержащая значительные количества белков и жиров, задерживается в
желудке 4,5–6,5 ч.
3. Пищеварение в кишечнике
Содержимое желудка в виде пищевой кашицы, пропитанной кислым
желудочным соком, частично переварившееся мышечными сокращениями
его стенок, перемещается к выходной его части (пилорическому отделу) и дозирование проходит из желудка в начальный отдел тонкого кишечника – двенадцатиперстную кишку. Внутрь двенадцатиперстной кишки открывается
общий желчный проток печени и проток поджелудочной железы.
В двенадцатиперстной кишке происходит наиболее интенсивное и полное переваривание пищевой кашицы. Под действием сока поджелудочной
железы, желчи и кишечного сока белки, жиры и углеводы перевариваются
так, что становятся легкодоступными для всасывания и усвоения организмом.
Чистый поджелудочный сок – бесцветная, прозрачная жидкость щелочной реакции. Кишечный сок содержит ферменты трипсин расщепляющий
белковые вещества до аминокислот, липазу активируется желчью и, действуя
на жиры, превращает их в глицерин и жирные кислоты., амилазу и мальтазу
превращают сложные углеводы в моносахариды типа глюкозы..
Двенадцатиперстная кишка продолжается в тощий отдел тонкого кишечника, а последний – в подвздошную кишку. Длина тонкой кишки у взрослого человека – 5–6 м. Внутренняя оболочка тонкой кишки слизистая и имеет
множество выростов, или ворсинок (около 4 млн. у взрослого человека). Ворсинки значительно увеличивают всасывающую поверхность тонкого кишечника.
В стенках тонкого кишечника имеются продольные и кольцевые мышцы, сокращения которых вызывают маятникообразные и перистальтические
движения, что улучшает контакт пищевой кашицы с пищеварительными соками и способствует перемещению содержимого тонкой кишки в толстую
кишку. Длина толстой кишки – 1,5–2 м. Это самый широкий отдел кишечника. В толстой кишке различают слепую кишку с червеобразным отростком
(аппендикс), ободочную кишку и прямую кишку.
В толстой кишке ферментативная обработка пищи весьма незначитель49
на. Здесь происходит процесс интенсивного всасывания воды, в результате
чего в конечных ее отделах формируется кал, который и выводится из организма. В толстой кишке живут многочисленные симбиотические бактерии,
они расщепляют растительную клетчатку и синтезируют витамин
У взрослых кишечник относительно короче, чем у детей: длина кишечника у взрослого человека превышает длину его тела в 4–5 раз, у грудного ребенка – в 6 раз. Особенно интенсивно кишечник растет в длину от 1 до 3 лет
из-за перехода от молочной пищи к смешанной и от 10 до 15 лет.
Мышечный слой кишечника и его эластические волокна развиты у детей слабее, чем у взрослых. В связи с этим перистальтические движения у детей происходят слабее. Пищеварительные соки кишечника уже в первые дни
жизни ребенка содержат все основные ферменты, обеспечивающие процесс
пищеварения.
Рост и развитие поджелудочной железы продолжается до 11 лет, наиболее интенсивно она растет в возрасте от 6 месяцев до 2 лет.
Печень у детей относительно больше, чем у взрослых. В 8–10 месяцев
ее масса удваивается. Особенно интенсивно печень растет в 14–15 лет, достигая массы 1300–1400 г. Желчеотделение отмечается уже у трехмесячного
плода. С возрастом желчеотделение усиливается.
4. Характеристика обменных процессов
Обмен веществ и энергии — основа процессов жизнедеятельности организма. В организме человека, в его органах, тканях, клетках идет непрерывный процесс синтеза, т.е. образования сложных веществ из более простых. Одновременно с этим происходит распад, окисление сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма.
Для непрерывного обновления, построения новых клеток организма,
работы его органов и систем — сердца, желудочно-кишечного тракта, дыхательного аппарата, почек и другого, для совершения человеком работы нужна
энергия. Эту энергию человек получает при распаде и окислении в процессе
обмена веществ. Следовательно, питательные вещества, поступающие в организм, служат не только строительным материалом, но и источником энергии,
необходимой для нормальной жизнедеятельности организма.
Таким образом, под обменом веществ понимают совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт и до образования конечных продуктов распада, выделяемых
из организма.
Обмен веществ, или метаболизм, включает два противоположных процесса, протекающих в определенной последовательности. Анаболизмом называют совокупность реакций биологического синтеза, требующих затрат энергии. К анаболическим процессам относятся биологический синтез белков,
жиров, липоидов, нуклеиновых кислот. Анаболизм создает основу для непрерывного обновления износившихся структур.
50
Энергия для анаболических процессов поставляется реакциями катаболизма, при которых происходит расщепление молекул сложных органических
веществ с освобождением энергии. Конечными продуктами катаболизма являются вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, мочевая кислота и др. Эти
вещества недоступны для дальнейшего биологического окисления в клетке и
удаляются из организма.
Процессы анаболизма и катаболизма неразрывно связаны.
Все процессы метаболизма катализируются и регулируются ферментами. Ферменты являются биологическими катализаторами, которые «запускают» реакции в клетках организма.
Главное значение в энергетическом обмене имеют реакции окисления и
восстановления.
Основными формами обмена веществ в организме являются белки,
жиры, углеводы. Белки в обмене веществ занимают особое место. Они входят
в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма,
обеспечивают его рост. Ферменты, участвующие во всех этапах обмена веществ, являются белками.
В организме ребенка идут интенсивно процессы роста и формирования
новых клеток и тканей. Потребность в белке детского организма больше, чем
взрослого человека. Чем интенсивнее идут процессы роста, тем больше потребность в белке.
Слишком низкое количество белка в пище вызывает у ребенка ухудшение аппетита, нарушает кислотно-щелочное равновесие, усиливает выведение
азота с мочой и калом. Ребенку нужно давать оптимальное количество белка с
набором всех необходимых аминокислот, при этом важно, чтобы соотношение количества белков, жиров и углеводов в пище ребенка было 1:1:3; при
этих условиях азот максимально задерживается в организме.
Поступивший с пищей жир в пищеварительном тракте расщепляется на
глицерин и жирные кислоты, которые всасываются в основном в лимфу и
лишь частично в кровь.
Много жира в подкожной клетчатке, вокруг некоторых внутренних органов (например, почек), а также в печени и мышцах. Скопления жира могут
выполнять функции: например, подкожный жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жир предохраняет почку от ушибов и т.д.
Жир используется организмом как богатый источник энергии. При распаде 1 г жира в организме освобождается энергии в два с лишним раза больше, чем при распаде такого же количества белков или углеводов. Недостаток
жиров в пище нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к различным заболеваниям.
Конечные продукты обмена жиров — углекислый газ и вода.
В организме ребенка с первого полугодия жизни за счет жиров покрывается примерно на 50% потребность в энергии. Без жиров невозможна выработка общего и специфического иммунитета. Обмен жиров у детей неустой51
чив, при недостатке в пище углеводов или при усиленном их расходе быстро
истощаются депо жира.
Всасывание жиров у детей идет интенсивно. При грудном вскармливании усваивается до 90% жиров молока, при искусственном – 85-90%. У более
взрослых детей жиры усваиваются на 95-97%.
В течение жизни человек съедает около 10 т углеводов. Они поступают
в организм главным образом в виде крахмала. Расщепившись в пищеварительном тракте до глюкозы, углеводы всасываются в кровь и усваиваются клетками. Особенно богата углеводами растительная пища: хлеб, крупы,
овощи, фрукты. Продукты животного происхождения (за исключением молока) содержат мало углеводов.
Углеводы — главный источник энергии, особенно при усиленной мышечной работе. У взрослых людей больше половины энергии организм получает за счет углеводов. Конечные продукты обмена углеводов — углекислый
газ и вода. Углеводы обладают способностью быстро распадаться и окисляться. При сильном утомлении, при больших физических нагрузках прием нескольких граммов сахара улучшает состояние организма.
Углеводы имеют важное значение и в обмене веществ в центральной
нервной системе. При резком снижении количества сахара в крови отмечаются резкие расстройства деятельности нервной системы. Наступают судороги,
бред, потеря сознания, изменение деятельности сердца. Если такому человеку
ввести в кровь глюкозу или дать съесть обычный сахар, то через некоторое
время эти тяжелые симптомы исчезают.
Углеводы в детском организме служат не только основным источником
энергии, но и выполняют важную пластическую роль при формировании клеточных оболочек, вещества соединительной ткани. Участвуют углеводы и в
окислении кислых продуктов белкового и жирового обмена, чем способствуют поддержанию кислотно-щелочного равновесия в организме.
Все превращения веществ в организме совершаются в водной среде.
Вода и минеральные соли являются основной составной частью плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости.
Вода и минеральные соли входят в состав пищеварительных соков, что
определяет их значение для процессов пищеварения.
Вода у взрослого человека составляет примерно 65% массы тела, у детей — около 80%.
Потеря организмом воды приводит к очень тяжелым нарушениям. Например, при расстройстве пищеварения у грудных детей большую опасность
представляет обезвоживание организма, это влечет за собой судороги, потерю
сознания. Лишение человека воды на несколько дней смертельно.
Человеку в сутки нужно 2-2,5 л воды при нормальном пищевом режиме
и нормальной температуре окружающей среды.
Основные органы, удаляющие воду из организма, — почки, потовые
железы, легкие и кишечник. Почками за сутки из организма удаляется 1,2-1,5
л воды в составе мочи. Потовыми железами через кожу в виде пота удаляется
500-700 куб. см воды в сутки. Через кишечник с калом выводится в сутки
52
100-150 куб. см воды; при расстройстве деятельности кишечника может выводиться большее количество воды, что приводит к обеднению организма водой.
Суточная потребность в воде у годовалого ребенка 800 мл, в 4 года —
950-1000 мл, в 5-6 лет — 1200 мл, в 7-10 лет — 1350мл, в 11-14лет-1500мл.
С наличием минеральных веществ связано явление возбудимости и
проводимости в нервной системе. Минеральные соли обеспечивают ряд жизненно важных функций организма, таких как рост и развитие костей, нервных
элементов, мышц; определяют реакцию крови (рН), способствуют нормальной деятельности сердца и нервной системы; используются для образования
гемоглобина (железо), соляной кислоты желудочного сока (хлор); поддерживают определенное осмотическое давление.
С кальциевым и фосфорным обменом связаны рост костей, сроки окостенения хрящей и состояние окислительных процессов в организме. Железо
входит в состав гемоглобина крови.
Витамины входят в состав многих ферментов, что объясняет важную
роль витаминов в обмене веществ. Витамины способствуют действию гормонов, повышению сопротивляемости организма к неблагоприятным воздействиям внешней среды (инфекциям, действию высокой и низкой температуры и
т.д.). Они необходимы для стимулирования роста, восстановления тканей и
клеток после травм и операций.
В отличие от ферментов и гормонов большинство витаминов не образуются в организме человека. Главным их источником являются овощи,
фрукты и ягоды. Содержатся витамины также в молоке, мясе, рыбе. Витамины требуются в очень небольших количествах, но их недостача или отсутствие в пище нарушает образование соответствующих ферментов, что приводит
к заболеваниям — авитаминозам.
Все витамины делят на две большие группы: а) растворимые в воде; б)
растворимые в жирах. К водорастворимым витаминам относят группу витаминов В, витамины С и Р. К жирорастворимым витаминам — витамины А, и
А2, D, Е, К.
Контрольные вопросы
1. В чем сущность и значение пищеварения?
2. Какие ферменты содержатся в слюне?
3. Какие функции выполняет желудок? Желудочный сок и его ферменты?
4. Процесс пищеварения в тонком кишечнике?
5. Ферментативная обработка пищи в толстой кишке?
6. В каких отделах желудочно-кишечного тракта происходит всасывание белков, жиров, углеводов?
53
ЛЕКЦИЯ 7
НЕРВНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ СВОЙСТВА. ЦЕНТРАЛЬНАЯ
НЕРВНАЯ СИСТЕМА
План лекции
1. Значение и функциональная деятельность элементов нервной системы
2. Общий план строения нервной системы
3. Понятие о синапсах. Передача возбуждения в синапсах
4. Рефлекс и рефлекторная дуга
5. Принцип доминанты
6. Строение и функционирование спинного мозга
7. Структуры головного мозга
1. Значение и функциональная деятельность элементов нервной
системы
Координация физиологических и биохимических процессов в организме происходит посредством регуляторных систем: нервной и гуморальной.
Гуморальная регуляция осуществляется через жидкие среды организма –
кровь, лимфу, тканевую жидкость, нервная регуляция – посредством нервных
импульсов.
Главное назначение нервной системы заключается в обеспечении функционирования организма через восприятие и анализ разнообразных сигналов
из окружающей среды и от внутренних органов.
Нервный механизм регуляции функций организма более совершенен,
нежели гуморальный. Это, во-первых, объясняется быстротой распространения возбуждения по нервной системе (до 100–120 м/с), а во-вторых, тем, что
нервные импульсы приходят непосредственно к определенным органам. Однако следует иметь в виду, что вся полнота и тонкость приспособления организма к окружающей среде осуществляются при взаимодействии и нервных,
и гуморальных механизмов регуляции.
2. Общий план строения нервной системы
В нервной системе по функциональному и структурному принципу выделяют периферическую и центральную нервную систему.
Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга.
Головной мозг расположен внутри мозгового отдела черепа, а спинной мозг –
в позвоночном канале. На разрезе головного и спинного мозга различают участки темного цвета (серое вещество), образованные телами нервных клеток
(нейронов), и белого цвета (белое вещество), состоящие из скоплений нервных волокон, покрытых миелиновой оболочкой.
54
Периферическая часть нервной системы состоит из нервов, например
пучков нервных волокон, которые выходят за пределы головного и спинного
мозга и направляются к различным органам тела. К ней также относят любые
скопления нервных клеток вне спинного и головного мозга, такие как нервные узлы, или ганглии.
Нейрон (от греч. neuron – нерв) – основная структурная и функциональная единица нервной системы. Нейрон – это сложно устроенная высокодифференцированная клетка нервной системы, функцией которой является восприятие раздражения, переработка раздражения и передача его к различным
органам тела. Нейрон состоит из тела клетки, одного длинного маловетвящегося отростка – аксона и нескольких коротких ветвящихся отростков – дендритов.
Аксоны бывают различной длины: от нескольких сантиметров до 1–1,5
м. Конец аксона сильно ветвится, образуя контакты со многими клетками.
Дендриты – короткие сильноветвящиеся отростки. От одной клетки
может отходить от 1 до 1000 дендритов.
В зависимости от выполняемой функции нейроны делятся на три группы:
1. Воспринимающие, чувствительные или рецепторные несут нервные
импульсы в ЦНС к рефлекторному центру, отростки называют эффекторными или центростремительными нейронами.
2. Исполнительные или эффекторные, паередают нервные импульсы от
ЦНС по эффекторным или центробежным волокнам к органам и тканям.
3. Контактные или промежуточные, осуществляют связь между различными нейронами.
В различных отделах нервной системы тело нейрона может иметь различную величину (диаметром от 4 до 130 мкм) и форму (звездчатую, округлую, многоугольную). Тело нейрона покрыто мембраной, избирательно проницаемой в состоянии покоя, ионами калия, а при возбуждении – ионами натрия.
Возбуждение по дендритам передается от рецепторов или других нейронов к телу клетки, а по аксону сигналы поступают к другим нейронам или
рабочим органам.
3. Понятие о синапсах. Передача возбуждения в синапсах
В ЦНС нервные клетки связаны друг с другом по средствам синапсов.
Синапс (от греч. synapsis – соединение) называется специализированная
структура, обеспечивающая передачу нервного импульса с нервного волокна
на какую-либо клетку, а также с рецепторной клетки на нервное волокно (место контакта двух нейронов).
Аксоны большинства нейронов сильно ветвятся на конце и образуют
многочисленные окончания на телах нервных клеток и их дендритах, а также
на мышечных волокнах и на клетках желез. Количество синапсов на теле одного нейрона может достигать 100 и больше, а на дендритах одного нейрона –
55
нескольких тысяч. Одно нервное волокно может образовать более 10 тыс. синапсов на многих нервных клетках.
Синапс имеет сложное строение. Он образован двумя мембранами –
пресинаптической и постсинаптической, между которыми есть синаптическая
щель. Пресинаптическая часть синапса находится на нервном окончании,
постсинаптическая мембрана – на теле или дендритах нейрона, к которому
передается нервный импульс. В пресинаптической области всегда наблюдаются большие скопления митохондрий.
Возбуждение через синапсы передается химическим путем с помощью
особого вещества – посредника, или медиатора, находящегося в синаптических пузырьках, расположенных в пресинаптической мембране. В разных синапсах вырабатываются разные медиаторы. Чаще всего это ацетилхолин, адреналин или норадреналин.
Выделяют также особые синапсы тормозного действия. Полагают, что в
специализированных тормозящих нейронах, в нервных окончаниях аксонов
вырабатывается особый медиатор, оказывающий тормозящее воздействие на
последующий нейрон. В коре больших полушарий головного мозга таким медиатором считают гамма-аминомасляную кислоту. Гиперполяризация ведет к
возникновению тормозного постсинаптического потенциала, в результате чего наступает торможение.
На каждой нервной клетке расположено множество возбуждающих и
тормозящих синапсов, что создает условия для различных ответов на прошедшие сигналы.
4. Рефлекс и рефлекторная дуга
Основной формой деятельности нервной системы является рефлекс –
ответная реакция организма на внешнее или внутреннее воздействие, осуществляемая при участии ЦНС.
Совокупность структур, при помощи которых осуществляется рефлекс,
называется рефлекторной дугой.
Рефлекторная дуга состоит из 5 компонентов:
1. рецептор (специализированное образование, воспринимающее определенные воздействия внешней и внутренней среды, например, световые или
звуковые волны); (экстеро, интеро, проприорецепторы
2. афферентное (чувствительное) нервное волокно;
3. нервный центр;
4. эфферентное (двигательное) нервное волокно;
5. эффектор (исполнительный орган).
При наличии обратной связи рефлекторная дуга замыкается в рефлекторное кольцо, т.е. нервные импульсы вновь поступают в ЦНС и информируют ее о правильности ответа рабочего органа.
Биологическая роль рефлексов состоит в регуляции, контроле, координации функции внутренних органов и физиологических систем организма.
