В книгата си „Мъдростта на тялото“ той предлага термина като име за „координираните физиологични процеси, които поддържат най-стабилните състояния на тялото“. В бъдеще този термин беше разширен до способността за динамично поддържане на постоянството на вътрешното състояние на всяка отворена система. Но концепцията за постоянството на вътрешната среда е формулирана още през 1878 г. от френския учен Клод Бернар.

Главна информация

Терминът "хомеостаза" се използва най-често в биологията. За да съществуват многоклетъчните организми, е необходимо да се поддържа постоянството на вътрешната среда. Много еколози са убедени, че този принцип важи и за външната среда. Ако системата не е в състояние да възстанови баланса си, тя може в крайна сметка да спре да функционира.

Сложните системи - например човешкото тяло - трябва да имат хомеостаза, за да поддържат стабилност и да съществуват. Тези системи не само трябва да се стремят да оцелеят, но и да се адаптират към промените в околната среда и да се развиват.

свойства на хомеостазата

Хомеостатичните системи имат следните свойства:

• нестабилностсистема: тества как може най-добре да се адаптира.
• Стремеж към баланс: цялата вътрешна, структурна и функционална организация на системите допринася за поддържането на баланса.
• непредсказуемост: резултатният ефект от определено действие често може да се различава от очакваното.

• Регулиране на количеството микроелементи и вода в организма – осморегулация. Осъществява се в бъбреците.
• Отстраняване на отпадните продукти от метаболитния процес - изолиране. Осъществява се от екзокринни органи - бъбреци, бял дроб, потни жлези и стомашно-чревен тракт.
• Регулиране на телесната температура. Понижаване на температурата чрез изпотяване, различни терморегулаторни реакции.
• Регулиране на нивата на кръвната глюкоза. Осъществява се главно от черния дроб, инсулина и глюкагона, секретирани от панкреаса.

Важно е да се отбележи, че въпреки че тялото е в баланс, физиологичното му състояние може да бъде динамично. Много организми проявяват ендогенни промени под формата на циркадни, ултрадианни и инфрадианни ритми. Така че, дори докато сте в хомеостаза, телесната температура, кръвното налягане, сърдечната честота и повечето метаболитни показатели не винаги са на постоянно ниво, а се променят с времето.

Механизми на хомеостазата: обратна връзка

Когато има промяна в променливите, има два основни типа обратна връзка, на която системата реагира:

1. Отрицателна обратна връзка, изразена като реакция, при която системата реагира по такъв начин, че да обърне посоката на промяната. Тъй като обратната връзка служи за поддържане на постоянството на системата, тя ви позволява да поддържате хомеостазата.
   • Например, когато концентрацията на въглероден диоксид в човешкото тяло се увеличи, белите дробове получават сигнал да увеличат своята активност и да издишат повече въглероден диоксид.
   • Терморегулацията е друг пример за отрицателна обратна връзка. Когато телесната температура се повиши (или спадне), терморецепторите в кожата и хипоталамуса регистрират промяната, задействайки сигнал от мозъка. Този сигнал от своя страна предизвиква отговор - понижаване на температурата (или повишаване).
2. Положителна обратна връзка, която се изразява като усилване на промяната в променлива. Има дестабилизиращ ефект, така че не води до хомеостаза. Положителната обратна връзка е по-рядко срещана в природните системи, но също има своите приложения.
   • Например в нервите праговият електрически потенциал причинява генерирането на много по-голям потенциал за действие. Съсирването на кръвта и раждането са други примери за положителна обратна връзка.

Стабилните системи се нуждаят от комбинации от двата вида обратна връзка. Докато отрицателната обратна връзка ви позволява да се върнете към хомеостатично състояние, положителната обратна връзка се използва за преминаване към напълно ново (и много вероятно по-малко желано) състояние на хомеостаза, ситуация, наречена "метастабилност". Такива катастрофални промени могат да настъпят, например, с увеличаване на хранителните вещества в реки с чиста вода, което води до хомеостатично състояние на висока еутрофикация (свръхрастеж на канала с водорасли) и мътност.

Екологична хомеостаза

В нарушени екосистеми или субклимаксни биологични общности - като например остров Кракатау, след силно вулканично изригване в - състоянието на хомеостазата на предишната горска климаксна екосистема е унищожено, както целия живот на този остров. Кракатау е преминал през верига от екологични промени в годините след изригването, в които нови растителни и животински видове се заменят взаимно, което доведе до биоразнообразие и в резултат на това до кулминационна общност. Екологичната приемственост в Кракатау се проведе на няколко етапа. Пълна верига от последователности, водещи до кулминацията, се нарича предсерия. В примера с Кракатау, този остров е развил кулминационна общност с осем хиляди различни вида, регистрирани в , сто години след като изригването е унищожило живота на него. Данните потвърждават, че позицията се поддържа в хомеостаза за известно време, докато появата на нови видове много бързо води до бързо изчезване на старите.

Случаят с Krakatoa и други нарушени или непокътнати екосистеми показва, че първоначалната колонизация от пионерни видове се случва чрез стратегии за възпроизвеждане с положителна обратна връзка, при които видовете се разпръскват, произвеждайки възможно най-много потомство, но с малко или никакви инвестиции в успеха на всеки индивид. . При такива видове има бързо развитие и също толкова бърз колапс (например чрез епидемия). Когато дадена екосистема наближава кулминацията си, такива видове се заменят от по-сложни кулминационни видове, които се адаптират чрез отрицателна обратна връзка към специфичните условия на тяхната среда. Тези видове са внимателно контролирани от потенциалния капацитет на екосистемата и следват различна стратегия - производство на по-малко потомство, в чийто репродуктивен успех в условията на микросредата на специфичната му екологична ниша се влага повече енергия.

Развитието започва с пионерската общност и завършва с кулминационната общност. Тази кулминационна общност се формира, когато флората и фауната влязат в баланс с местната среда.

Такива екосистеми образуват хетерархии, в които хомеостазата на едно ниво допринася за хомеостатичните процеси на друго сложно ниво. Например загубата на листа на зряло тропическо дърво създава място за нов растеж и обогатява почвата. По същия начин тропическото дърво намалява достъпа на светлина до по-ниски нива и помага да се предотврати нахлуването на други видове. Но дърветата също падат на земята и развитието на гората зависи от постоянната смяна на дърветата, цикъла на хранителни вещества, извършван от бактерии, насекоми, гъбички. По подобен начин такива гори допринасят за екологични процеси, като регулиране на микроклимата или хидроложки цикли на екосистемите, и няколко различни екосистеми могат да си взаимодействат, за да поддържат хомеостазата на речния дренаж в рамките на биологичен регион. Променливостта на биорегионите също играе роля в хомеостатичната стабилност на даден биологичен регион или биом.

Биологична хомеостаза

Хомеостазата действа като основна характеристика на живите организми и се разбира като поддържане на вътрешната среда в приемливи граници.

Вътрешната среда на организма включва телесни течности - кръвна плазма, лимфа, междуклетъчно вещество и цереброспинална течност. Поддържането на стабилността на тези течности е жизненоважно за организмите, докато липсата им води до увреждане на генетичния материал.

Хомеостаза в човешкото тяло

Различни фактори влияят върху способността на телесните течности да поддържат живота. Сред тях са параметри като температура, соленост, киселинност и концентрация на хранителни вещества - глюкоза, различни йони, кислород и отпадъчни продукти - въглероден диоксид и урина. Тъй като тези параметри влияят на химичните реакции, които поддържат организма жив, има вградени физиологични механизми, които да ги поддържат на необходимото ниво.

Хомеостазата не може да се счита за причина за процесите на тези несъзнателни адаптации. Трябва да се приема като обща характеристика на много нормални процеси, действащи заедно, а не като тяхната първопричина. Освен това има много биологични явления, които не се вписват в този модел - например анаболизмът.

Други области

Понятието "хомеостаза" се използва и в други области.

Актюерът може да говори за рискова хомеостаза, при което например хората, които имат незалепващи спирачки на колите си, не са в по-безопасна позиция от тези, които нямат, защото тези хора несъзнателно компенсират по-безопасната кола с рисково шофиране. Това се случва, защото някои от механизмите за задържане - като страха - спират да работят.

Социолозите и психолозите могат да говорят за хомеостаза на стреса- желанието на населението или индивида да остане на определено ниво на стрес, често изкуствено причинявайки стрес, ако "естественото" ниво на стрес не е достатъчно.