Нервный центр – группа нервных клеток, расположенных в различных
56
отделах ЦНС. Здесь происходит переработка поступивших нервных импульсов и переключение их на эфферентный нервный путь. Нервные центры легко
утомляемы в отличии от нервных волокон, они обладают:
Раздражимость. Раздражимостью называют способность живых систем под влиянием раздражителей переходить из состояния физиологического
покоя в состояние активности, т.е. к процессу движения, образования различных химических соединений.
Различают раздражители физические (температура, давление, свет,
звук), физико-химические (изменение осмотического давления, активной реакции среды, электролитного состава, коллоидного состояния) и химические
(химические вещества пищи, химические соединения, образующиеся в организме, – гормоны, продукты обмена веществ и т.п.).
Естественными раздражителями клеток, вызывающими их деятельность, являются нервные импульсы.
Возбудимость. Клетки нервной ткани, как и клетки мышечной ткани,
обладают способностью быстро отвечать на раздражение, поэтому такие
клетки получили название возбудимых. Способность клеток отвечать на воздействие внешних и внутренних факторов (раздражителей) называют возбудимостью. Мерой возбудимости является порог раздражения, т.е. та минимальная сила раздражителя, которая вызывает возбуждение.
Возбуждение способно распространяться из одной клетки в другую и
перемещаться из одного места клетки в другое.
Возбуждение характеризуется комплексом химических, функциональных, физико-химических, электрических явлений. Обязательным признаком
возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной
клеточной мембраны.
Наряду с процессом возбуждения существует процесс торможения.
Торможение проявляется ослаблением функции какого-либо органа, а также
лежит в основе процесса координации работы нервных центров (координация
двигательных актов, ходьба бег). Возбуждение и торможение не самостоятельные процессы, а две стадии единого нервного процесса, они всегда идут
друг за другом.
Если возникло возбуждение в определенной группе нейронов, то вначале оно распространяется на соседние нейроны, т.е. происходит иррадиация
нервного возбуждения. После этого вокруг группы возбужденных нейронов
возбудимость падает, и они приходят в состояние торможения.
5. Принцип доминанты
За счет координированной работы нервных центров осуществляется
приспособление организма к условиям существования. Установлен ряд общих закономерностей -принципов координации.
Принцип доминанты сформулирован А. А. Ухтомским. Этот принцип
играет важную роль в согласованной работе нервных центров. Доминанта –
временно господствующий очаг возбуждения в центральной нервной системе,
57
определяющий характер ответной реакции организма на внешние и внутренние раздражения.
Доминантный очаг возбуждения характеризуется следующими основными свойствами: 1) повышенной возбудимостью; 2) стойкостью возбуждения; 3) способностью к суммированию возбуждения; 4) инерцией – доминанта в виде следов возбуждения может длительно сохраняться и после прекращения вызвавшего ее раздражения.
Доминантный очаг возбуждения способен притягивать (привлекать) к
себе нервные импульсы от других нервных центров, менее возбужденных в
данный момент. За счет этих импульсов активность Доминанты еще больше
увеличивается, а деятельность других нервных центров подавляется.
Доминанты могут быть экзогенного и эндогенного происхождения. Экзогенная доминанта возникает под влиянием факторов окружающей среды.
Например, при чтении интересной книги человек может не слышать звучащую в это время по радио музыку.
Эндогенная доминанта возникает под влиянием факторов внутренней
среды организма, главным образом гормонов и других физиологически активных веществ. Например, при понижении содержания питательных веществ в крови, особенно глюкозы, происходит возбуждение пищевого центра,
что является одной из причин пищевой установки организма животных и человека.
Доминанта может быть инертной (стойкой), и для ее разрушения необходимо возникновение нового более мощного очага возбуждения.
Доминанта лежит в основе координационной деятельности организма,
обеспечивая поведение человека и животных в окружающей среде, эмоциональных состояний, реакций внимания. Формирование условных рефлексов и
их торможение также связано с наличием доминантного очага возбуждения.
6. Строение и функционирование спинного мозга
Спинной мозг представляет собой длинный тяж длиной (у взрослого
человека) около 45 см. Вверху он переходит в продолговатый мозг, внизу (в
районе I–II поясничных позвонков) спинной мозг суживается и имеет форму
конуса, переходящего в конечную нить. На месте отхождения нервов к верхним и нижним конечностям спинной мозг имеет шейное и поясничное утолщения. В центре спинного мозга проходит канал, идущий в головной мозг.
Спинной мозг разделен двумя бороздами (передней и задней) на правую и левую половину. Центральный канал окружен серым веществом, которое образует передние и задние рога. В грудном отделе между передними и задними
рогами располагаются боковые рога. Вокруг серого вещества расположены
пучки белого вещества в виде переднего, заднего и бокового канатиков. Серое вещество представлено скоплением нервных клеток, белое вещество состоит из нервных волокон. Через задние чувствительные корешки возбуждение передается с периферии в спинной мозг. Через передние двигательные
корешки возбуждение передается от спинного мозга к мышцам и другим ор58
ганам.
В сером веществе боковых рогов спинного мозга располагаются вегетативные ядра симпатической нервной системы. Основную массу белого вещества спинного мозга образуют нервные волокна проводящего пути спинного
мозга. Эти пути обеспечивают связь между различными частями центральной
нервной системы и образуют восходящие и нисходящие пути передачи импульсов.
Спинной мозг состоит из 31–33 сегментов: 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных и 1–3 копчиковых. Из каждого сегмента выходят передние и задние
корешки. Оба корешка по выходу из мозга сливаются и образуют спинномозговой нерв. От спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов.
Спинномозговые нервы смешанные, они образованы центростремительными
и центробежными волокнами. Спинной мозг покрыт тремя оболочками: твердой, паутинной и сосудистой.
Развитие спинного мозга. Развитие спинного мозга начинается раньше,
чем развитие других отделов нервной системы. У эмбриона спинной мозг уже
достигает значительных размеров, в то время как головной мозг находится на
стадии мозговых пузырей.
Длина спинного мозга у новорожденных составляет 14–16 см. Удвоение
его длины происходит к 10 годам. В толщину спинной мозг растет медленно.
В школьные годы у детей наблюдается увеличение размеров нервных клеток
спинного мозга.
Функции спинного мозга. Спинной мозг участвует в осуществлении
сложных двигательных реакций организма. В этом заключается рефлекторная функция спинного мозга. В сером веществе спинного мозга замыкаются
рефлекторные пути многих двигательных реакций, например коленный рефлекс (при постукивании по сухожилию четырехглавой мышцы бедра в области колена происходит разгибание голени в коленном суставе). Путь этого
рефлекса проходит через II–IV поясничные сегменты спинного мозга. У детей
на первых днях жизни коленный рефлекс вызывается очень легко, но проявляется он не в разгибании голени, а в сгибании. Это объясняется преобладанием тонуса мышц-сгибателей над разгибателями. У здоровых годовалых детей рефлекс возникает всегда, но выражен он слабее.
Спинной мозг иннервирует всю скелетную мускулатуру, кроме мышц
головы, которые иннервируются черепными нервами. В спинном мозге расположены рефлекторные центры мускулатуры туловища, конечностей и шеи,
а также многие центры вегетативной нервной системы: рефлексы мочеиспускания и дефекации, рефлекторного набухания полового члена (эрекция) и извержения семени у мужчин (эякуляция).
Проводящая функция спинного мозга. Центростремительные импульсы,
поступающие в спинной мозг через задние корешки, передаются по проводящим путям спинного мозга к вышележащим отделам головного мозга. В свою
очередь, из вышележащих отделов центральной нервной системы через спинной мозг поступают импульсы, меняющие состояние скелетной мускулатуры
и внутренних органов. Деятельность спинного мозга у человека в значитель59
ной степени подчинена координирующему влиянию вышележащих отделов
центральной нервной системы.
7. Структуры головного мозга
Головной мозг состоит из трех основных отделов – заднего, среднего и
переднего мозга, объединенных двусторонними связями.
Задний отдел включает продолговатый мозг, мост и мозжечок. Продолговатый мозг играет существенную роль в осуществлении жизненно важных
функций. В нем расположены скопления нервных клеток – центры регуляции
дыхания, сердечнососудистой системы и деятельности внутренних органов.
На уровне моста находятся ядра черепно-мозговых нервов. Через него проходят восходящие и нисходящие нервные пути, соединяющие вышележащие
отделы мозга с продолговатым и спинным. Позади моста расположен мозжечок, с функцией которого в основном связывают координацию движений,
поддержание позы и равновесия. В среднем мозге (мезенцефалон) в области
четверохолмия расположены первичные центры зрения и слуха, осуществляющие локализацию источника внешнего стимула. Эти центры находятся
под контролем вышележащих отделов мозга. Они играют важнейшую роль в
раннем онтогенезе, обеспечивая первичные формы сенсорного внимания.
В среднем мозге расположена так называемая сетчатая, или ретикулярная, формация. В ее состав входят переключательные клетки, аккумулирующие информацию от всех афферентных путей.
Передний отдел состоит из промежуточного мозга (диэнцефалон) и
больших полушарий.
Промежуточный мозг включает две основные структуры. Гипоталамус
– центр регуляции деятельности внутренних органов, эндокринной системы,
обмена веществ, температуры тела. Его восходящие влияния изменяют уровень активности корковых нейронных систем. Таламус – сложное полифункциональное образование, включающее релейные ядра, где переключается афферентация от органов чувств в соответствующие области коры больших полушарий, ассоциативные ядра, где эта афферентация взаимодействует и частично обрабатывается, и неспецифические ядра, через котрые проходят импульсные потоки из ретикулярной формации. Эти группы ядер связаны между собой и системой двусторонних связей с большими полушариями.
Основной структурой больших полушарий является новая кора, покрывающая их поверхность. В глубине больших полушарий расположена старая
кора – гиппокамп и различные крупные ядерные образования (базальные
ганглии), связанные с осуществлением психических функций.
Структуры разного уровня – гиппокамп, гипоталамус, некоторые ядра
таламуса и области коры объединяются в так называемую лимбическую систему мозга, являющуюся важной составной частью регуляторного контура
(система структур, оказывающих влияния на протекание нервных процессов).
Лимбическая система участвует в когнитивных, аффективных и мотивационных процессах.
60
В коре каждого из полушарий выделяют четыре доли – лобную, теменную, височную и затылочную (см. форзац). Каждая из них содержит функционально различные корковые области.
Проекционные сенсорные зоны, включающие первичные и вторичные
корковые поля, принимают и обрабатывают информацию определенной модальности от органов чувств противоположной половины тела (корковые
концы анализаторов по И.П. Павлову). К их числу относятся зрительная кора,
расположенная в затылочной доле, слуховая – в височной, соматосенсорная –
в теменной доле.
Двигательная кора каждого полушария, занимающая задние отделы
лобной доли, осуществляет контроль и управление двигательными действиями противоположной стороны тела. Основную часть поверхности коры
больших полушарий у человека составляют ассоциативные области коры
(третичные поля). На рисунке видно, как нарастает их удельный вес в филогенетическом ряду. Именно с этими областями связано формирование познавательной деятельности и психических функций; в ассоциативных областях
коры левого полушария выделяются поля, непосредственно связанные с осуществлением речевых процессов – центр Вернике в зад невисочной коре,
осуществляющий восприятие речевых сигналов, и центр Брока в нижних отделах лобной области коры, связанный с произнесением речи.
Это так называемая неспецифическая активирующая система мозга, которой принадлежит важная роль в регуляции уровня бодрствования и состояния непроизвольного внимания.
Передний отдел состоит из промежуточного мозга (диэнцефалон) и
больших полушарий.
Промежуточный мозг включает две основные структуры. Гипоталамус
– центр регуляции деятельности внутренних органов, эндокринной системы,
обмена веществ, темперауры тела. Его восходящие влияния изменяют уровень активности корковых нейронных систем. Таламус – сложное полифункциональное образование, включающее релейные ядра, где переключается афферентация от органов чувств в соответствующие области коры больших полушарий, ассоциативные ядра, где эта афферентация взаимодействует и частично обрабатывается, и неспецифические ядра, через которые проходят импульсные потоки из ретикулярной формации. Эти группы ядер связаны между собой и системой двусторонних связей с большими полушариями.
Контрольные вопросы
1. Значение центральной нервной системы.
2. Что является физиологической единицей нервной системы?
3. Строение нейрона и значение ого отдельных частей?
4. Понятие синапса в центральной нервной системе их значение?
5. Перечислите компоненты рефлекторной дуги?
6. Значение торможения в центральной нервной системе?
7. Какие функции выполняет спинной мозг?
61
8. Развитие головного мозга в постнатальном периоде?
9. Какие рефлекторные центры находятся в продолговатом мозге?
10. Какова роль ретикуляторной формации ствола мозга?
11. Перечислите основные функции мозжечка.
ЛЕКЦИЯ 8
НЕРВНАЯ СИСТЕМА И ЕЕ СВОЙСТВА. ФИЗИОЛОГИЯ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА
План лекции
1. Строение больших полушарий
2. Кора больших полушарий головного мозга
3. Базальные ганглии
4. Возрастные особенности развития головного мозга
5. Асимметрия полушарий головного мозга
6. Методы изучения активности головного мозга
1. Строение больших полушарий
Основной структурой больших полушарий является новая кора, покрывающая их поверхность. В глубине больших полушарий расположена старая
кора – гиппокамп и различные крупные ядерные образования (базальные
ганглии), связанные с осуществлением психических функций.
Структуры разного уровня – гиппокамп, гипоталамус, некоторые ядра
таламуса и области коры объединяются в так называемую лимбическую систему мозга, являющуюся важной составной частью регуляторного контура
(система структур, оказывающих влияния на протекание нервных процессов).
Лимбическая система участвует в когнитивных, аффективных и мотивационных процессах.
В коре каждого из полушарий выделяют четыре доли – лобную, теменную, височную и затылочную (см. форзац). Каждая из них содержит функционально различные корковые области.
Проекционные сенсорные зоны, включающие первичные и вторичные
корковые поля, принимают и обрабатывают информацию определенной модальности от органов чувств противоположной половины тела (корковые
концы анализаторов по И.П. Павлову). К их числу относятся зрительная кора,
расположенная в затылочной доле, слуховая – в височной, соматосенсорная –
в теменной доле.
Двигательная кора каждого полушария, занимающая задние отделы
лобной доли, осуществляет контроль и управление двигательными действиями противоположной стороны тела. Основную часть поверхности коры
62
больших полушарий у человека составляют ассоциативные области коры
(третичные поля). Именно с этими областями связано формирование познавательной деятельности и психических функций; в ассоциативных областях коры левого полушария выделяются поля, непосредственно связанные с осуществлением речевых процессов – центр Вернике в задневисочной коре, осуществляющий восприятие речевых сигналов, и центр Брока в нижних отделах
лобной области коры, связанный с произнесением речи.
2. Кора больших полушарий головного мозга
Полушария головного мозга состоят из подкорковых ганглиев и мозгового плаща, окружающих боковые желудочки. У взрослого человека масса
больших полушарий составляет около 80% массы головного мозга. Правое и
левое полушария разделены глубокой продольной бороздой. В глубине этой
борозды находится мозолистое тело, образованное нервными волокнами. Мозолистое тело соединяет левое и правое полушария.
Мозговой плащ представлен корой головного мозга, серым веществом
больших полушарий, которое образовано нервными клетками с отходящими
от них отростками и клетками нейроглии. Клетки ганглии выполняют опорную функцию для нейронов, участвуют в обмене веществ нейронов.
Кора больших полушарий головного мозга является высшим, филогенетически наиболее молодым образованием центральной нервной системы. В
коре насчитывается от 12 до 18 млрд. нервных клеток. Кора имеет толщину от
1,5 до 3 мм. Общая поверхность полушарий коры у взрослого человека –
1700–2000 кв. см. Значительный прирост площади полушарий идет за счет
многочисленных борозд, которые делят всю поверхность его на выпуклые извилины и доли.
Выделяют три главные борозды: центральную, боковую и теменнозатылочную. Они делят каждое полушарие на четыре доли: лобную, теменную, затылочную и височную. Каждая доля мозга, в свою очередь, делится
бороздами на ряд извилин.
3. Базальные ганглии
Внутри больших полушарий, между промежуточным мозгом и лобными долями, располагаются скопления серого вещества – так называемые базальные, или подкорковые, ганглии. Это три парных образования: хвостатое
ядро, скорлупа, бледный шар.
Хвостатое ядро и скорлупа имеют сходные клеточное строение и эмбриональное развитие. Их объединяют в единую структуру – полосатое тело.
Филогенетически это новое образование впервые появляется у рептилий.
Бледный шар – более древнее образование, его можно найти уже у костистых рыб. Он осуществляет регуляцию сложных двигательных актов, таких
как движения рук при ходьбе, сокращения мимической мускулатуры. У человека при нарушении функций бледного шара лицо становится маскообраз63
ным, походка замедлена, лишена содружественных движений рук, все движения затруднены.
Базальные ганглии связаны центростремительными путями с корой головного мозга, мозжечком, таламусом. При поражениях полосатого тела у человека наблюдаются беспрерывные движения конечностей и хорея (сильные,
без всякого порядка и последовательности движения, захватывающие почти
всю мускулатуру). Подкорковые ядра связаны с вегетативными функциями
организма: с их участием осуществляются сложнейшие пищевые, половые и
другие рефлексы.
Белое вещество больших полушарий располагается под корой, выше
мозолистого тела. В составе белого вещества различают ассоциативные, комиссуральные и проекционные волокна. Ассоциативные волокна связывают
между собой отдельные участки одного и того же полушария. Короткие ассоциативные волокна связывают отдельные извилины и близкие поля, длинные
– извилины различных долей в пределах одного полушария.
Комиссуральные волокна связывают симметричные части обоих полушарий, и почти все они проходят через мозолистое тело.
Проекционные волокна выходят за пределы полушарий в составе нисходящих и восходящих путей, по которым и осуществляется двусторонняя
связь коры с нижележащими отделами центральной нервной системы.
4. Возрастные особенности развития головного мозга
Масса головного мозга новорожденного составляет 340–400 г.
До четвертого месяца развития плода поверхность больших полушарий
гладкая – лисэнцефалическая. Однако уже к пяти месяцам происходит образование боковой, затем центральной, теменно-затылочной борозды. К моменту рождения кора больших полушарий имеет такой же тип строения, как и у
взрослого, но у детей она значительно тоньше. Форма и величина борозд и
извилин существенно изменяются и после рождения.
Нервные клетки новорожденного имеют простую веретенообразную
форму с очень небольшим количеством отростков. Миелинизация нервных
волокон, расположение слоев коры, дифференцирование нервных клеток в
основном завершаются к 3 годам. Последующее развитие головного мозга
связано с увеличением количества ассоциативных волокон и образованием
новых нервных связей. Масса мозга в эти годы увеличивается незначительно.
5. Асимметрия полушарий головного мозга
Функциональная асимметрия мозга – это совокупность различий в деятельности левых и правых парных органов.
Управление основными движениями тела человека и его сенсорными
функциями равномерно распределено между двумя полушариями мозга, при
этом левое полушарие контролирует правую сторону тела (правую руку, правую ногу и так далее), а правое полушарие – левую сторону.
64
Исследования показывают, что у более чем 95 % всех праворуких людей, не имевших в раннем возрасте травм или поражений мозга, язык и речь
контролируются левым полушарием, а у остальных 5 % правым. Большая
часть леворуких – около 70 % также имеют речевые зоны в левом полушарии.
Из-за того, что левое полушарие имеет столь важное значение для речи
и ее понимания, а также для выполнения жестов, подчиненных законам языка, его называют «доминирующим». Правое полушарие в таком случае становится «второстепенным
В ряде случаев правое полушарие, оказывается, доминирует над левым
в восприятии пространственных соотношений и манипулировании предметами в соответствии с этим восприятием.
Эмоции человека зависят от доминантности полушария. При снижении
активности правого полушария возникает беспричинная эйфория, индифферентное настроение или частый смех, а при поражениями левого полушария
тревожность, озабоченность.
Существуют различия в умственных способностях двух полушарий
(табл. 5). Полагают, что левое полушарие участвует в основном в аналитических процессах; это полушарие – база для логического мышления. Преимущественно оно обеспечивает речевую деятельность – ее понимание и построение, работу со словесными символами. Обработка входных сигналов
осуществляется в нем, по-видимому, последовательно.
Правое полушарие обеспечивает конкретно-образное мышление и имеет дело с невербальным материалом, отвечая за определенные навыки в обращении с пространственными сигналами, за структурно-пространственные
преобразования, способность к зрительному и тактильному распознаванию
предметов. Поступающая к нему информация обрабатывается одномоментно
и целостным способом.
Таблица 5
Функциональные особенности работы левого и правого полушарий
Левое полушарие
Правое полушарие
Отвечает за работу правой
Отвечает за работу левой части тела. Здесь
части тела, речь, счет, чтение, па- локализуются функции: чувственность, музымять на слова, логическое мышле- кальность, творчество, построение художественние, анализ
ных образов, память на предметы и события, а
также картины природы. Ведущая роль в ориентации в пространстве, осязании, конкретно образного мышления, синтеза
Ведущая роль в преобладаПреобладают эмоции грусть, тоска, печаль
нии положительных эмоций. Отвечает за способность писать, играть
в шахматы, получать теоретические
сведения, составлять логические
цепочки
65
6. Методы изучения активности головного мозга
В психофизиологии используются различные методики, позволяющие
изучить физиологические основы психической деятельности. Микроэлектрод,
введенный в нейрон, может дать информацию о возбудимых и тормозящих
процессах.
1. Самый распространенный метод регистрации активности головного
мозга – это электроэнцефалограмма (ЭЭГ) При этом электроды считывают
разность потенциалов с коры головного мозга, что соответствует его активности.
2. При использовании компьютерной томографии можно получить объемное изображение головного мозга с указанием активных зон.
3. Наиболее сложный и современный метод – ядерная магнитнорезонансная томография (МРТ).
Существуют методы регистрации негативных показателей кожногальванической реакции, основанной на изменении активности функционирования сердечно-сосудистой системы.
Контрольные вопросы
1. Перечислите основные области коры большого мозга.
2. Какие функции выполняет кора большого мозга?
3. Значение проекционных и ассоциативных волокон коры большого
мозга.
4. Что включает понятие асимметрия мозга.
5. Функциональные особенности правого и левого полушария
6. Какие методы регистрации активности коры большого мозга Вы
знаете?
ЛЕКЦИЯ 9
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ВНД).
ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ ВНД У ДЕТЕЙ
План лекции
1. Развитие представлений о высшей нервной деятельности
2. Условные и безусловные рефлексы. Механизм образования условных
рефлексов
3. Классификация условных рефлексов
4. Торможение условных рефлексов
5. Первая и вторая сигнальные системы
6. Типы высшей нервной деятельности
66
7. Механизм развития инстинктов
8. Сущность динамического стереотипа
9. Этапы развития ВНД детей и подростков
1. Развитие представлений о высшей нервной деятельности
Высшая нервная деятельность обеспечивает поведение человека и животных в окружающей среде и является результатом совместной работы коры
большого мозга и подкорковых образований.
Впервые представление о рефлекторном характере деятельности головного мозга было высказано И. М. Сеченовым в 1863 г. в его книге «Рефлексы
головного мозга». Он писал: «... все акты сознательной и бессознательной
жизни по способу происхождения суть рефлексы».
Это было важнейшим материалистическим положением, так как в науке
до этого господствовала точка зрения об отсутствии связи между телесными
и психическими явлениями. Идеи И. М. Сеченова в дальнейшем были развиты И. П. Павловым. И. П. Павлов создал метод объективного исследования
функций коры большого мозга – метод условных рефлексов. Это позволило
И. П. Павлову разработать учение о высшей нервной деятельности, которое
объективно и убедительно доказало единство телесных и психических явлений.
2. Условные и безусловные рефлексы. Механизм образования условных рефлексов
Рефлексы – это ответные реакции организма на внешние и внутренние
раздражители. Рефлексы бывают безусловные и условные.
Безусловные рефлексы – врожденные, постоянные, наследственно передаваемые реакции, свойственные представителям данного вида организмов.
К безусловным относят зрачковый, коленный, ахиллов и другие рефлексы.
Некоторые безусловные рефлексы осуществляются только в определенном
возрасте, например в период размножения, и при нормальном развитии нервной системы. К таким рефлексам относят сосательные и двигательные, которые есть уже у 18-недельного плода.
Безусловные рефлексы являются основой выработки условных рефлексов у животных и человека. У детей по мере взросления они переходят в синтетические комплексы рефлексов, увеличивающих приспособляемость организма к условиям внешней среды.
Условные рефлексы – приспособительные реакции организма, являющиеся временными и строго индивидуальными. Они возникают у одного или
нескольких представителей вида, которые были подвергнуты обучению
(дрессировке) или воздействию среды. Выработка условных рефлексов происходит постепенно, при наличии определенных условий среды, например
повторяемости условного раздражителя. Если условия выработки рефлексов
постоянны из поколения в поколение, то условные рефлексы могут стать без67
условными и наследоваться в ряду поколений. Примером такого рефлекса
может служить раскрывание клюва слепыми и неоперившимися птенцами в
ответ на сотрясение гнезда птицей, прилетающей их кормить.
Проведенные И.П. Павловым многочисленные опыты показали, что основу выработки условных рефлексов составляют импульсы, поступающие по
афферентным волокнам из экстеро- или интерорецепторов. Для образования
их необходимы следующие условия:
а) действие индифферентного (в будущем условного) раздражителя
должно быть раньше действия безусловного раздражителя (для оборонительного двигательного рефлекса минимальная разница во времени равна 0,1 с).
При другой последовательности рефлекс не вырабатывается или бывает
очень слабым и быстро угасает;
б) действие условного раздражителя в течение какого-то времени
должно сочетаться с действием безусловного раздражителя, т.е. условный
раздражитель подкрепляется безусловным. Такое сочетание действия раздражителей следует повторять неоднократно.
Кроме того, обязательным условием выработки условного рефлекса является нормальная функция коры больших полушарий, отсутствие болезненных процессов в организме и посторонних раздражителей. Иначе, кроме вырабатываемого подкрепляемого рефлекса, будет возникать еще и ориентировочный рефлекс, или рефлекс внутренних органов (кишечника, мочевого пузыря и др.).
Механизм образования условного рефлекса. Действующий условный
раздражитель всегда вызывает слабый очаг возбуждения в соответствующей
зоне мозговой коры. Присоединившийся безусловный раздражитель создает в
соответствующих подкорковых ядрах и участке коры больших полушарий
второй, более сильный очаг возбуждения, который отвлекает на себя импульсы первого (условного), более слабого раздражителя. В итоге между очагами
возбуждения коры больших полушарий возникает временная связь, при каждом повторении (т.е. подкреплении) эта связь становится более прочной. Условный раздражитель превращается в сигнал условного рефлекса.
Чтобы выработать условный рефлекс у человека, применяют секреторную, мигательную или двигательную методики с речевым подкреплением; у
животных – секреторную и двигательную методики с пищевым подкреплением.
Широко известны исследования И.П. Павлова по выработке условного
рефлекса у собак. Например, ставится задача выработки у собаки рефлекса по
слюноотделительной методике, т.е. вызвать слюноотделение на световой раздражитель, подкрепляемый пищей – безусловным раздражителем. Сначала
включают свет, на который собака реагирует ориентировочной реакцией (поворачивает голову, уши и т. д.)
В результате ориентировочная реакция появляется все реже, а затем и
вовсе пропадает. В ответ на импульсы, которые поступают в кору из двух
очагов возбуждения (в зрительной зоне и в пищевом центре), укрепляется
временная связь между ними, в итоге слюна у собаки выделяется на световой
68
раздражитель даже без подкрепления. Это происходит потому, что в мозговой
коре остался след перемещения слабого импульса в сторону сильного. Вновь
сформировавшийся рефлекс (его дуга) сохраняет способность воспроизводить
проведение возбуждения, т. е. осуществлять условный рефлекс.
Сигналом для условного рефлекса может стать и тот след, который оставили импульсы наличного раздражителя. Например, если воздействовать
условным раздражителем в течении 10 с, а затем через минуту после его прекращения давать пищу то сам по себе свет не вызовет условно-рефлекторного
отделения слюны, но через несколько секунд после его прекращения; условный рефлекс появится. Такой условный рефлекс называют следовым. Следовые условные рефлексы развиваются с большой интенсивностью у детей со
второго года жизни, способствуя развитию речи, мышления.
Чтобы выработать условный рефлекс, нужны условный раздражитель
достаточной силы и высокая возбудимость клеток мозговой коры. Помимо
этого, сила безусловного раздражителя должна быть достаточной, в противном случае безусловный рефлекс будет гаснуть под воздействием более сильного условного раздражителя. При этом клетки мозговой коры должны быть
свободными от сторонних раздражителей. Соблюдение данных условий ускоряет выработку условного рефлекса.
3. Классификация условных рефлексов
В зависимости от методики выработки условные рефлексы подразделяют на: секреторные, двигательные, сосудистые, рефлексы-изменения во
внутренних органах и др.
Рефлекс, который вырабатывается подкреплением условного раздражителя безусловным, называется условным рефлексом первого порядка. На его
основе можно выработать новый рефлекс. Например, сочетанием светового
сигнала с кормлением у собаки выработан прочный условный рефлекс слюноотделения. Если перед световым сигналом давать звонок (звуковой раздражитель), то, через несколько повторений такого сочетания, у собаки начинается слюноотделение на звуковой сигнал. Это и будет рефлекс второго порядка, или вторичный рефлекс, подкрепляемый не безусловным раздражителем, а условным рефлексом первого порядка.
На практике установлено, что на базе вторичного условного пищевого
рефлекса выработать у собак условные рефлексы других порядков не удается.
У детей же удавалось развить условный рефлекс шестого порядка.
Чтобы выработать условные рефлексы высших порядков, нужно новый
индифферентный раздражитель «включать» за 10–15 с до начала действия условного раздражителя ранее выработанного рефлекса. Если интервалы будут
меньше, то новый рефлекс не появится, а выработанный до этого угаснет, потому что в коре мозга разовьется торможение.
69
4. Торможение условных рефлексов
И.П. Павлов выделил две разновидности торможения условных рефлексов – безусловное (внешнее) и условное (внутреннее) торможение.
Безусловное торможение. Полная остановка начавшегося рефлекса или
снижение его активности под воздействием изменений во внешней среде называется безусловным торможением. Под действием нового раздражителя
(проникающего извне шума, изменения освещения и т.д.) в коре головного
мозга создается другой (особый) очаг возбуждения, задерживающий или прерывающий начавшийся рефлекторный акт. Выяснено, что чем моложе условный рефлекс, тем легче он поддается торможению. Это связано с развитием
процесса индукции в центральной нервной системе. Поскольку торможение
вызывается посторонним раздражителем, Павлов назвал его внешним, или
индукционным, торможением. Безусловное торможение возникает внезапно,
оно свойственно организму от рождения и характерно для всей центральной
нервной системы.
Внешнее торможение может наблюдаться у детей, работающих в коллективе, когда любой шум, проникающий в помещение, нарушает течение
рефлекторного акта. Например, во время урока дети услышали резкий визг
тормозов автомобиля. Ученики поворачиваются в сторону сильного раздражителя, теряют внимание, равновесие и рациональную позу. В результате
возможны ошибки и т.д. Безусловное торможение может наступить и без появления второго очага возбуждения. Это случается при снижении или полном
прекращении работоспособности клеток коры головного мозга из-за большой
силы раздражителя. Для предотвращения разрушения клетки впадают в состояние торможения. Такой вид торможения называют запредельным, он играет охранительную роль в организме.
Условное (внутреннее) торможение. Такой вид торможения характерен
для высших отделов центральной нервной системы и развивается только при
отсутствии подкрепления условного сигнала безусловным раздражителем, т.е.
при несовпадении во времени двух очагов возбуждения. Оно вырабатывается
постепенно в процессе онтогенеза, иногда с большим трудом. Выделяют угасательное, дифференцировочное условное торможение.
Угасательное торможение развивается, если повторение условного сигнала не подкрепляется безусловным. Например, хищник реже появляется в
тех местах, где количество добычи уменьшилось, потому что выработанный
ранее условный рефлекс из-за отсутствия подкрепления пищей, которое было
условным раздражителем, угасает. Это способствует приспосабливанию животных к меняющимся условиям жизни.
Способность коры разделять, вычленять и различать отдельные раздражения, дифференцировать их и есть проявление аналитической деятельности
коры головного мозга.
70
5. Первая и вторая сигнальные системы
И.П. Павлов рассматривал поведение человека как высшую нервную
деятельность, где общим для животных и человека являются анализ и синтез
непосредственных сигналов окружающей среды, составляющих первую сигнальную систему действительности. По этому поводу Павлов писал: «впечатления, ощущения и представления от окружающей внешней среды как общеприродной, так и от нашей социальной, исключая слово, слышимое и видимое. Это – первая сигнальная система действительности, общая у нас с животными».
В результате трудовой деятельности, общественных и семейных отношений у человека развилась новая форма передачи информации. Человек стал
воспринимать словесную информацию через понимание значения слов, произносимых им самим или окружающими, видимых – написанных или напечатанных. Это привело к появлению второй сигнальной системы, свойственной
исключительно человеку. Она значительно расширила и качественно изменила высшую нервную деятельность человека, так как внесла новый принцип в
работу больших полушарий головного мозга (взаимосвязь коры с подкорковыми образованиями). По этому поводу Павлов писал: «Если наши ощущения
и представления, относящиеся к окружающему миру, есть для нас первые
сигналы действительности, то речь, специально, прежде всего кинестезические раздражения, идущие в кору от речевых органов, есть вторые сигналы,
сигналы сигналов».
Вторая сигнальная система является результатом социальности человека как вида. Однако следует помнить, что вторая сигнальная система находится в зависимости от первой сигнальной системы. Дети, родившиеся глухими, издают такие же звуки, как и нормальные, но, не подкрепляя издаваемые сигналы через слуховые анализаторы и не имея возможности подражать
голосу окружающих, они становятся немыми.
Известно, что без общения с людьми вторая сигнальная система (особенно речь) не развивается. Так, дети, унесенные дикими животными и жившие в зверином логове (синдром Маугли), не понимали человеческой речи, не
умели говорить и утратили способность научиться разговаривать. Кроме того,
известно, что молодые люди, попавшие в изоляцию на десятки лет, без общения с другими людьми забывают разговорную речь.
Физиологический механизм поведения человека является результатом
сложного взаимодействия обеих сигнальных систем с подкорковыми образованиями больших полушарий. Павлов считал вторую сигнальную систему
«высшим регулятором человеческого поведения», преобладающим над первой сигнальной системой. Но и последняя в известной степени контролирует
деятельность второй сигнальной системы. Это позволяет человеку управлять
своими безусловными рефлексами, сдерживать значительную часть инстинктивных проявлений организма и эмоций. Человек может сознательно подавлять оборонительные (даже в ответ на болевые раздражения), пищевые и половые рефлексы. В то же время подкорковые образования и ядра мозгового
71
ствола, особенно ретикулярная формация, являются источниками (генераторами) импульсов, поддерживающих в норме мозговой тонус.
6. Типы высшей нервной деятельности
Условно-рефлекторая деятельность зависит от индивидуальных свойств
нервной системы. Индивидуальные свойства нервной системы обусловлены
наследственными особенностями индивидуума и его жизненным опытом. Совокупность этих свойств называют типом высшей нервной деятельности.
И.П. Павлов на основе многолетнего изучения особенностей образования и протекания условных рефлексов у животных выделил четыре основных
типа высшей нервной деятельности. В основу деления на типы он положил
три основных показателя:
а) силу процессов возбуждения и торможения;
б) взаимную уравновешенность, т.е. соотношение силы процессов возбуждения и торможения;
в) подвижность процессов возбуждения и торможения, т.е. скорость, с
которой возбуждение может сменяться торможением, и наоборот.
На основании проявления этих трех свойств Павлов выделил следующие типы нервной деятельности;
1) тип сильный, неуравновешенный, с преобладанием возбуждения над
торможением («безудержный» тип);
2) тип сильный, уравновешенный, с большой подвижностью нервных
процессов («живой», подвижный тип);
3) тип сильный, уравновешенный, с малой подвижностью нервных процессов («спокойный», малоподвижный, инертный тип);
4) тип слабый, характеризующийся быстрой истощаемостью нервных
клеток, приводящей к потере работоспособности.