Примери

• терморегулация
  • Треперенето на скелетните мускули може да започне, ако телесната температура е твърде ниска.
  • Друг тип термогенеза включва разграждането на мазнините за освобождаване на топлина.
  • Изпотяването охлажда тялото чрез изпаряване.
• Химическа регулация
  • Панкреасът отделя инсулин и глюкагон, за да контролира нивата на кръвната захар.
  • Белите дробове приемат кислород и отделят въглероден диоксид.
  • Бъбреците отделят урина и регулират нивото на водата и редица йони в тялото.

Много от тези органи се контролират от хормони от хипоталамо-хипофизната система.

Вижте също

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Синоними:

Вижте какво е "хомеостаза" в други речници:

Хомеостаза... Правописен речник

хомеостаза- Общият принцип на саморегулацията на живите организми. Пърлс силно подчертава важността на тази концепция в своята работа The Gestalt Approach и Eye Witness to Therapy. Кратък обяснителен психологически и психиатричен речник. Изд. игишева. 2008 г. ... Голяма психологическа енциклопедия

Хомеостаза (от гръцки. подобен, идентичен и състояние), свойството на тялото да поддържа своите параметри и физиологични. функции в деф. диапазон, въз основа на стабилността на вътр. среда на тялото по отношение на смущаващи влияния ... Философска енциклопедия

- (от гръцки homoios същото, подобно и гръцки stasis неподвижност, стоене), хомеостаза, способността на организъм или система от организми да поддържа стабилен (динамичен) баланс при променящи се условия на околната среда. Хомеостаза в популация Екологичен речник

Хомеостаза (от хомео... и гръцки stasis неподвижност, състояние), способността на биол. системи да устоят на промяната и да останат динамични. се отнася до постоянството на състава и свойствата. Терминът "G." предложен от У. Кенън през 1929 г. за характеризиране на държавите ... Биологичен енциклопедичен речник

Хомеостазата е саморегулиращ се процес, при който всички биологични системи се стремят да поддържат стабилност през периода на адаптация към определени условия, които са оптимални за оцеляване. Всяка система, намираща се в динамично равновесие, се стреми да постигне стабилно състояние, което да устои на външни фактори и стимули.

Концепцията за хомеостаза

Всички системи на тялото трябва да работят заедно, за да поддържат правилна хомеостаза в тялото. Хомеостазата е регулирането на телесната температура, съдържанието на вода и нивата на въглероден диоксид. Например захарният диабет е състояние, при което тялото не може да регулира нивата на кръвната захар.

Хомеостазата е термин, който се използва както за описание на съществуването на организми в дадена екосистема, така и за описание на успешното функциониране на клетките в даден организъм. Организмите и популациите могат да поддържат хомеостаза, като същевременно поддържат стабилни нива на раждаемост и смъртност.

Обратна връзка

Обратната връзка е процес, който възниква, когато системите на тялото трябва да бъдат забавени или напълно спрени. Когато човек се храни, храната влиза в стомаха и започва храносмилането. Между храненията стомахът не трябва да работи. Храносмилателната система работи с поредица от хормони и нервни импулси, за да спре и започне производството на киселина в стомаха.

Друг пример за отрицателна обратна връзка може да се наблюдава в случай на повишаване на телесната температура. Регулирането на хомеостазата се проявява чрез изпотяване, защитна реакция на тялото към прегряване. По този начин се спира повишаването на температурата и се неутрализира проблемът с прегряването. В случай на хипотермия тялото също предвижда редица мерки, предприети, за да се затопли.

Поддържане на вътрешен баланс

Хомеостазата може да се определи като свойство на организъм или система, което му помага да поддържа дадени параметри в рамките на нормалния диапазон от стойности. Това е ключът към живота, а грешният баланс в поддържането на хомеостазата може да доведе до заболявания като хипертония и диабет.

Хомеостазата е ключов елемент в разбирането как функционира човешкото тяло. Такава формална дефиниция характеризира система, която регулира вътрешната си среда и се стреми да поддържа стабилността и редовността на всички процеси, протичащи в тялото.

Хомеостатична регулация: телесна температура

Контролът на телесната температура при хората е добър пример за хомеостаза в една биологична система. Когато човек е здрав, телесната му температура варира около + 37°C, но различни фактори могат да повлияят на тази стойност, включително хормони, скорост на метаболизма и различни заболявания, които причиняват треска.

В тялото регулирането на температурата се контролира от част от мозъка, наречена хипоталамус. Чрез кръвния поток към мозъка се получават температурни сигнали, както и анализ на резултатите от данни за честотата на дишане, кръвната захар и метаболизма. Загубата на топлина в човешкото тяло също допринася за намалената активност.