Павлов считал, что основные типы высшей нервной деятельности, обнаруженные у животных, совпадают с четырьмя темпераментами, установленными для людей греческим врачом Гиппократом (IVв. до н. э.). Слабый
тип соответствует меланхолическому темпераменту; сильный неуравновешенный тип – холерическому темпераменту; сильный уравновешенный, подвижный тип – сангвиническому темпераменту; сильный уравновешенный, с
малой подвижностью нервных процессов – флегматическому темпераменту.
Однако следует иметь в виду, что нервные процессы по мере развития человеческого организма претерпевают изменения, поэтому в разные возрастные
периоды у человека возможны смены типов нервной деятельности. Подобные
кратковременные переходы возможны под действием сильных стрессирующих факторов.
В зависимости от взаимодействия, уравновешенности сигнальных систем Павлов наряду с четырьмя общими для человека и животных типами выделил специально человеческие типы высшей нервной деятельности.
1. Художественный тип. Он характеризуется преобладанием первой
сигнальной системы над второй. К этому типу относятся люди, непосредст72
венно воспринимающие действительность, широко пользующиеся чувственными образами.
2. Мыслительный тип. К этому типу относятся люди с преобладанием
второй сигнальной системы, «мыслители» с выраженной способностью к абстрактному мышлению.
3. Большинство людей относятся к среднему типу с уравновешенной
деятельностью двух сигнальных систем. Им свойственны как образные впечатления, так и умозрительные заключения.
7. Механизм развития инстинктов
Кора большого мозга и подкорковые образования являются высшими
отделами центральной нервной системы теплокровных животных и человека.
Они обеспечивают рефлекторные реакции, за счет которых осуществляются
сложнейшие взаимодействия человека и животных с окружающей средой.
Высшая нервная деятельность осуществляется за счет двух механизмов: инстинктов и условных рефлексов.
Инстинкты – это сложнейшие врожденные цепные безусловные рефлекторные реакции, которые проявляются главным образом за счет активности подкорковых ядер (бледное ядро и полосатое тело) и ядер промежуточного мозга (зрительные бугры и гипоталамус). Инстинкты одинаковы у животных одного вида, передаются по наследству и связаны с жизненно необходимыми функциями организма – питанием, защитой, размножением.
Условные рефлексы – это индивидуальные, приобретенные рефлекторные реакции, которые вырабатываются на базе безусловных рефлексов. Они
осуществляются главным образом за счет деятельности коры большого мозга.
8. Сущность динамического стереотипа
Внешний мир действует на организм не единичными раздражителями, а
обычно системой одновременных и последовательных раздражителей. Если
система последовательных раздражителей часто повторяется, это ведет к образованию системности, или динамического стереотипа в деятельности коры
головного мозга. Таким образом, динамический стереотип представляет собой последовательную цепь условно-рефлекторных актов, осуществляющихся в строго определенном, закрепленном во времени порядке и являющихся
следствием сложной системной реакции организма на сложную систему положительных (подкрепляемых) и отрицательных (неподкрепляемых, или тормозных) условных раздражителей.
Выработка стереотипа – это пример сложной синтезирующей деятельности коры головного мозга. Стереотип трудно вырабатывается, но если он
сформирован, то поддержание его не требует большого напряжения корковой
деятельности, при этом многие действия становятся автоматическими. Динамический стереотип является основой образования привычек у человека,
формирования определенной последовательности в трудовых операциях,
73
приобретения умений и навыков. Примерами динамического стереотипа могут служить ходьба, бег, прыжки, катание на лыжах, игра на музыкальных
инструментах, пользование при еде ложкой, вилкой, ножом, письмо и др.
Стереотипы сохраняются долгие годы и составляют основу человеческого поведения, при этом они очень трудно поддаются перепрограммированию.
9. Этапы развития ВНД детей и подростков
Новорожденные: на внешние раздражители отвечают безусловными
рефлексами глобального характера (за счет преобладания процессов возбуждения); у них затруднена выработка условных рефлексов; они обладают безграничной возможностью развития, поэтому нуждаются в постоянном общении; в конце этого периода у них формируются эмоционально-двигательная
реакция и «комплекс оживления».
Грудной возраст: появляется способность выработки условного рефлекса на комплекс раздражителей (2 мес), способность к гулению (2 мес), к
выработке угасательно-го и дифференцировочного торможения (2,5—3 мес.)
запаздывающего торможения (5 мес), выработке условных рефлексов на слово; это период, когда дети лепечут и произносят отдельные слоги, период начала сенсорной речи (7-8 мес), произношение первых слов, то есть начала моторной речи (10-11 мес); в 12 мес ребенок может произносить 10-12 слов; у
грудных детей формируется потребность в общении, появляются зачатки интеллектуальной деятельности, мышления, появляется тенденция к целенаправленной деятельности.
Детство (1—3 года): это середина пути психического развития человека; в этот период развивается предметное действие, игровая деятельность,
возникают продуктивные виды деятельности (рисование, лепка, конструирование); продолжает развиваться потребность в общении; развивается речь —
пассивная речь переходит в активную, запас слов возрастает до 1500, происходит усвоение грамматического строя речи; развивается нагляднодейственное мышление; формируется знаковая или символьная функции сознания, начинает формироваться личность.
Первое детство (3—7 лет): для этого периода характерно дальнейшее
развитие всех видов торможения; динамический стереотип продолжает играть ведущую роль, появляется возможность переделки стереотипа (5-6 лет);
вырабатываются условные рефлексы на сложные раздражители; возрастает
скорость образования условных рефлексов; развивается 2-я сигнальная система и ее взаимоотношения с 1-й; бурное проявление эмоций в 3-5 лет и «степенное» — в 6-7 лет; возникает и становится доминирующей словесное мышление с внутренней речью; появляется возможность к систематическому обучению ребенка по определенной программе; появляются «детские общества»,
возникают сюжетно-ролевые игры; ведущим видом деятельности является
игра, которая развивает произвольную память, произвольное внимание, речь
и мышление; важное место занимает продуктивная деятельность — рисова74
ние лепка, конструирование; существенно возрастает способность к ощущениям, восприятию, воображению; формируются зачатки смысловой памяти;
продолжает развиваться наглядно-действенное мышление; в этот период память и внимание преимущественно непроизвольные и во многом зависят от
эмоций ребенка; речь из ситуативной становится контекстовой, то есть понятной вне ситуации, формируется внутренняя речь, которая становится основой мышления; складывается личность: формируются потребности, образуется иерархия потребностей (чем старше дети, тем больше они отдают
предпочтение социально значимым потребностям); формируются волевые качества.
Второе детство (7—12 лет): для этого периода характерно выраженное влияние коры на подкорковые образования, что проявляется в сдержанности эмоций, контролируемости и осмысленности поведения; совершенствуется восприятие — оно становится дифференцируемым, точным, целенаправленным; память и внимание становятся произвольными за счет формирования локальной активации мозга; постепенно возрастает умственная работоспособность, снижается утомляемость; хорошо выражены все виды внутреннего торможения; ведущей деятельностью становится учебная; у детей 7 и 8
лет преобладает наглядно-действенное мышление, в 8-9 лет формируется абстрактное мышление; динамические стереотипы легко переделываются; быстро вырабатываются условные рефлексы; они прочны и устойчивы к внешнему торможению.
Подростковый, или пуберантный, период (девочки 12-15 лет; мальчики
13-16 лет). Для этого периода, связанного с половым созреванием, характерно
снижение всех форм внутреннего торможения; процессы возбуждения преобладают над процессами торможения; появляется много лишних движений;
снижается контроль коры над эмоциональными реакциями, над памятью,
восприятием, вниманием; наблюдается неустойчивость эмоциональных состояний; во 2-й сигнальной системе снижается способность к выработке условных рефлексов; речь становится1медленнее и лаконичной; снижена умственная работоспособность; возникает психическая неуравновешенность или
акцентуация личности, склонность к негативным и аффективным состояниям;
несмотря на такие «отрицательные» изменения, формируется теоретический
(абстрактно-логический) тип мышления и появляется способность оперировать гипотезами.
Юношеский возраст (16-21 год): после завершения полового созревания резко возрастает умственная и физическая работоспособность; возрастает
роль коры в регуляции психической деятельности, в том числе устанавливается контроль над эмоциональным состоянием, над проявлением эмоций,
вновь появляется способность использования произвольных видов памяти,
внимания, восприятия; восстанавливается способность вырабатывать внутреннее торможение, восстанавливается скорость выработки положительных
условных рефлексов; происходит дифференцировка между функциями правого и левого полушарий, а в связи с этим — дифференцировка на художественный и мыслительный (по И.П. Павлову) типы ВНД; отчетливо проявля75
ются типы ВНД (сильный, уравновешенный, подвижный и прочие); отрабатываются механизмы стратегии работы мозга, в том числе определения наиболее экономного пути достижения цели.
Контрольные вопросы
1. Что такое высшая нервная деятельность?
2. Что такое рефлекс?
3. Что такое рефлекторная дуга? Основные компоненты рефлектор-ной
дуги?
4. Каковы основные отличия условных и безусловных рефлексов?
5. Условия необходимы для выработки условных рефлексов?
6. Что такое инстинкты?
7. Что такое динамический стереотип?
8. Каковы основные виды торможения условных рефлексов?
9. Типы ВНД и темперамент.
10. Что такое первая и вторая сигнальная система их значение?
76
МОДУЛЬ 2. ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ
ЛЕКЦИЯ 10
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ЭМОЦИЙ И ПОТРЕБНОСТНОЭМОЦИОНАЛЬНОЙ СФЕРЫ
План лекции
1. Понятие потребности
2. Классификация потребностей
3. Мотивации как фактор организации поведения
4. Эмоции
5. Структурная основа эмоций
1. Понятие потребности
Функциональное состояние, психическая деятельность, поведение определяется потребностно-эмоциональной сферой, включающей потребности,
мотивации и эмоции. Эти три составляющие, тесно между собой связанные,
играют различную роль в организации поведения.
Потребности являются внутренним источником активного взаимодействия организма с внешней средой и рассматриваются как основная детерминанта поведения, направленного на достижение определенной цели. И.П.
Павлов ввел понятие «рефлекса цели» как выражения стремления живого организма к обладанию чем-либо – пищей, различными предметами.
2. Классификация потребностей
Сфера потребностей человека очень широка. Она включает как биологические, так социальные и духовные потребности.
Биологические потребности – этот класс потребностей связан с необходимостью осуществления жизненно важных функций, прежде всего для
поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). Отклонение параметров внутренней среды от определенного оптимального уровня
побуждает организм к активным действиям, которые прекращаются при достижении полезного результата – восстановлении гомеостаза, удовлетворении
потребности. На сохранение гомеостаза направлена потребность в пище и воде, кислороде.
К биологическим потребностям относится и потребность в сохранении
вида и продолжении рода, проявляющаяся в оборонительном и половом поведении. Биологические потребности связаны с активностью нервных центров гипоталамуса.
Биологические потребности человека отличаются от животных. Их реа77
лизация не носит непосредственного характера и в значительной мере определяется социальными и культурными факторами. Это свидетельствует о том,
что даже биологические потребности у человека находятся под контролем регулирующих структур коры больших полушарий.
Социальные и духовные потребности – социальные потребности как у
животных, так и у человека, направлены на обеспечение взаимодействия с
особями того же вида. Выделяется потребность принадлежности к определенной группе, и следования принятым в группе или обществе образцам поведения.
Важнейший класс потребностей оставляют духовные потребности,
представляющие основу саморазвития. К их числу относится потребность в
новизне, в информации и потребность преодоления.
Потребность в новизне лежит в основе ориентировочно-исследовательской деятельности. Она определяет развитие познавательной потребности от стремления к ощущениям и впечатлениям к приобретению знаний. При
определенных свойствах личности: условиях развития в познавательной сфере может доминировать не стремление к знаниям, а поиск острых ощущений,
что приводит нередко к асоциальному поведению. Творческий человек в условиях сенсорной изоляции часто начинает писать стихи, рисовать, конструировать, используя информацию, имеющуюся в индивидуальном опыте.
Полное отсутствие сенсорной информации может привести к возникновению
галлюцинаций и психических расстройств.
К духовным потребностям человека относится и потребность преодоления. У животных она проявляется как рефлекс свободы и возникает при наличии реальных препятствий. У человека понятие препятствия значительно
расширяется и проявляется в стремлении преодолеть как реальные физические препятствия, так и «препятствия» в осуществлении интеллектуальной и
творческой деятельности.
3. Мотивации как фактор организации поведения
Мотивация – это активное состояние, направленное на удовлетворение
потребности путем организации определенного целенаправленного поведения. Для его осуществления необходимо как повышение уровня активации
мозговых структур (неспецифический компонент), так и формирование адекватной удовлетворяемой потребности функциональной организации мозга.
Мотивация выступает как пусковой механизм формирования функциональной системы, активизируя структуры, включающиеся в афферентный синтез,
аппарат принятия решения, выработку программы и ее коррекцию на основе
результатов действия.
Таким образом, мотивация определяет и поддерживает осуществление
целостных поведенческих актов от начала действия до результата, удовлетворяющего актуализированную потребность.
В живом организме одновременно могут возникать разные потребности, которые для своего удовлетворения требуют организации разных, даже
78
иногда взаимоисключающих типов поведения. Наиболее важная и значимая
на данный момент актуализированная потребность приобретает свойства доминанты. По теории доминанты А. А. Ухтомского, она как бы подчиняет себе
деятельность организма, обеспечивая приоритетность данного поведенческого акта и подавляя другие виды деятельности.
Эксперименты с созданием искусственной доминанты показали, что на
ее фоне повышается чувствительность нейронных систем, скорость нервных
процессов и конвергентные способности.
Мотивация реализуется при непосредственном участии гипоталамуса и
других отделов лимбической системы, где наряду с основными центрами,
связанными с биологическими потребностями, расположены структуры, участвующие в оценке и регуляции этапов поведения, направленных на удовлетворение потребности. В общую многоуровневую систему реализации мотивации вовлекается и кора больших полушарий, организующая активное поисковое целенаправленное поведение.
4. Эмоции
В тесной связи с мотивационно-потребностной сферой находятся эмоции. Эмоции рассматриваются как психический процесс, активно включающийся в модуляцию функционального состояния мозга и организацию поведения, направленного на удовлетворение актуальных потребностей. При этом
эмоции отражают субъективное отношение к внешнему миру, окружающим
людям, самому себе, собственной деятельности и ее результату. Выделяют
два типа эмоциональных проявлений: длительные состояния (общий эмоциональный фон) и кратковременное реагирование, связанное с определенными
ситуациями и осуществляющейся деятельностью (эмоциональные реакции).
По знаку различают положительные эмоции (чувство удовлетворения,
радость) и отрицательные (неудовлетворенность, горе, гнев, страх). Организм
стремится к поддержанию положительных и устранению отрицательных эмоций и эмоциональных состояний.
К числу эмоциональных состояний прежде всего относится настроение.
Настроение возникает как результат комплексного воздействия целого ряда
событий как реальных, так и воображаемых, и извлекаемых из памяти.
На настроение влияют также гормональные факторы. Настроение как
осознаваемое, так и неосознаваемое, воздействует на когнитивные процессы
и поведение в целом.
Эмоции, включающиеся в структуру поведения, выполняют связующую
роль между актуализированной потребностью и поведением – побуждают к
определенной деятельности и модулируют этапы ее протекания, определяя
стратегию и тактику достижения цели и оценивая результат.
Для осуществления этой важной роли должно сформироваться адекватное представление о путях и способах достижения цели и их соотнесение с
реальными возможностями организма, т.е. анализ необходимой информации,
которая называется прагматической информацией. Закономерности возник79
новения и протекания эмоций в зависимости от внутренних факторов (потребности и субъективные характеристики личности) и внешних факторов
(прагматическая информация) исследованы П.В. Симоновым и нашли отражение в его «информационной теории эмоций».
Эта зависимость получила выражение в формуле Э = f {П(Ин-Ис)}, где:
Э – эмоция, П – потребность, а И – информация о средствах достижения цели,
необходимая, по мнению субъекта, для удовлетворения возникшей потребности (н) и та, которая существует в данный момент (с). Соотношение этих двух
видов информации отражает вероятность (возможность) удовлетворения потребности и является ключевым моментом, определяющим знак эмоции.
Оценка такого соотношения требует достаточно высокой мозговой организации операций анализа информации и прежде всего функции прогнозирования. При наличии соответствующей прогнозу информации эмоциональное
состояние получает позитивную окраску и активирует процессы формирования функциональной системы реагирования. При дефиците требующейся
информации возникают отрицательные эмоции. Важно подчеркнуть, что
осуществляющаяся оценка носит субъективный характер и может не совпадать с объективной реальностью. Выраженная зависимость от субъективного
фактора обнаруживается и в том, какое поведение складывается при возникновении отрицательных эмоций. Активная пассивная позиция субъекта,
сформированные установки определяют два типа поведения. Одно направлено на поиск недостающей информации путем активного исследования среды
и в случае успеха ведет к постепенному преобладанию положительных эмоций. Второе – отказ от поиска, который может привести либо к сохранению
отрицательного эмоционального тона, либо к положительному эмоциональному состоянию (чувство облегчения).
Выявленные достаточно сложные закономерности вовлечения эмоций в
поведение и их зависимость от характеристик информации указывают на
связь эмоций с когнитивной сферой, а их возникновения – с особенностями
когнитивных процессов.
5. Структурная основа эмоций
Мозговая организация эмоций, как и других психических функций,
многоуровневая. Лимбическая система обладает связями с ассоциативными
областями неокортекса.
В нейропсихологических исследованиях выявилась специфическая роль
лобной и височной коры в проявлении эмоций. При разных типах поражения
лобных долей отмечались глубокие нарушения эмоциональной сферы, затрагивающие в основном высшие эмоции, связанные с социальными отношениями, деятельностью, творчеством. Наблюдалось растормаживание влечений, колебания эмоционального фона от депрессии до эйфории.
При височных поражениях, особенно справа, нарушается опознание
эмоциональной интонации речи.
Выявлена неодинаковая роль ассоциативных отделов в эмоциональном
80
реагировании. Так, показано, что при правосторонних поражениях возникает
состояние эйфории и беспечности. Левосторонние поражения приводят к
преобладанию озабоченности и тревожности; больные беспокойны и часто
плачут.
Это привело к представлению о преимущественной связи правого полушария с отрицательным эмоциональным фоном, а левого с позитивным.
Контрольные вопросы
1. Какова роль потребностной сферы в организме?
2. Основные классы потребностей.
3. В чем отличие мотиваций от потребностей?
4. Что такое эмоции?
5. Каково значение эмоций для организма?
6. Какие структуры мозга участвуют в эмоциональных процессах.
ТЕМА
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ АНАЛИЗАТОРОВ
ЛЕКЦИЯ 11
ОРГАН ЗРЕНИЯ
План лекции
1. Понятие об анализаторах
2. Органы зрения. Строение глаза
3. Световой режим в учебных заведениях
1. Понятие об анализаторах
Анализатором (сенсорной системой) называют часть нервной системы,
состоящую из множества специализированных воспринимающих рецепторов,
а также промежуточных и центральных нервных клеток и связывающих их
нервных волокон. Для возникновения ощущения необходима сохранность всех частей анализатора. Человек может ослепнуть или оглохнуть при полной сохранности органов чувств, если в коре мозга произойдет нарушение работы нервных клеток анализатора.
Для возникновения ощущения необходимо наличие следующих функциональных элементов:
1) Рецепторов органа чувств, осуществляющих воспринимающую
функцию (например, для зрительного анализатора это рецепторы сетчатки
глаза);
81
2) Центростремительного пути из этого органа чувств в большие полушария, обеспечивающего проводящую функцию (например, зрительные нервы и проводящие пути через промежуточный мозг);
3) Воспринимающей зоны в больших полушариях, реализующей анализирующую функцию (зрительной зоны в затылочной области больших полушарий мозга)
Процесс возникновения ощущений подчиняется определенным закономерностям: порогу чувствительности, адаптации, взаимодействию, контрасту
и синестезии.
2. Орган зрения. Строение глаза
Основным анализатором является зрительный. Значение зрительного
анализатора заключается в восприятии предметов внешней окружающей среды: их освещенности, цвета, величины, формы, расположения в пространстве,
а также в определении расстояния до предмета.
Органом зрения является глаз, состоящий из глазного яблока и вспомогательного аппарата (рис. 2).
Глазное яблоко состоит из трех оболочек:
- наружной (роговица, склера);
- средней (сосудистой) оболочки содержит кровеносные сосуды – внутренней (сетчатки).
Основными рецепторами сетчатки являются палочки и колбочки. Колбочки обеспечивают дневное зрение и восприятие цвета, палочки – сумеречное, ночное зрение
Способность глаза четко различать предметы, находящиеся на разных
расстояниях, называется аккомодацией.
Рис. 2 Горизонтальный разрез глазного яблока (схема): конъюнктива (1); роговица
(2); радужная оболочка (3); хрусталик (4); ресничное тело (5); связка (6), при помощи которой хрусталик прикреплен к ресничному телу; передняя камера глаза (7); задняя камера
глаза (8); мышца глазного яблока (9-10); склера (11); собственно сосудистая оболочка (12);
82
сетчатая оболочка (13); желтое пятно (14); диск зрительного нерва (15); – зрительный нерв
(16); стекловидное тело (17)
Рис. 3 Схема преломление лучей: в норме (1), при дальнозоркости (2),
при близорукости (3)
Существуют две глазные аномалии преломления лучей в глазу: дальнозоркость и близорукость (рис. 3). Здоровый глаз при смотрении вдаль преломляет пучок параллельных лучей так, что они фокусируются в центральной
ямке. При близорукости параллельные лучи собираются в фокус впереди центральной ямки, в нее попадают расходящиеся лучи и потому изображение
предмета расплывается. При дальнозоркости (из-за короткой продольной оси)
параллельные лучи фокусируются позади сетчатки, и в центральную ямку
попадают сходящиеся лучи, что также вызывает нечеткость изображения.
Оба дефекта зрения можно корректировать.
Близорукость исправляют двояковогнутые линзы, которые уменьшают
лучепреломление и отодвигают фокус на сетчатку; дальнозоркость – двояковыпуклые линзы, увеличивающие лучепреломление и потому придвигающие
фокус на сетчатку
3. Световой режим в учебных заведениях
Как правило, учебный процесс тесно связан со значительным напряжением зрения. Нормальный или немного повышенный уровень освещения
школьных помещений (классных комнат, кабинетов, лабораторий, учебных
мастерских, актового зала и т.д.) способствует снижению напряжения нервной системы, сохранению работоспособности и поддержанию активного состояния учащихся.
Солнечный свет, в частности ультрафиолетовые лучи, способствуют
росту и развитию детского организма, снижают «риск распространения инфекционных болезней, обеспечивают образование витамина D в организме.
При недостаточном освещении учебных помещений школьники слишком низко наклоняют голову при чтении, письме и др. Это вызывает усиленный приток крови к глазному яблоку, оказывающей на него дополнительное
давление, которое приводит к изменению его формы и способствует разви83
тию близорукости. Чтобы избежать этого, желательно обеспечить
проникновение прямых солнечных лучей в помещения школы и строго
соблюдать нормы искусственного освещения.
Освещенность классных комнат естественным светом зависит от формы
и величины окон, их высоты, а также от наружного окружения здания (соседние дома, зеленые насаждения).
Контрольные вопросы
1. Что такое сенсорная система (анализатор)?
2. Каковы основные принципы организации сенсорных систем?
3. Что такое рецептор? Каковы основные виды рецепторов?
4. Что такое ощущения?
5. Каковы основные виды ощущений?
6. Зрительная сенсорная система?
7. Какова роль палочек и колбочек в зрительном восприятии?
8. Что такое аккомодация?
9. Каковы основные причины нарушения зрения?
ЛЕКЦИЯ 12
ОРГАН СЛУХА И РАВНОВЕСИЯ
План лекции
1. Орган слуха. Возрастные особенности развития
2. Функциональная структура слухового анализатора
3. Механизм восприятия звука.
4. Вестибулярный аппарат
1. Орган слуха. Возрастные особенности развития
Основной функцией органов слуха является восприятие колебаний воздушной среды. Органы слуха тесно связаны с органами равновесия. Рецепторные аппараты слуховой и вестибулярной системы расположены во внутреннем ухе-филогенетически они имеют общее происхождение: вестибулярный аппарат воспринимает угловые ускорения, слуховой – воздушные колебания.
Слуховые восприятия очень тесно связаны с речью – ребенок, потерявший слух в раннем детстве, утрачивает речевую способность, хотя речевой
аппарат у него абсолютно нормален. У зародыша органы слуха развиваются
из слухового пузырька, который вначале сообщается с наружной поверхностью тела, но по мере развития эмбриона отделяется от кожных покровов и
образует три полукружных канала. Преддверия, состоящего из двух камер –
84
овальной (маточки) и круглой (мешочка), язычка, который у зародышей вытягивается, а затем скручивается в виде улитки. Язычок образует кортиев орган (воспринимающую часть органа слуха). Этот процесс происходит на 12-й
неделе внутриутробного развития. В последние месяцы внутриутробного развития начинается дифференцировка клеток в корковом отделе слухового анализатора, протекающая особенно интенсивно – в первые два года жизни. Заканчивается формирование слухового анализатора к 12–13-летнему возрасту.
2. Функциональная структура слухового анализатора
Орган слуха человека состоит из наружного уха, среднего уха и внутреннего уха. Наружное ухо служит для улавливания звуков, его образуют
ушная раковина и наружный слуховой проход. Ушная раковина образована
эластическим хрящом, снаружи покрытым кожей. Внизу ушная раковина дополнена кожной складкой – мочкой, которая заполнена жировой тканью. Определение направления звука у человека связано с бинауральным слухом, т.е.
со слышанием двумя ушами. Любой боковой звук поступает в одно Ухо
раньше, чем в другое. Разница во времени (несколько долей миллисекунды)
прихода звуковых волн, воспринимаемых левым и правым ухом, дает возможность определить направление звука. При поражении одного уха человек
определяет направление звука вращением головы.
Наружный слуховой проход у взрослого человека имеет Длину 2,5 см,
емкость – 1 куб. см. Кожа, выстилающая слуховой проход, имеет тонкие волоски и видоизмененные потовые железы, вырабатывающие ушную серу.
Они выполняют защитную роль. Ушная сера состоит из жировых клеток, содержащих пигмент.
Наружное и среднее ухо разделяются барабанной перепонкой, представляющей собой тонкую соединительно-тканную пластинку. Толщина барабанной перепонки – около 0,1 мм, снаружи она покрыта эпителием, а изнутри – слизистой оболочкой. Барабанная перепонка располагается наклонно
и начинает колебаться при попадании на нее звуковых волн. Поскольку барабанная перепонка не имеет собственного периода колебаний, то она колеблется при любом звуке соответственно его длине волны.
Среднее ухо представляет собой барабанную полость, которая имеет
форму маленького плоского барабана с туго натянутой колеблющейся перепонкой и слуховой трубой. В полости среднего уха находятся сочленяющиеся
между собой слуховые косточки – молоточек, наковальня и стремечко. Рукоятка молоточка вплетена в барабанную перепонку; другим концом молоточек
соединен с наковальней, а последняя с помощью сустава подвижно сочленена
со стремечком. К стремечку прикреплена стременная мышца, которая удерживает его у перепонки овального окна, отделяющего внутреннее ухо от
среднего. Функцией слуховых косточек является обеспечение увеличения
давления звуковой волны при передаче с барабанной перепонки на перепонку
овального окна. Это увеличение (примерно в 30–40 раз) помогает слабым
звуковым волнам, падающим на барабанную перепонку, преодолеть сопро85
тивление мембраны овального окна и передать колебания во внутреннее ухо,
трансформируясь там в колебания эндолимфы.
Барабанная полость соединена с носоглоткой при помощи слуховой
(евстахиевой) трубы длиной 3,5 см, очень узкой (2 мм), поддерживающей
одинаковое давление снаружи и изнутри на барабанную перепонку, обеспечивая тем самым наиболее благоприятные условия для ее колебания. Отверстие трубы в глотке чаще всего находится в спавшемся состоянии, и воздух
проходит в барабанную полость во время акта глотания и зевания.
Внутреннее ухо находится в каменистой части височной кости и представляет собой костный лабиринт, внутри которого есть перепончатый лабиринт из соединительной ткани, который как бы вставлен в костный лабиринт
и повторяет его форму. Между костным и перепончатым лабиринтами имеется жидкость – перилимфа, а внутри перепончатого лабиринта – эндолимфа.
Кроме овального окошка, в стенке, отделяющей среднее ухо от внутреннего,
есть круглое окно, которое делает возможным колебание жидкости.
Костный лабиринт состоит из трех частей: в центре находится преддверие, спереди от него – улитка, а сзади – полукружные каналы. Костная улитка
– спирально извивающийся канал, образующий два с половиной оборота вокруг стержня конической формы. Диаметр костного канала у основания улитки – 0,04 мм, на вершине – 0,5 мм. От стержня отходит костная спиральная
пластинка, которая делит полость канала на две части – лестницы.
Внутри среднего канала улитки находится спиральный (кортиев) орган.
Он имеет базилярную (основную) пластинку, состоящую примерно из 24 тыс.
тонких фиброзных волоконец различной длины. Эти волоконца очень упругие и слабо связаны друг с другом. На основной пластинке вдоль нее в пять
рядов располагаются опорные и волосковые чувствительные клетки – это и
есть слуховые рецепторы.
Внутренние волосковые клетки расположены в один ряд, по всей длине
перепончатого канала их насчитывается 3,5 тыс. Наружные волосковые клетки располагаются в три-четыре 1 ряда, их насчитывается 12–20 тыс. Каждая
рецепторная клетка имеет удлиненную форму, на ней имеется 60–70 мельчайших волосков (длиной 4–5 мкм). Волоски рецепторных клеток омываются
эндолимфой и контактируют с покровной пластинкой, которая нависает над
ними. Волосковые клетки охватываются нервными волокнами улитковой ветви слухового нерва. В продолговатом мозге находится второй нейрон слухового пути; потом путь идет, перекрещиваясь, к задним буграм четверохолмия,
а от них – в височную область коры, где располагается центральная часть
слухового анализатора.
В коре больших полушарий находится несколько слуховых центров.
Некоторые из них (нижние височные извилины) предназначены для восприятия более простых звуков – тонов и шумов. Другие связаны со сложнейшими
звуковыми ощущениями, которые возникают в то время, когда человек говорит сам, слушает речь или музыку.
3. Механизм восприятия звука
86
Для слухового анализатора звук является адекватным раздражителем.
Звуковые волны возникают как чередование сгущений и разрежений воздуха
и распространяются во все стороны от источника звука. Все вибрации воздуха, воды или другой упругой среды распадаются на периодические (тоны) и
непериодические (шумы).
Тоны бывают высокие и низкие. Низким тонам соответствует меньшее
число колебаний в секунду. Каждый звуковой тон характеризуется длиной
звуковой волны, которой соответствует определенное число колебаний в секунду: чем больше число колебаний, тем короче длина волны. У высоких звуков волна короткая, она измеряется в миллиметрах. Длина волны низких звуков измеряется метрами.
Верхний звуковой порог у взрослого человека составляет 20 000 Гц; самый низкий – 12–24 Гц. Дети имеют более высокую верхнюю границу слуха
– 22 000 Гц; у пожилых людей она ниже – около 15 000 Гц. Наибольшей восприимчивостью обладает ухо к звукам с частотой колебаний в пределах от
1000 до 4000 Гц. Ниже 1000 Гц и выше 4000 Гц возбудимость уха сильно понижается.
У новорожденных полость среднего уха заполнена амниотической жидкостью. Это затрудняет колебания слуховых косточек. Со временем жидкость
рассасывается, и вместо нее из носоглотки через евстахиеву трубу проникает
воздух. Новорожденный ребенок при громких звуках вздрагивает, у него изменяется дыхание, он перестает плакать. Более четким слух у детей становится к концу второго – началу третьего месяца. Через два месяца ребенок дифференцирует качественно различные звуки, в 3–4 месяца различает высоту
звука, в 4–5 месяцев звуки для него становятся условно-рефлекторными раздражителями. К 1–2 годам дети различают звуки с разницей в один-два, а к
четырем-пяти годам – даже 3/4 и '/2 музыкального тона.
Острота слуха определяется наименьшей силой звука, вызывающей
звуковое ощущение. Это так называемый порог слышимости. У взрослого человека порог слышимости составляет 10–12 дБ, у детей 6–9 лет он равен 17–
24 дБ, у детей 10–12 лет – 14–19 дБ. Наибольшая острота слуха достигается к
14–19 годам.
4. Вестибулярный аппарат
Вестибулярный аппарат находится во внутреннем ухе и состоит из полукружных каналов, расположенных в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и двух мешочков (овального и круглого), лежащих ближе к улитке. На
внутренней поверхности мешочков имеются волосковые клетки. Они расположены в студенистой массе, которая содержит большое количество известковых кристаллов – отолитов.
В расширениях полукружных каналов (ампулах) находится по одному
костному гребешку, имеющему серповидную форму. К гребешку прилегает
87
перепончатый лабиринт и скопление опорных и чувствительных рецепторов,
которые снабжены волосками. Полукружные каналы заполнены эндолимфой.
Раздражителями отолитового аппарата являются ускоряющееся или замедляющееся движение тела, тряска, качка и наклон тела или головы в сторону, вызывающие давление отолитов на волоски рецепторных клеток. Раздражителем рецепторов полукружных каналов является ускоренное или замедленное вращательное движение в какой-либо плоскости. Импульсы, идущие
от отолитового аппарата и полукружных каналов, делают возможным анализ
положения головы в пространстве и изменений скорости и направления движений. Усиленное раздражение вестибулярного аппарата сопровождается
учащением или замедлением сокращений сердца, дыхания, рвотой, усиленным потоотделением. При повышенной возбудимости вестибулярного аппарата в условиях морской качки наступают признаки «морской болезни», которые характеризуются вышеперечисленными вегетативными расстройствами. Аналогичные изменения наблюдаются при полетах, поездках в поезде и
автомобиле.
Контрольные вопросы
1. Какое значение имеет слуховой анализатор?
2. Строение наружного уха.
3. Как устроено среднее и внутреннее ухо?
4. Каковы механизмы передачи звуковых колебаний?
5. Особенности строения вестибулярного аппарата
6. Что включают в себя органы равновесия?
ЛЕКЦИЯ 13
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ВНИМАНИЯ И ВОСПРИЯТИЯ ИНФОРМАЦИИ
План лекции
1. Понятия и виды внимания
2. Основные свойства внимания
3. Взаимосвязь внимания и восприятия
4. Восприятие информации
5. Системная организация зрительного восприятия
6. Нейропсихологический анализ системы зрительного восприятия
1. Понятия и виды внимания
Внимание – это направленность и сосредоточенность сознания на
каком-либо реальном или идеальном объекте, предполагающие повышение
88
уровня сенсорной, интеллектуальной или двигательной активности индивида.
Выделяют виды внимания:
- непроизвольное называют пассивным, так как возникает и
поддерживается в силу увлекательности деятельности или неожиданности;
- произвольное называют волевым, активным, преднамеренным, т. к.
управляется сознательной целью;
- послепроизвольное развивается в процессе целенаправленной деятельности.
Произвольный вид внимания
характерен только для человека.
Объяснить механизм произвольного внимания можно через взаимодействие
первой и второй сигнальных систем.
2. Основные свойства внимания
В психологии внимания обычно выделяют ряд свойств, характеризую
щих разные стороны осуществления этого процесса. Это объем, устойчивость
внимания, способность к распределению и переключению. Объем характеризуется числом одновременно отчетливо распознаваемых объектов при внимании и составляет 7–9 единиц. Устойчивость внимания проявляется в его длительном поддержании, концентрации на объекте и противостоянии отвлечениям. Она является важным профессиональным качеством человекаоператора. Распределение внимания характеризует возможность внимательного выполнения двух или нескольких видов деятельности. Переключение –
это динамическая характеристика способности к переходу от одной деятельности к другой. Важно отметить, что для выполнения вниманием его основной функции обеспечения эффективности любой деятельности эти свойства
должны быть выражены достаточно, но не чрезмерно и соответствовать ситуации. Так, чрезмерная устойчивость внимания может вызвать излишнее «
застревание » на какой-то уже ненужной работе, слишком легкая переключаемость приведет к поверхностному знанию, широте в ущерб глубине. Важнейшей характеристикой внимания является его избирательность – способность выделять значимые объекты, задачи и тем самым активировать только
те функциональные системы, которые обеспечивают преимущественное восприятие значимого объекта, операции, направленные только на достижение
основной цели при игнорировании других незначимых объектов, подавлении
других, может быть, сходных, но не направленных на основную цель операций. Эта способность компенсирует ограниченные ресурсы внимания и небеспредельные возможности его распределения.