Водно-солев баланс

Колкото и вода да пие човек, тялото не се издува като балон и човешкото тяло не се свива като стафиди, ако пиете много малко. Вероятно някой някога е мислил за това поне веднъж. По един или друг начин, тялото знае колко течност трябва да се съхранява, за да поддържа желаното ниво.

Концентрацията на сол и глюкоза (захар) в тялото се поддържа на постоянно ниво (при липса на отрицателни фактори), количеството кръв в тялото е около 5 литра.

Регулиране на кръвната захар

Глюкозата е вид захар, открита в кръвта. Човешкото тяло трябва да поддържа подходящи нива на глюкоза, за да може човек да остане здрав. Когато нивата на глюкозата станат твърде високи, панкреасът освобождава хормона инсулин.

Ако нивото на кръвната захар спадне твърде ниско, черният дроб преобразува гликогена в кръвта, като по този начин повишава нивото на захарта. Когато патогенни бактерии или вируси навлязат в тялото, то започва да се бори с инфекцията, преди патогенните елементи да доведат до някакви здравословни проблеми.

Налягането под контрол

Поддържането на здравословно кръвно налягане също е пример за хомеостаза. Сърцето може да усети промени в кръвното налягане и да изпрати сигнали до мозъка за обработка. След това мозъкът изпраща сигнал обратно към сърцето с инструкции как да реагира правилно. Ако кръвното налягане е твърде високо, трябва да се намали.

Как се постига хомеостаза?

Как човешкото тяло регулира всички системи и органи и компенсира непрекъснатите промени в околната среда? Това се дължи на наличието на много естествени сензори, които контролират температурата, солния състав на кръвта, кръвното налягане и много други параметри. Тези детектори изпращат сигнали до мозъка, до главния контролен център, в случай че някои стойности се отклоняват от нормата. След това започват компенсаторни мерки за възстановяване на нормалното състояние.

Поддържането на хомеостазата е изключително важно за тялото. Човешкото тяло съдържа определено количество химикали, известни като киселини и основи, и правилният им баланс е от съществено значение за оптималното функциониране на всички органи и телесни системи. Нивото на калций в кръвта трябва да се поддържа на правилното ниво. Тъй като дишането е неволно, нервната система осигурява на тялото така необходимия кислород. Когато токсините навлязат в кръвта ви, те нарушават хомеостазата на тялото. Човешкото тяло реагира на това нарушение с помощта на отделителната система.

Важно е да се подчертае, че хомеостазата на тялото работи автоматично, ако системата функционира нормално. Например реакция на топлина - кожата се зачервява, защото малките й кръвоносни съдове автоматично се разширяват. Треперенето е отговор на студа. По този начин хомеостазата не е набор от органи, а синтез и баланс на телесни функции. Заедно това ви позволява да поддържате цялото тяло в стабилно състояние.

Хомеостаза - поддържане на вътрешната среда на организма

Светът около нас непрекъснато се променя. Зимните ветрове ни карат да обличаме топли дрехи и ръкавици, докато централното отопление ни кара да ги сваляме. Лятното слънце намалява необходимостта от задържане на топлина, поне докато ефективната климатизация не направи обратното. И все пак, независимо от температурата на околната среда, индивидуалната телесна температура на здрави хора, които познавате, едва ли ще се различава с много повече от една десета от градуса. При хора и други топлокръвни животни температурата на вътрешните области на тялото се поддържа на постоянно ниво някъде около 37 ° C, въпреки че може да се повишава и спада донякъде във връзка с ежедневния ритъм.

Повечето хора се хранят по различен начин. Някои предпочитат добра закуска, лек обяд и обилен обяд със задължителния десерт. Други не ядат през по-голямата част от деня, но на обяд обичат да хапнат добре и да подремнат малко. Някои правят само това, което дъвчат, на други изглежда изобщо не им пука за храната. И все пак, ако измерите съдържанието на кръвна захар на учениците от вашия клас, тогава всичко ще бъде близо до 0,001 g (1 mg) на милилитър кръв, въпреки голямата разлика в диетата и разпределението на храненията.

Прецизното регулиране на телесната температура и кръвната захар са само два примера за най-важните функции под контрола на нервната система. Съставът на течностите, които заобикалят всички наши клетки, се регулира непрекъснато, което позволява неговото удивително постоянство.

Поддържането на постоянна вътрешна среда се нарича хомеостаза (homeo - същото, подобно; stasis - стабилност, баланс). Основната отговорност за хомеостатичната регулация се носи от автономните (автономни) и чревни отдели на периферната нервна система, както и от централната нервна система, която дава нареждания на тялото чрез хипофизната жлеза и други ендокринни органи. Работейки заедно, тези системи координират нуждите на тялото с условията на околната среда. (Ако това твърдение ви звучи познато, не забравяйте, че използвахме точно същите думи, за да опишем основната функция на мозъка.)

Френският физиолог Клод Бернар, който е живял през 19 век и се е посветил изцяло на изучаването на процесите на храносмилане и регулиране на кръвния поток, разглежда телесните течности като „вътрешна среда“ ( milieu interne ). В различните организми концентрацията на определени соли и нормалната температура може да са малко по-различни, но в рамките на един вид вътрешната среда на индивидите съответства на стандартите, характерни за този вид. Допускат се само краткотрайни и не много големи отклонения от тези стандарти, в противен случай организмът не може да остане здрав и да допринесе за оцеляването на вида. Уолтър Б. Кенън, най-изтъкнатият американски физиолог от средата на този век, разшири концепцията на Бърнард за вътрешната среда. Той вярваше, че независимостта на индивида от непрекъснатите промени във външните условия се осигурява от работата хомеостатични механизмикоито поддържат постоянството на вътрешната среда.

Способността на един организъм да се справя с изискванията на околната среда варира значително от вид до вид. Човек, който използва сложни видове поведение в допълнение към вътрешните механизми на хомеостазата, очевидно има най-голяма независимост от външни условия. Въпреки това, много животни го превъзхождат в някои специфични за вида способности. Например полярните мечки са по-устойчиви на студ; някои видове паяци и гущери, живеещи в пустините, понасят по-добре топлината; камилите могат да издържат по-дълго без вода. В тази глава ще разгледаме редица структури, които ни позволяват да придобием известна степен на независимост от променящите се физически условия на външния свят. Също така ще разгледаме по-отблизо регулаторните механизми, които поддържат постоянството на нашата вътрешна среда.

Астронавтите носят специални костюми (костюми), които им позволяват да поддържат нормална телесна температура, достатъчно кислородно напрежение в кръвта и кръвно налягане при работа в среда, близка до вакуума. Специални сензори, вградени в тези костюми, регистрират концентрацията на кислород, телесната температура и индикаторите за пулса и съобщават тези данни на компютрите на космическите кораби, които от своя страна докладват на компютрите за наземно управление. Компютрите на управлявания космически кораб могат да се справят с почти всяка от предвидимите ситуации по отношение на нуждите на организма. Ако възникне някакъв непредвиден проблем, компютри, разположени на Земята, са свързани за разрешаването му, които изпращат нови команди директно към инструментите на костюма.
В тялото регистрацията на сензорни данни и локален контрол се извършва от автономната нервна система с участието на ендокринната система, която поема функцията на обща координация.

автономна нервна система

Някои общи принципи на организация на сетивните и двигателните системи ще ни бъдат много полезни при изучаването на системите за вътрешна регулация. всички три дивизииавтономна (автономна) нервна система има " сензорни" и " мотор„Компоненти. Докато първите регистрират индикатори на вътрешната среда, вторите засилват или възпрепятстват дейността на тези структури, които осъществяват самия процес на регулиране.

Интрамускулните рецептори, заедно с рецепторите, разположени в сухожилията и някои други места, реагират на натиск и разтягане. Заедно те образуват специален вид вътрешна сензорна система, която помага да се контролират нашите движения.
Рецепторите, участващи в хомеостазата, действат по различен начин: те усещат промени в химията на кръвта или колебания в налягането в съдовата система и в кухи вътрешни органи като храносмилателния тракт и пикочния мехур. Тези сетивни системи, които събират информация за вътрешната среда, са много подобни по своята организация на системите, които получават сигнали от повърхността на тялото. Техните рецепторни неврони образуват първите синаптични превключвателивътре в гръбначния мозък. По двигателните пътища на вегетативната система вървят команди към органите, пряко регулиращи вътрешната среда. Тези пътища започват със специални автономни преганглионарни неврони гръбначен мозък. Такава организация донякъде напомня организацията на гръбначното ниво на двигателната система.