Внимание как психический процесс функционирует в условиях тесного
взаимодействия с потребностной сферой и системой переработки и оценки
информации.
3. Взаимосвязь внимания и восприятия
Взаимосвязь внимания с системой восприятия проявляется в том, что, с
89
одной стороны, внимание облегчает все протекающие в этой системе процессы, служащие получению информации, необходимой для решения задач и
удовлетворения потребности. С другой стороны, степень сложности и тонкости различий признаков и их комбинаций, вызывающая рассогласование, –
определяют возникновение внимания. Поддержание внимания также определяется способностью к глубокой и разносторонней обработке информации о
стимуле, возможностью увидеть в нем или предположить наличие скрытых,
пока не известных свойств, значимых для познавательной деятельности.
4. Восприятие информации
Процесс восприятия обеспечивает анализ и обработку информации. На
этой основе создаются образы внешнего мира, складывается индивидуальный
опыт, формируется познавательная деятельность человека, его мышление и
сознание. По современным представлениям, восприятие является активным
процессом и осуществляется как сложный системный акт, в который включаются различные взаимодействующие структуры мозга (подкорковые центры, проекционные и ассоциативные области коры), каждая из которых выполняет специализированную функцию.
Процесс восприятия начинается с анализа информации, поступающей
от специализированных рецепторов по определенным каналам. Специализированные рецепторы чувствительны к качественно различным видам внешних сигналов – к их модальности: зрительной, слуховой, обонятельной, тактильной. Воспринимаемая рецепторами специфическая энергия (световые,
звуковые волны) преобразуется в последовательность нервных импульсов,
передающихся по специфической афферентной системе в головной мозг.
Блок передачи информации по специфическому пути от рецептора до коры
больших полушарий – анализатор по И.П. Павлову – осуществляет первичный анализ информации определенной модальности. Анализатор включает в
себя рецептор, проводящие пути, подкорковые переключательные ядра и проекционную корковую зону.
Модально специфическая информация поступает к нейронам центральной нервной системы от определенных участков периферического отдела
анализатора. Это так называемые рецептивные поля нейронов, которые способствуют пространственной организации сенсорных потоков.
На разных уровнях анализатора обнаружены высоко специализированные нейроны, избирательно реагирующие на определенный признак стимула
– ориентацию, направление движения, интенсивность. Они получили название детекторов. Нейроны-детекторы, выделяющие разные признаки стимула
(цвет, движение, ориентация), расположены в разных слоях коры и образуют
объединения (нейронные ансамбли).
5. Системная организация зрительного восприятия
Восприятие как психическая функция не ограничивается анализом сен90
сорной информации в сенсорно специфическом анализаторе. Являясь активным процессом, восприятие включает ряд когнитивных операций – оценку
стимула с точки зрения его значимости, опознание, классификацию и существенно зависит от задачи, стоящей перед субъектом. Наиболее детально изучена система зрительного восприятия, и это особенно важно, т. к. у человека 90
% информации поступает по зрительному каналу.
В системе восприятия особая роль принадлежит ассоциативным областям коры, которые осуществляют интеграцию признаков разной сенсорной
модальности и на этой основе создают целостный образ внешнего мира. В
рамках восприятия одной модальности они, благодаря связям с различными
подкорковыми структурами и другими областями коры, участвуют в сличении наличной информации со следами в памяти, оценке значимости в соответствии с ведущей потребностью, опознании и классификации. Система двусторонних связей ассоциативных областей коры, в особенности лобных отделов, с лимбическими и ретикулярными регуляторными структурами определяет высокую пластичность процесса восприятия и его адекватность текущей
ситуации.
Существенную роль в выяснении структурно-функциональной организации восприятия сыграло использование электрофизиологических методик,
позволившее выявить как специфику участия различных областей коры в акте
восприятия, так и лежащие в ее основе механизмы.
6. Нейропсихологический анализ системы зрительного восприятия
Функциональная роль различных областей коры и их взаимодействия
отчетливо выявляется в нейропсихологических исследованиях локальных поражений мозга.
В зависимости от локализации очага поражения в первичных, вторичных проекционных и ассоциативных областях выявлены различные симптомы. Нарушение в первичной зрительной проекционной зоне приводит к частичному выпадению поля зрения и не оказывает выраженного влияния на
высшие психические функции. Дефект компенсируется движениями глаз –
перемещением взора. Локальные поражения вторичных зрительных зон вызывают нарушения интегрального восприятия, проявляющиеся в невозможности объединить отдельные признаки в целостный образ. Следствием этого
является не узнавание предметов и реальных изображений, так называемая
зрительная агнозия. А.Р. Лурия приводит типичный пример такого больного.
Рассматривая изображение очков, он называет отдельные детали – «кружок и
еще кружок, и палка, и перекладина» – но не может объединить их в образ,
начинает гадать и называет велосипед. При предъявлении рисунка петуха с
ярким разноцветным хвостом больной называет картинку пожаром, принимая
перья за языки пламени. Нарушение носит модально специфический характер. Не узнавая предметы зрительно, больной может их назвать при ощупывании. Нарушения не затрагивают также интеллектуальных процессов.
При поражении ассоциативных отделов выявляются более сложные де91
фекты, включающие интеллектуальную сферу. Обнаруживаются различия
симптомов, наблюдаемых при поражении передне- и заднеассоциативных отделов коры, и симметричных структур правого и левого полушария.
Так, нарушение заднеассоциативной коры правого полушария приводит
к игнорированию левой половины поля зрения, что отчетливо проявляется
при чтении и перерисовывании фигур. Больные не осознают этого дефекта.
Нарушается узнавание сложных изображений, в особенности восприятие лиц.
При поражении заднеассоциативных отделов левого полушария нарушается деятельность, связанная с мысленным восприятием пространственных
отношений, например, счетные операции с многозначными числами.
Поскольку в заднеассоциативных отделах левого полушария расположен центр восприятия речи, при локализованных в этой зоне поражениях наблюдается нарушение восприятия логико-грамматических конструкций.
Больной не улавливает разницы между словосочетаниями «брат отца» и «отец
брата».
При поражении переднеассоциативных отделов коры, лобных областей
нарушаются когнитивные операции восприятия. Принятие решения перестает
базироваться на всем объеме необходимой информации. Например, больной
при предъявлении ему картины называет при ее характеристике один, случайно попавшийся ему на глаза признак. Теряется возможность решения
сложных зрительных задач.
Таким образом, в иерархически организованной системе восприятия
каждой структуре мозга принадлежит особая роль, и ее выпадение вызывает
нарушение восприятия как целостной психической функции.
Контрольные вопросы
1. Каковы современные представления о процессе восприятия?
2. Перечислите и охарактеризуйте виды восприятия?
3. Как осуществляется кодирование информации в мозге?
4. Что такое внимание?
5. Каковы основные свойства внимания?
6. В чем разница между непроизвольным и произвольным вниманием?
7. В чем состоит связь внимания и восприятия?
ЛЕКЦИЯ 14
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ПАМЯТИ И НАУЧЕНИЯ
План лекции
1. Память как форма отражения действительности
2. Классификация памяти
3. Формы научения
92
1. Память как форма отражения действительности
Память – это сложный психический процесс, который включает
запоминание, сохранение и воспроизведение обстоятельств жизни и
деятельности личности.
Выделяют уровни памяти на основе ее временной организации:
- непосредственную, или сенсорную память;
- кратковременную память;
- долговременную память.
Сенсорная память – удерживает довольно точную и полную картину
мира, воспринимаемую органами чувств. Длительность сохранения картины
очень невелика – 0,1–0,5 с.
Если информация, переданная рецепторами, привлекла внимание мозга,
она переходит в кратковременную память. Кратковременная информация
сохраняется не в первоначальном виде (виде сенсорных впечатлений), а
претерпевает обработку и интерпретацию. Эти процессы неустойчивы и
обратимы, установлено, что кратковременная память действует в течение
примерно 20 секунд.
Долговременная память длительно сохраняет материал после
многократного его повторения и воспроизведения. Емкость долговремен-ной
памяти практически безгранична.
2. Классификация памяти
Среди многообразных различий памяти выделяют виды памяти, их
подразделяют в соответствии с тремя основными критериями:
1) По характеру психической активности, преобладающей в
деятельности, память делят: на наглядно-образную, словесно-логическую,
двигательную, эмоциональную;
2) По характеру целей деятельности: на произвольную и
непроизвольную;
3) По характеру сенсорной модальности, преобладающей в
деятельности, память делят: на зрительную, слуховую, обонятельную,
вкусовую.
Все эти виды памяти могут быть представлены как на
кратковременном, так и на долговременном уровне.
Словесно-логическая память специфически человеческая память в
отличие от двигательной, эмоциональной и образной, которые в простейших
формах свойственны и животным.
Существуют индивидуальные различия памяти проявляющиеся по
доминирующему при запоминании виду сенсорного канала. Одни лучше
запоминают зрительную информацию, другие – слуховую, третьи – то, что
может быть выполнено практически. В соответствии с этим различа-ют
зрительный, слуховой и двигательный типы памяти. Чаще всего встречается
93
смешанный или комбинируемый тип памяти – зрительно-слуховой,
зрительно-двигательный, слухо- двигательный.
Наряду с общими закономерностями, определяющими запечатле-ние,
сохранение и воспроизведение прошлого опыта, имеются существен-ные
индивидуальные особенности памяти. Память разных индивидов отличается
не только содержанием хранимой информации, но и объемом памяти. Количество материала, которое может быть воспроизведено после однократного
его восприятия называется объемом памяти.
3. Формы научения
Существует несколько классификаций научения. Целесообразно все их
объединить в четыре основные группы, преимущественно по критерию активности животного или человека в ходе научения: а) пассивное (реактивное)
научение; б) оперантное научение (operatio – действие); в) научение с помощью наблюдения; г) инсайт.
Пассивное (реактивное) научение имеет место во всех случаях, когда
организм пассивно (не прилагая целенаправленных усилий) реагирует на какие-то внешние факторы и когда в нервной системе формируются новые следы памяти. Пассивным научением являются следующие формы.
1. Привыкание – угасание ориентировочной реакции (рефлекса –«что
такое?», по И.П. Павлову). Если раздражитель многократно повторяется и не
имеет особого значения для организма, организм прекращает на него реагировать, развивается привыкание (габитуация).
Привыкание – это не только самая простая, но, вероятно, и самая распространенная форма научения у человека и животных. За счет него нам удается игнорировать раздражители, не несущие никакой новизны и не имеющие
для нас значения, сосредоточивая внимание на более важных явлениях. Привыкание всегда специфично в отношении стимула: если человек не замечает
уличного шума, он проснется либо от неожиданного звука на его фоне, либо
от внезапно наступившей тишины. Привыкание – это не утомление, а особый
приспособительный нервный процесс. Его не следует путать и с адаптацией
анализаторов, т.е. снижением их чувствительности при непрерывной стимуляции.
2. Сенсибилизация – усиление реакции организма на повторяющийся
стимул, если он вызывает каждый раз неприятные ощущения. Например, повторные капли воды из крана, жужжание назойливой мухи или пронзительный писк комара, многократно повторяющийся, становятся непереносимыми,
неприятными. В данном случае научение носит негативный характер и выражается в соответствующих поведенческих реакциях типа стимул – ответ (после нескольких повторений действия раздражителя).
3. Импринтинг – запечатление в памяти новорожденного окружающей
действительности.
Работы австрийского этолога К. Лоренца помогли понять взаимодействие между этими двумя факторами в некоторых явлениях. В частности, К.
94
Лоренц занимался изучением гусят, вылупившихся в инкубаторе. Первым
движущимся объектом, с которым встречались гусята в момент вылупления,
была не их биологическая мать, а сам К. Лоренц. Произошло удивительное
явление: вместо того чтобы присоединиться к стаду гусей, эти гусята повсюду следовали за К. Лоренцом и вели себя так, как если бы он был их матерью.
Оказавшись в присутствии своей настоящей матери, они не обращали на нее
никакого внимания и возвращались под защиту К. Лоренца. Проявление этой
привязанности к человеку стало особенно необычным, когда, достигнув половой зрелости, эти гуси принялись искать брачных партнеров, сходных с человеком, не проявляя ни малейшего интереса к представителям собственного
вида!
К. Лоренц назвал эту глубокую привязанность к первому движущемуся
объекту, который увидели гусята после вылупления из яйца, импринтингом
(запечатлением).
У ребенка социальные связи устанавливаются очень рано и носят более
глубокий характер. Если индивидуум первые годы жизни находится в изоляции, то это приводит к отклонениям в его поведении, иногда значительным.
Наблюдение за развитием детей свидетельствует о том, что важную
роль в нервно-психическом развитии ребенка имеет импринтинг, влияющий
на будущее поведение, предопределяя его на долгие годы. По-видимому, в
развитии детей имеются критические периоды, определяющие дальнейшее их
развитие, но они, очевидно, сдвинуты на более поздние сроки, чем у животных. В частности, высказывают мнение, что возраст от 6 нед. до 6 мес. является критическим для оформления отношений ребенка с матерью.
У новорожденных детей первых месяцев жизни определяющим фактором в возникновении привязанности к матери является чувство комфорта и
ощущение безопасности, существенное значение для которых имеют кормление матерью своего ребенка, гигиенический уход, интонация голоса и звуки
речи, обязательные при общении с бодрствующим ребенком грудного возраста. Таким образом, импринтинт – это особая – третья – форма реагирования
(кроме условного и безусловного рефлексов) на окружающую среду.
Оперантное научение – это научение, в ходе которого организм добивается полезного результата с помощью активного поведения. Имеется три основных подобных вида научения.
1. Инструментальный условный рефлекс – научение действию с помощью вознаграждения (подкрепления).
Дети быстро учатся говорить, когда родители одобряют их при правильном произнесении отдельных звуков и слов. В случае неправильного
произношения слова дети не получают подобного подкрепления и эти слова
постепенно исчезают из употребления в результате неподкрепления.
2. Метод проб и ошибок. Американский ученый Э.Торндайк (1890),
видный бихевиорист (англ. behaviour – поведение), помещал голодных кошек
в так называемые проблемные клетки, которые открывались в том случае, если кошка предпринимала какие-то определенные действия – тянула за веревку, приподнимала запорный крючок и т.д. Когда кошка выходила из клетки,
95
она получала пищу. По мере повторения процедуры выхода из клетки, т.е.
увеличения числа проб и ошибок, скорость выполнения задачи возрастала.
Скиннер продолжил эти исследования.
3. Самораздражение структур мозга для получения удовольствия –
положительных эмоций. Научение путем наблюдения. Различают два вида
подобного научения: простое подражание и викарное научение. Простое
подражание. Например, обезьяна в общении с исследователями научилась
мыть банан перед едой, не понимая, зачем это делает. Викарное научение.
Осуществляется также посредством наблюдения, но при этом результат действия оценивается. Такое научение свойственно только человеку. Особенно
часто используют научение путем наблюдения дети, причем в раннем онтогенезе оно является преимущественно подражательным. С возрастом викарное
научение начинает все больше превалировать над подражательным научением.
Научение путем инсайта (озарения) – внезапное нестандартное правильное решение задачи: иногда после отдельных проб и ошибок возникает
идея результативного действия, которое может совершенствоваться в процессе достижения цели. Этот вид научения является следствием объединения
опыта, накопленного в памяти, с той информацией, которой располагает индивидуум при решении проблемы.
Следует подчеркнуть, что в конкретных ситуациях для достижения того
или иного полезного приспособительного результата индивидуум чаще всего
реализует не один, а несколько видов научения. Частное научение (обучение
игре на музыкальном инструменте, обучение работе на компьютере и т.д.) по
своей структуре всегда является комплексным.
Контрольные вопросы
1. Что такое память?
2. Какие виды памяти выделяют на основе ее временной организа-ции?
3. Какие структуры головного мозга участвуют в обеспечении памя-ти?
4. Перечислить и охарактеризовать типы памяти?
5. Что такое оперативная память?
6. Понятие об объеме памяти?
7. Какие нарушения памяти встречаются?
8. Какие формы научения Вы знаете?
ЛЕКЦИЯ 15
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ МЫШЛЕНИЯ И РЕЧИ
План лекции
1. Речь как форма общения
96
2. Функции речи
3. Мозговая организация речи
4. Мышление и речь
1. Речь как форма общения
Речь – специфически человеческая функция, возникшая в процессе эволюции. Для ее обозначения и подчеркивания различий физиологических механизмов речи как формы общения с внешним миром от форм, имеющихся у
животных, И.П. Павлов ввел понятие второй сигнальной системы, в отличие
от первой сигнальной системы (восприятие непосредственных признаков
внешних стимулов), свойственной животным. Слово, хотя тоже является раздражителем, воспринимающимся через сенсорные системы, отличается тем,
что в нем отражаются наиболее существенные свойства внешних объектов.
Оно обеспечивает возможность обобщенного и отвлеченного отражения действительности.
2. Функции речи
Выделяются коммуникативная, регулирующая и программирующая
функции речи. Речь обеспечивает общение между людьми, служит для обмена информацией и побуждения к действию. Посредством слов человек познает предметы и явления внешнего мира без непосредственного контакта с ними, устанавливает связи и отношения. Речь является основой процесса мышления. Среда, в которой развивается ребенок, определяет формирование родного языка. У человека имеются видоспецифические предпосылки языкового
общения, они заложены в структуре мозга и артикуляционного речевого аппарата.
Регулирующая функция речи проявляется в сознательных формах психической деятельности. Речи принадлежит важная роль в развитии произвольного волевого поведения. От внешней регуляции поведения, обеспечиваемой коммуникативной функцией речи, ребенок в процессе развития приобретает возможность преобразовывать внешние речевые сигналы – приказы
во внутреннюю речь (процесс интериоризации). С помощью внутренней речи
человек сам может регулировать свое поведение. Она же является и средством мышления.
Программирующая функция речи состоит в формулировании программ
различных действий и поведения на основе внутренней речи. В собственно
речевой (вербальной) деятельности это проявляется в программировании и
грамматическом построении развернутого речевого высказывания.
3. Мозговая организация речи
Выделение центров речи привело к представлению об узком локальном
97
представительстве речевой функции. Вербальную деятельность представляли
как взаимосвязь центров восприятия речи (Вернике) и ее воспроизводства
(Брока) и локализовали у правшей исключительно в левом полушарии. Важный вклад в понимание функциональной организации структур мозга при
осуществлении речевой функции внесли нейропсихологические исследования
А.Р. Лурия и других авторов. Было показано, что при различных по локализации мозговых поражениях нарушается сложная структура речевой деятельности. Характер нарушений зависит от того, какая структура мозга повреждена.
Важную роль в восприятии слышимой речи играют вторичные отделы
слуховой коры левого полушария, которые воспринимают элементарные коды слов – фонемы. Например: люк, лак, лук или бар – пар. Различение фонем
(фонематический слух) страдает при поражении этих структур, понимание
точного значения слов становится невозможным. Фонемы – это звуки речи,
замещение которых изменяет смысл слова и отвечает за специфический для
вербальной функции фонематических слух. Нарушения в этой области делает
невозможным понимание точного и конкретного значения слов. Такую же
роль в зрительном восприятии слов играют вторичные зрительные зоны.
Понимание смысла слов, особенно в зависимости от контекста (в предложении), и целостного речевого высказывания (семантический анализ) страдает при поражении глубоких отделов левой височной доли, ответственной за
слухоречевую память и заднеассоциативных областей, включая центр Вернике, где интегрируются элементы речевой структуры в смысловую схему.
Сложноорганизованной является и система называния предметов и устной речи. Непосредственная реализация устной речи происходит с участием
нижних отделов премоторной области левого полушария, где локализован
центр Брока. Нарушения в этой области приводят к застреванию на какомнибудь слоге, перестановке букв, многократном повторении предыдущей артикуляции.
Необходимо подчеркнуть, что, несмотря на то, что основные речевые
центры расположены в левом полушарии, правое тоже вовлекается в речевую
функцию.
При поражении правого полушария страдают нелингвистические компоненты речи: интонация, параметры основного тона (высота, громкость),
эмоциональная окраска. Структуры, управляющие голосовыми реакциями,
тесно связаны на разных уровнях с лимбической системой мозга, что и привносит в звучащую речь эмоциональный компонент. Правое полушарие ответственно и за зрительно-пространственный анализ вербального материала.
4. Мышление и речь
Мышление – психический процесс получения знания о сущностных
свойствах предметов и явлений, закономерных связях между ними. Орудием
мышления являются слово, речевая деятельность, на основе которых формируются понятия, обобщения, логические построения. В эволюции именно появление речи привело к новой функции мозга – вербальному мышлению, ба98
зирующемуся на кодировании информации с помощью абстрактных обобщенных символов – слов. Мысли у человека формируются с помощью слова,
вне языка могут возникать лишь неясные побуждения.
Мышление, так же как и любая другая форма психической деятельности, организуется по принципу функциональной системы. Направленность
мышления на решение определенных задач определяется актуализированной
потребностью. Оно осуществляется на основе синтеза всей имеющейся информации (наличной и следовой); этапу принятия решения (гипотеза, стратегия) соответствует выбор оптимального пути достижения поставленной цели;
его реализация (решение задачи или нахождение ответа на поставленный вопрос) сопровождается сличением полученных результатов с исходными условиями. Согласование прекращает мыслительный акт, рассогласование стимулирует дальнейший процесс мышления, пока не будет найдено адекватное
решение.
Отсюда ясно, что в обеспечении мыслительной деятельности участвуют
многие структуры мозга, не только корковые области, но и подкорковые образования. При регистрации активности отдельных нейронов таламических
ядер обнаружена ее модуляция в процессе выполнения мыслительных операций.
В мыслительных операциях по-разному участвуют левое и правое полушария. В основе этих различий лежит специфика структурнофункциональной организации полушарий и связанные с этим способы обработки информации. Это согласуется с описанной ролью левого полушария в
логическом мышлении, выделении причинно-следственных отношений, требующих последовательно осуществляемых операций, а правого – в решении
пространственных задач, осуществляемых на основе одномоментного охвата
объектов, расположенных в пространстве. Известно, что правое полушарие
оперирует всем набором признаков, а левое выделяет наиболее существенные
характеристики и легче улавливает различия объектов. Отмечая определенную специализацию полушарий в мыслительных операциях и психических
процессах, следует подчеркнуть, что оба полушария работают в тесном взаимодействии, дополняя друг друга. Характер их участия и взаимодействия зависит от конкретной задачи и реализуемой деятельности.
Контрольные вопросы
1. Каковы функции речи?
2. Перечислите основные звенья речи?
3. Какие структуры мозга отвечают за речевую функцию?
4. Какие речевые нарушения Вы знаете?
5. Какую роль играет речь в формировании мышления?
6. Общий принцип мозговой организации процесса мышления
99
ЛЕКЦИЯ 16
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ.
СОН И БОДРСТВОВАНИЕ. ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫЕ СТРЕССЫ
План лекции
1. Понятие о функциональном состоянии мозга
2. Сон
3. Оценка глубины сна
4. Сновидения
5. Значение сна
6. Механизмы бодрствования
7. Психоэмоциональный стресс
1. Понятие о функциональном состоянии мозга
Понятие функционального состояния широко используется в психологии, нейрофизиологии, эргономике и других науках. Это объясняется тем, что
в самых разных сферах жизнедеятельности человека успешность его труда,
обучения, творчества, физического и психического здоровья зависит от его
функционального состояния.
Восприятие событий в значительной степени зависит от нашего состояния — от того, напряжены мы или нет, возбуждены или спокойны, спим или
бодрствуем.
Всем хорошо известна зависимость эффективности деятельности от
функционального состояния. Наилучшие результаты деятельности соответствуют некоторому среднему значению, которое получило название оптимального функционального состояния. Сдвиг функционального состояния в сторону от оптимального независимо от его направления сопровождается снижением результатов выполняемого физического или психического действия.
Наиболее часто функциональное состояние нервной системы определяют как
фоновую активность ЦНС, в условиях которой осуществляется та или иная
деятельность. Изменение функционального состояния отражается не только в
возбудимости головного мозга, но и в его реактивности и лабильности.
Ответная реакция организма на каждый воздействующий стимул в значительной мере зависит от того функционального состояния, в котором нервная система находится. Всякая деятельность человека, как мыслительная, так
и поведенческая, предполагает наличие определенных условий в виде фона
психической активности, при котором эта деятельность может протекать наиболее успешно. Уровень психической активности — результат широкого
взаимодействия различных физиологических процессов. Различают следующие уровни активности человека:
Бодрствование — характеризуется повышением анализаторной и двигательной активности, включением сознания и поддерживается в результате
100
падающих на организм раздражений. Спокойное бодрствование, внимание,
активная деятельность, эмоции, сверхвозбуждение (аффект) — уровни бодрствования. Этот термин обозначает показатель уровня активности мозговых
структур, при котором могут оптимально совершаться те или иные психические функции. Каждый из них связан с определенным функциональным
состоянием ЦНС, с определенным уровнем активации нервной системы.
Сон — такое состояние организма, которое характеризуется прекращением или значительным снижением двигательной активности, понижением
функции анализаторов, более или менее полным отключением сознания.
2. Сон
Сон – это особая активность мозга, при которой у человека выключаются сознание и механизмы поддержания естественной позы, снижена чувствительность анализаторов. Засыпанию способствуют соблюдение режима сна –
сон в одно и то же время (циркадианный биоритм), утомление нервных клеток, ослабление активности анализаторов (закрытие глаз, тишина, удобная
поза). Человек может спать и во время шума, например шума от автомобилей
на улице. Следует, однако, помнить, что шум отрицательно влияет на сон, нарушая его глубину, последовательность фаз и, тем самым, ухудшая общее самочувствие. Поэтому спальню нужно, насколько это возможно, изолировать
от внешних раздражителей.
Признаки сна у детей и взрослых одинаковые: снижение уровня сознания; зевание; понижение чувствительности анализаторов; урежение сердцебиений и дыхания, снижение секреторной деятельности желёз – слюнных
(сухость слизистой оболочки рта), слезных (жжение глаз, слипание век).
Продолжительность сна: взрослые спят 7–8 ч в сутки, дети – до 20 ч в
сутки в зависимости от возраста. Однако известны случаи, когда люди длительное время спали значительно меньше и сохраняли высокую работоспособность (например, Наполеон I и Т. Эдисон спали по 2 ч). К настоящему
времени установлено, что люди, спящие 7–8 ч в сутки, живут дольше при
прочих равных условиях.
3. Оценка глубины сна
Обычно используют электроэнцефалограмму (ЭЭГ), по особенностям
которой, исходя из общепринятых стандартных критериев, выделяют четыре
или пять стадий сна. В состоянии расслабленного бодрствования преобладает А-ритм с изменчивой амплитудой. В стадии А (дремота) происходит переход от бодрствования ко сну. Для стадии В-сна засыпание и самый поверхностный сон длительностью 3–5 с. Далее наступает стадия С-сна – поверхностный сон. Спящий человек уже не различает слабые внешние раздражители. В
стадии D-сна умеренно глубокий сон, а в стадии Е-сна – глубокий сон.
Перед пробуждением спящий человек обычно проходит еще через одну,
особую фазу сна, характеризующуюся эпизодами быстрых движений глаз
101
(БДГ) – быстрым сном, другие фазы называют медленным сном.
На протяжении ночи последовательность стадий сна повторяется в
среднем 3–5 раз. Как правило, максимальная его глубина при каждом таком
цикле убывает к утру, когда стадия Е уже отсутствует или становится очень
короткой. В норме БДГ-сон повторяется примерно через каждые 1,5 ч и длится в среднем 20 мин, причем с каждым разом все больше.
4. Сновидения
Сновидения – возникающие во сне образные представления и воспринимаемые как реальная действительность. Детям и взрослым гораздо легче
вспомнить содержание только что увиденного сна, если их разбудить во время БДГ-фазы или тотчас после ее окончания; проснувшись в фазе медленноволнового сна, человек часто не помнит сновидений. Сновидения всегда или
обычно возникают во время БДГ-сна. В то же время в медленноволновом сне
наблюдаются разговор, снохождение и ночные страхи у детей.
Факторы, побуждающие сновидения.
• Предшествующая сну деятельность (дети продолжают «играть» во
сне, исследователь ставит эксперименты и т.д.). Д.И.Менделееву сновидение
помогло создать свою знаменитую таблицу.
• Раздражители, действующие на организм во время сна. Так, если приложить горячую грелку к ногам, спящему человеку может присниться сон,
что он идет по раскаленному песку.
• Избыточная импульсация от переполненных или больных внутренних
органов может вызывать кошмарные сновидения.
Снохождение (сомнамбулизм) также нельзя считать патологией. За исключением редких несчастных случаев, оно совершенно безобидно. Снохождение наблюдается в любом возрасте, особенно часто у детей и молодых людей. Глаза сомнамбулы широко открыты, взгляд устремлен вперед – как бы в
пустоту. Внешние раздражители не вызывают у него никаких реакций. Сомнамбулизм считают особой формой бодрствования, при которой преобразование сенсорной информации в двигательные акты в общем сохраняется, однако сознание отключено.
5. Значение сна
1. Сон обеспечивает отдых организма. Более значительно меняется поведение человека при лишении его медленного сна: возникает повышенная
возбудимость (развязность).
2. Сон играет важную роль в процессах метаболизма. Полагают, что
медленный сон способствует восстановлению внутренних органов,
3. Сон способствует переработке и запоминанию информации. Если
какая-то информация заучивается непосредственно перед засыпанием, то
спустя 8 ч она вспоминается лучше.
4. Биологическое значение сна связано с приспособлением к изменению
102
освещенности (день – ночь). Организм способен заранее приспособиться к
ожидаемому воздействию внешнего мира, активность всех систем снижается
в определенные часы согласно режиму труда и отдыха. К моменту пробуждения и в начале бодрствования активность органов и систем возрастает и соответствует уровню поведенческих реакций.
6. Механизмы бодрствования
Важную роль в регуляции цикла сон – бодрствование играет ретикулярная формация ствола мозга, где находится множество диффузно расположенных нейронов, аксоны которых идут почти ко всем областям головного
мозга, за исключением новой коры Переход от бодрствования ко сну предполагает два возможных пути. Прежде всего не исключено, что механизмы,
поддерживающие бодрствующее состояние, постепенно «утомляются». В соответствии с такой точкой зрения сон – это пассивное явление, следствие
снижения уровня бодрствования. Однако не исключено и активное торможение обеспечивающих бодрствование механизмов. Эксперимент показал, что
серотонин служит и медиатором в процессе пробуждения, и «гормоном сна» в
бодрствующем состоянии, стимулируя синтез или высвобождение «веществ
сна» (факторов сна), которые в свою очередь вызывают сон.
7. Стресс
Канадский ученый (медик, физиолог, психолог) Г. Селье в первой половине 20-го века разработал теорию общего адаптационного синдрома (ОАС).
Позднее она была определенна как стресс. Стресс эта неспецифическую реакцию организма на любое предъявленное ему требование.
Биологическая функция стресса – адаптация. Эта реакция предназначена для защиты организма от различных воздействий: физических, психических. Стресс – это способ достижения устойчивости организма при действии
на него повреждающего фактора.
В настоящее время стресс является важной причиной смертности, так
как он нарушает психосоматическое равновесие.
Стрессовая активация может быть положительной мотивирующей силой, улучшающей субъективное «качество жизни». Такой положительный
стресс называют эустрессом, а ослабляющий, чрезмерный стресс – дистрессом.
По мере усиления стресса улучшается общее самочувствие и проявление здоровья. Однако, продолжая нарастать, стресс достигает своего апогея.
Эту точку можно назвать оптимальным уровнем стресса, потому что, если
стресс возрастает и дальше, он становится вредным для организма. Точка, в
которой достигается оптимальный уровень стресса, зависит от врожденных
биологических, а также приобретенных физиологических и поведенческих
факторов.
Г. Селье выделил три стадии реакции стресса:
103
- 1 стадия – тревоги, по сути это «стресс – ожидания».На этой стадии
происходит мобилизация организма, он подготавливается к стрессу. Включаются защитные механизмы, увеличивается напряжение симпатикоадреналиновой системы
- 2 стадия – «резенстентности», собственно стресс. На этой стадии происходит нормализация или даже повышение устойчивости, реализация своих
возможностей по максимуму. Переход стадии тревоги в стадию резенстентности связан с запредельным торможением ЦНС.
- 3 стадия – «истощение». Здесь еще в большей степени, чем в стадии
тревоги наблюдается состояние, когда сохранение жизни достигается ценой
повреждения. В наиболее тяжелых случаях эта стадия может привести к гибели
В зависимости от свойств нервной системы, мы по-разному реагируем
на стресс. Более тяжело переносят стресс меланхолики, слабее их – холерики,
а легче сангвиники и флегматики.
Мужчины и женщины по-разному реагируют на стресс. Сильный пол
обладает более низким резервом гормональной системы и поэтому более беззащитен перед стрессом. Мужчины более тревожны и менее устойчивы эмоционально, они реагируют на представление экстремальной ситуации, а женщины реагируют на саму экстремальную ситуацию.
Контрольные вопросы
1. Что такое функциональное состояние?
2. Какое значение имеет для организма сон и бодрствование?
3. Охарактеризуйте стадии сна.
4. Какие факторы вызывают сноведения?
5. Биологическая функция стресса.
6. Перечислите стадии стресса и их влияние на организм?
ЛЕКЦИЯ 17
ПСИХОФИЗИОЛОГИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И АДАПТАЦИИ
План лекции
1. Понятия адаптации и деятельности
2. Физиология деятельности
3. Физиология адаптации
4. Возрастные особенности адаптивных перестроек
1. Понятия адаптации и деятельности
104
В процессе взаимодействия организма со средой его обитания неизбежно возникают противоречия, которые требуют более или менее срочного разрешения. Для этого существуют всего два пути: либо организм должен измениться таким образом, чтобы уменьшить негативное воздействие среды на его
структуру и функции, и тогда мы говорим, что произошла адаптация; либо
организм воздействует на среду и изменяет ее в соответствии со своими потребностями, и тогда речь идет о деятельности. Таким образом, адаптация и
деятельность – две стратегии взаимодействия организма с окружающей его
средой. Однако эти процессы, имеющие много общих черт, физиологически
организованы по-разному. Они различаются хотя бы тем, что адаптация –
процесс полностью автоматизированный, происходящий без контроля сознания, а иногда даже вовсе без участия центральных нервных структур, и в этом
смысле – «пассивный». В отличие от этого деятельность – всегда процесс
«активный», целенаправленный, даже если он не осознается.
2. Физиология деятельности
Адаптивный смысл деятельности. Всякая деятельность адаптивна, т.е.
она осуществляется ради достижения какой-то цели, которая, по мнению
осуществляющего ее субъекта, поможет ограничить или вовсе исключить физиологические затраты, связанные с неизбежной в любом другом случае
адаптацией.
Моделирование ситуации и уровни принятия решений. В начале деятельности человек сознательно или бессознательно обязательно создает модель той ситуации, которая сложилась к текущему моменту и вызвала необходимость совершения действий, а также той ситуации, которая возникнет
после того, как действие (или комплекс действий) будет завершено. Однако
вне зависимости от этого результат деятельности всегда сопоставляется с
этой моделью, и степень его адекватности модели как раз и является критерием успешности деятельности.
Умственная и мышечная деятельность: физиологические сходства и
различия. В случае умственной деятельности основные физиологические затраты связаны с обеспечением работы нервных центров, которые составляют
очень небольшую долю от массы тела человека. Весь мозг не превышает у
взрослого человека 2–3 % от массы тела. По расчетам биохимиков, метаболическая активность мозга может возрастать в условиях активной деятельности
в 4 раза. Это означает, что процессы метаболизма даже при самой напряженной умственной деятельности могут ускоряться примерно на 10–15 %.
Масса мышц взрослого достигает 40 %, а в период максимальной активности их метаболическое напряжение может увеличиваться в 100 раз.
Правда, практически никогда в деятельность не вовлечены все мышцы организма, и почти никогда работающие мышцы не включаются с максимальной
интенсивностью. Поэтому в среднем активация метаболизма при интенсивной мышечной деятельности взрослого человека составляет 100–500 % от
105
уровня покоя, соответственно этому активизируется функция и всех вегетативных систем.
В то же время как умственная, так и физическая деятельность характеризуются некоторыми универсальными свойствами. Во-первых, это их фазность. Любая деятельность имеет, как минимум, три фазы: врабатывания, устойчивой работы, восстановления.
Диапазон и уровни функциональной активности. При отсутствии деятельности организм находится на самом низком, базальном, уровне своей
функциональной активности. Это нижняя граница функционального диапазона (ФД), т.е. той зоны, в которой могут находиться уровни функциональной
активности (рис. 4).
Рис. 5. Уровни функциональной активности
Верхняя граница ФД соответствует самому высокому уровню двигательной активности, когда человек выполняет очень интенсивную мышечную
работу. Это максимальный уровень функциональной активности.
Большую часть жизни человек проводит в состояниях промежуточных,
при которых уровень функциональной активности существенно выше базального уровня и значительно ниже максимального. Эта часть функционального
диапазона может быть названа зоной оптимума. Зона, которая расположена
между верхней границей зоны оптимума и верхней границей ФД, отражает
резервные возможности организма, которые используются только в нестандартных ситуациях, когда результат деятельности намного важнее ее физиологической «цены».
Врабатывание. Время, в течение которого все процессы в организме
переходят на новый уровень функциональной активности, называется периодом врабатывания (рис. 5). Обычно он длится несколько (2–5) минут, в течение этого времени активность вегетативных систем постепенно достигает такого уровня, который соответствует тяжести производимой работы.
106
Рис. 6. Динамика потребления кислорода в процессе циклической
мышечной работы умеренной мощности
Устойчивое состояние. После этого наступает новая фаза, которая характеризуется устойчивым состоянием. Это означает, что уровень метаболизма и связанные с ним уровни активности вегетативных систем на протяжении
этой фазы остаются почти неизменными, а значит, гомеостаз в организме устойчиво поддерживается благодаря взаимосогласованному действию соответствующих физиологических механизмов. Устойчивое состояние может
длиться минуты или даже часы – все зависит от уровня нагрузки, которая выполняется организмом.
Утомление. Однако рано или поздно наступает третья фаза – утомление. В этой фазе выявляется разбалансировка в деятельности отдельных вегетативных систем и систем, непосредственно обеспечивающих выполнение
работы. Снижается экономичность работы, в крови накапливаются вредные
метаболиты, нарушается гомеостаз, человек ощущает желание прекратить работу и отдохнуть.
Восстановление. После того как работа прекратилась, организм не может мгновенно перейти на базальный уровень функционирования. Этот период, когда работа уже не выполняется, а функции организма еще не вернулись
к исходному минимальному уровню, называется периодом восстановления.
Длительность периода восстановления самым существенным образом зависит
от интенсивности, объема и характера выполненной работы и может составлять от 2–3 мин до нескольких часов.
Переходные процессы. Фаза врабатывания и фаза восстановления представляют собой ситуации временной несбалансированности метаболических
и вегетативных процессов, связанной переходом от одного уровня функциональной активности к другому. Поэтому обе эти фазы вместе называют переходными, а процессы постепенной сонастройки метаболических и вегетативных систем во время этих фаз – переходными процессами.
Утомление, его стадии, проявления и механизмы. Длительное выполнение работы неизбежно ведет к утомлению.
107
Утомление – процесс фазный, как и многие другие процессы в организме человека. В первой фазе возникает некоторое напряжение в деятельности
физиологических систем. Устойчивое состояние может еще не нарушиться,
но поддерживать его становится все труднее.
Во второй фазе уже отчетливо видны нарушения устойчивого состояния (рис. 6). При мышечной деятельности это проявляется в несогласованном
снижении одних показателей и повышении других.
Рис. 7. Различие в динамике частоты сокращений сердца при легкой и
тяжелой работе
Третья фаза – срыв устойчивого состояния. Разбалансировка в работе
вегетативных систем быстро нарастает, их эффективность резко падает, и
вслед за этим наступает отказ от работы.
Работоспособность и факторы, ее определяющие. Измерение объема
выполненной работы за фиксированное время служит достаточно надежным
и широко используемым способом оценки работоспособности.
В то же время столь же очевидно, что чем интенсивней человек работает, тем быстрее он устает. Поэтому третий параметр, который необходимо
учитывать, – это качество, эффективность работы.
Работоспособность зависит от множества факторов, как внутренних, так
и внешних. Так, на фоне эмоционального подъема человек способен «горы
свернуть», а в состоянии депрессии у него «все из рук валится». Работоспособность напрямую связана с состоянием здоровья и функциональной зрелостью организма. На рис. 7 представлена типичная динамика работоспособности в течение суток.
Мышечная деятельность. Значительно лучше изучены нейроэндокринные процессы, участвующие в регуляции мышечной деятельности.
Под воздействием мышечной работы усиливается активность гипоталамуса, что приводит к увеличению количества выделяемых гипофизом кортикотропного и тиреотропного гормонов, а также гормона роста.
108
В ответ на воздействие со стороны гипофиза щитовидная железа при
мышечной работе может несколько повысить свою активность, выбрасывая в
кровь добавочные порции тироксина, что обеспечивает активацию тканевого
дыхания.
Рис. 8. Суточная динамика умственной работоспособности
Стимуляция со стороны гипофиза заставляет кору надпочечников вырабатывать дополнительные количества глюкокортикоидов. Мозговой слой
надпочечников первым реагирует на мышечную нагрузку резкой активацией
продукции адреналина.
Интенсивная мышечная нагрузка тормозит продукцию женских половых гормонов – эстрогенов. Повышенный уровень андрогенов в крови мужчин, занимающихся тяжелым физическим трудом, особенно в периоды отдыха, способствует их повышенной половой активности. Умственная работа,
напротив, угнетает половую функцию.
3. Физиология адаптации
Адаптация: процесс и результат. Слово «адаптация» происходит от
латинского слова, означающего приспособление. Процесс адаптации – это
процесс морфологических и функциональных преобразований в организме, в
результате которых действующий фактор среды ослабляет или вовсе прекращает свое негативное воздействие не потому, что он устранен, а потому, что
организм уже не воспринимает этот фактор как нечто неблагоприятное. Результатом адаптации является способность организма нормально функционировать в новых для него условиях при сохранении важнейших параметров
гомеостаза и высокой работоспособности.
Срочная и долговременная адаптация. Впервые столкнувшись с действием какого-либо фактора, способного нарушить гомеостаз или привычную
деятельность физиологических систем, организм бурно реагирует, пытаясь
найти выход из создавшегося положения. Бурная реакция организма проявляется в виде активации множества физиологических функций. Считается, что
для человека этот период обычно составляет около 6 нед.
109
Следует подчеркнуть, что сила действия фактора, вызывающего адаптацию, должна превысить некий порог, иначе организм не прореагирует на
это воздействие.
Согласованность структурно-функциональных изменений, принцип
симморфоза. Любое изменение структуры и функции части организма ведет к
адекватным изменениям целого, поскольку организм – это единая система, и
на подобные воздействия он реагирует как одно целое. Физиологи выдвинули
принцип симморфоза, т. е. согласованных морфологических и функциональных адаптивных изменений. Согласно этому принципу, изменения в системе
дыхания связаны с адекватными изменениями в системе кровообращения, а
те в свою очередь – с аналогичными изменениями в системе гормональной
регуляции и т.д.
Адаптивные возможности и их пределы. В геноме каждого человека
заключены огромные возможности реализации самых разнообразных адаптивных вариантов, однако они не беспредельны Человек по своим биологическим свойствам – одно из самых выносливых существ, обладающих огромной
для его размеров силой и быстротой, а уж в сфере мыслительных процессов
он просто не имеет равных среди живущих на Земле организмов.
Непрерывность адаптации. Принципиальной особенностью биологической адаптации является ее актуальность. Если то или иное свойство, возникшее в результате адаптации, никогда больше не использовалось или долго
не использовалось, это свойство утрачивается. Организм весьма расчетливо
экономит свои ресурсы и не тратит их попусту на структуры и функции, на
которые нет «спроса».
Резервы организма. Никаких резервов, которые не используются и все
же сохраняются, в организме человека нет. Другое дело, что с помощью грамотно построенной тренировки можно значительно улучшить многие характеристики деятельности в конкретных условиях.
Специфические и неспецифические компоненты адаптационного процесса. Выдающийся физиолог XX в. Г. Селье (канадец венгерского происхождения) в середине 50-х годов разработал концепцию, согласно которой
адаптация имеет два компонента – специфический и неспецифический.
Специфический компонент – это конкретные приспособления конкретных органов, систем, биохимических механизмов, которые обеспечивают
наиболее эффективную работу всего организма в данных конкретных условиях. Заслуга Г. Селье состоит в том, что он обратил внимание на неспецифические компоненты адаптации, которые выявляются всегда, независимо от природы действующего фактора.
Регуляция адаптационного процесса. При воздействии любого стрессфактора, прежде всего, активируется мозговое вещество надпочечников, которое вырабатывает адреналин и норадреналин. Эта функция, находящаяся
под контролем симпатического отдела вегетативной нервной системы, всегда
первой активизируется в ответ на любые неблагоприятные воздействия или
просто на резкое изменение окружающей среды.
110
Вслед за этим наступает вторая фаза саморегуляции стресс-реакции.
Для ее начала требуется активация нейромедиаторных влияний на гипофиз, в
ответ на которые передняя доля гипофиза выбрасывает психотропный гормон. Этот гормон воздействует на кору надпочечников, заставляя ее выделять
повышенные количество гормона кортизола – одного из важнейших глюкокортикостероидов. Таким образом, гормональная регуляция на этом этапе
стресса состоит в мобилизации всех важнейших субстратов, которые могут
понадобиться любым тканям организма для срочной и напряженной деятельности.
Следует отметить, что быстрое повышение уровня кортизола в крови в
ответ на стрессовое воздействие происходит только при первом столкновении
с новым фактором. Если такие действия повторяются, то степень повышения
количества кортизола снижается – наступает своего рода привыкание организма к стрессогенному воздействию.
Еще одно важное действие кортизола в условиях стресса состоит в его
взаимоотношениях с адреналином. Таким образом, создаются оптимальные
условия для напряженной мышечной деятельности, когда предстоит борьба
или бегство, – в этом и состоит биологический смысл описанных гормональных реакций.
Если процесс адаптации затягивается, и организм длительное время вынужден жить в условиях повышенного выделения гормонов мозговым и корковым слоями надпочечников, наблюдается гиперактивность желез внутренней секреции, вслед за которой может наступить гормональное истощение. Г.
Селье говорил в таких случаях о «срыве адаптации». Такое состояние организма называют дезадаптацией, и если оно сохраняется достаточно долго (недели, месяцы), то может привести к развитию болезней адаптации.
Болезни адаптации. Чаще других в качестве болезни адаптации выступает язвенная болезнь желудка или двенадцатиперстной кишки. Это связано с
тем, что кортизол стимулирует активность желудочной секреции (такая реакция также биологически целесообразна, так как помогает лучше переваривать
и усваивать пищу, которая нужна для предстоящей адаптации организма). Если гиперфункция надпочечников продолжается долго (неделями или месяцами), т.е. организм находится в условиях продолжительного стресса, повышенная желудочная секреция приводит сначала к эрозии эпителия, а потом и
к появлению язвы.
4. Возрастные особенности адаптивных перестроек
Поскольку адаптация – процесс, обязательно регулируемый нейрогуморальными механизмами, а эти механизмы с возрастом претерпевают существенные изменения и окончательно формируются практически только к моменту завершения полового созревания, ясно, что у детей адаптация протекает не совсем так, как у взрослых. Это касается как процессов срочной, так и
долговременной адаптации.
111
Две важнейшие особенности отличают адаптационный процесс в раннем возрасте: недостаточность ресурсов и генерализация адаптационного ответа.
Недостаточность ресурсов детского организма в условиях адаптации с
очевидностью вытекает из рассмотренных выше особенностей структуры
функционального диапазона. Любое воздействие, требующее адаптивных реакций организма, заставляет его функциональные системы активироваться до
уровня резервных возможностей. Таким образом, дети более склонны впадать
в состояние дезадаптации даже в условиях действия «умеренных» с точки
зрения взрослых функциональных нагрузок.
Организм ребенка в процессе взросления непрерывно обучается, причем это не только обучение в смысле приобретения навыков и знаний, это
еще и обучение функциональных систем организма взаимодействовать между
собой и подчиняться единой нейрогуморальной регуляции. На ранних этапах
развития практически любое новое воздействие на организм вызывает очень
бурную реакцию, в которую вовлекаются, чуть ли не все органы и системы.
Такого рода реакции физиологи называют генерализованными, т. е. обобщенными, всеобщими.
Такая неспецифическая, генерализованная реакция крайне неэкономична, она вынуждает активироваться большое число органов и тканей, никак не
способных помочь в решении стоящей перед организмом адаптивной задачи.
При том, что резервные возможности детского организма и без того невелики, такая стратегия адаптации кажется просто абсурдной и неминуемо ведет к
перенапряжению. Специфические компоненты адаптации почти не проявляются, а неспецифические во всех этих случаях одинаковы.
С течением времени, по мере созревания нервных структур, они дифференцируются и становятся значительно более избирательными по отношению
к приходящим стимулам. Благодаря этому, более адресной, прицельной становится реакция вегетативных и других исполнительных систем организма.
Адаптационный ответ перестает быть генерализованным, а делается все более
локальным и специфическим,
Наиболее значимые изменения в стратегии адаптации вегетативных
систем происходят в период полуростового скачка, т.е. в 5–7 лет. Лишь с этого возраста организм становится способным осуществлять прицельные, специфические, хорошо дифференцированные реакции в ходе своего приспособления. Однако это продолжается сравнительно недолго, и уже после 15–16
лет юноши и девушки имеют уровень адаптационных возможностей, практически как у взрослых.
Адаптация, тренировка и обучение. Физиологическая адаптация лежит
в основе тренировки и обучения. Тренировка в спорте и физическом воспитании требует непременного применения сверхпороговых по объему и интенсивности нагрузок – иначе тренированность не повышается. Это находится в
полном согласии с теорией адаптации. Кроме того, хорошо известен феномен
«переноса тренированности», который проявляется в том, что при тренировке
одного физического качества (свойства) совершенствуются и другие. К тому
112
же, как и любая другая адаптация, физическая тренировка вызывает мощнейшие нейрогуморальные сдвиги в организме.
Контрольные вопросы
1. Перечислите физиологические сходства и различия умственной и
мышечной деятельность?
2.Что такое работоспособность? Типы работоспособности?
3.Общие закономерности динамики работоспособности?
4. Что такое утомление его признаки?
5. Каковы основные проявления социально-психологической адаптации
и их индивидуальные особенности?
6. Как облегчить адаптацию ребенка в школе?
113
Литература
1. Александров, А. А. Психофизиология / А.А. Александров. – СПб: Питер, 2001. – 496 с.
2. Безруких, М. М. Возрастная физиология (физиология развития ребенка): учеб. пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений / М. М. Безруких, В.
Д. Сонькин, Д. А. Фарбер. – М.: Изд. центр «Академия», 2002. – 416 с.
3. Безруких, М. М. Возрастная физиология: учеб. пособие для студ. вузов
/ М. М. Безруких, В. Д. Сонькин, Д. А. Фарбер. – М.: Изд. центр «Академия»,
2005. – 446 с.
4. Данилова, Н.Н. Физиология высшей нервной деятельности / Н.Н. Данилова, А.Л. Крылова. – Ростов-н/Д.: Феникс, 2002. – 178 с.
5. Дарвиш О.Б. Возрастная психология: учеб. пособие для студ. высш.
учеб. заведений / О.Б. Дарвиш; ред. В.Е. Клочко. – М.: Изд-во ВЛАДОСПРЕСС, 2003. – 264 с.
6. Кураев Г.А. Психофизиологические характеристики детей дошкольного и младшего школьного возраста / Г.А. Кураев, М.И. Леднова, Г.И. Морозов и др. // Мир психологии. – 2002. – № 1. – С. 106-121.
7. Любимова, З. В. Возрастная физиология: учеб. для студ. вузов. В 2 ч. /
З.В. Любимова, К. В. Маринова. – М.: Гуманит. изд.центр ВЛАДОС, 2003. –
Ч. 1. – 304 с.
8. Никуленко Т.Г. Возрастная физиология и психофизиология / Т.Г. Никуленко. – М.: Феникс, 2007. – 416 с.
9. Потапчук, А.А. Диагностика развития ребенка / А.А. Потапчук. –
СПб.: Речь, 2007. – 154 с.
10. Сапин М.Р. Анатомия и физиология детей и подростков: учеб. пособие
для студ. вузов / М.Р. Сапин, З.Г. Брыксина. – 4-е изд., стереотипное. - М.:
Академия, 2004.- 448 с.
11. Смирнов В.М. Физиология сенсорных систем и высшей нервной деятельности : учеб. пособие для студ. вузов / С.М. Смирнов, С.М. Будылина. –
3-е изд., исправленное и дополненное. – М.: Академия, 2007. – 336 с.
12. Спиричев В.Б. Витамины и минеральные вещества в питании и поддержании здоровья детей / В.Б. Спиричев. – М.: [б.м.], 2007. – 24 с.
13. Харитонов, В.М. Антропология : учеб. для студ. высш. учеб. заведений
/ В.М. Харитонов, А.П. Ожиганова, Е.З. Година и др. – М.: Гуманит. изд.
центр ВЛАДОС, 2003. – 272 с.
14. Хомутов, А.Е. Антропология : учеб. пособие / А.Е. Хомутов, С.Н.
Кульба. - изд. 4-е дополн. и перераб. – Ростов н/Д: «Феникс», 2006. – 384 с.
15. Шайдурова, О.В. Психофизиология : учеб. пособие/ О.В. Шайдурова,
А.А. Машанов. – Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2004. – 288 с.
16. Экологическая зависимость физиологических функций человека: научное издание / Л.К. Добродеева и др. - Архангельск: изд-во АГТУ, 2007. – 299
с.
114