Фокусът на тази глава ще бъде върху двигателните компоненти на автономната система, които инервират мускулите на сърцето, кръвоносните съдове и червата, карайки ги да се свиват или отпускат. Същите влакна инервират и жлезите, причинявайки процеса на секреция.

автономна нервна система се състои от две големи части симпатичени парасимпатикова. И двата дяла имат една структурна особеност, която не сме срещали досега: невроните, които контролират мускулите на вътрешните органи и жлезите, се намират извън централната нервна система, образувайки малки капсулирани клъстери от клетки, т.нар. ганглии. По този начин в автономната нервна система има допълнителна връзка между гръбначния мозък и крайния работен орган (ефектор).

Автономни неврони на гръбначния мозък комбинират сензорна информация от вътрешни органи и други източници. На тази база след това регулират дейността автономни ганглийни неврони. Връзките между ганглиите и гръбначния мозък се наричат преганглионарни влакна . Невротрансмитерът, използван за предаване на импулси от гръбначния мозък към ганглийните неврони както в симпатиковия, така и в парасимпатиковия регион, е почти винаги ацетилхолин, същият невротрансмитер, чрез който моторните неврони на гръбначния мозък директно контролират скелетните мускули. Както във влакната, които инервират скелетните мускули, действието на ацетилхолина може да се засили в присъствието на никотин и да се блокира от кураре. Аксоните вървят от автономни ганглийни неврони, или постганглионарни влакна , след това отиват до целевите органи, образувайки много разклонения там.

Симпатиковият и парасимпатиковият отдел на автономната нервна система са различни
1) според нивата, на които преганглионарните влакна излизат от гръбначния мозък;
2) от близостта на местоположението на ганглиите до целевите органи;
3) от невротрансмитера, който постганглионарните неврони използват за регулиране на функциите на тези целеви органи.
Сега ще разгледаме тези функции.

Симпатикова нервна система

В симпатиковата система, преганглионарна влакната излизат от гръдния и лумбалния гръбначен мозък. Неговите ганглии са разположени доста близо до гръбначния мозък и много дълги постганглионарни влакна преминават от тях към целевите органи (виж Фиг. 63). Основният медиатор на симпатиковите нерви е норепинефрин, един от катехоламините, който също служи като медиатор в централната нервна система.

Ориз. 63.Симпатиковите и парасимпатиковите дялове на автономната нервна система, органите, които инервират, и ефектът им върху всеки орган.

За да разберете кои органи са засегнати от симпатиковата нервна система, най-лесно е да си представите какво се случва с развълнувано животно, готово за реакция на битка или бягство.
Зениците се разширяват, за да пропускат повече светлина; честотата на сърдечните контракции се увеличава и всяко свиване става по-мощно, което води до увеличаване на общия кръвен поток. Кръвта се оттича от кожата и вътрешните органи към мускулите и мозъка. Подвижността на стомашно-чревния тракт отслабва, храносмилателните процеси се забавят. Мускулите по протежение на дихателните пътища, водещи до белите дробове, се отпускат, което позволява по-бързо дишане и повишен газообмен. Клетките на черния дроб и мастната тъкан дават повече глюкоза и мастни киселини в кръвта - високоенергийно гориво, а панкреасът е инструктиран да произвежда по-малко инсулин. Това позволява на мозъка да получава по-голяма част от глюкозата, циркулираща в кръвния поток, тъй като за разлика от други органи, мозъкът не се нуждае от инсулин, за да използва кръвната захар. Медиаторът на симпатиковата нервна система, който извършва всички тези промени, е норепинефринът.

Има допълнителна система, която има още по-обобщен ефект, за да гарантира по-добре всички тези промени. Те седят на върховете на бъбреците като две малки шапки, надбъбречните жлези . Във вътрешната им част - медулата - има специални клетки, инервирани от преганглионарни симпатикови влакна. Тези клетки в процеса на ембрионално развитие се образуват от същите клетки на нервния гребен, от които се образуват симпатиковите ганглии. По този начин медулата е компонент на симпатиковата нервна система. Когато се активират от преганглионарни влакна, клетките на медулата освобождават свои собствени катехоламини (норепинефрин и епинефрин) директно в кръвта за доставяне до целевите органи (фиг. 64). Циркулиращи хормонални медиатори - служат като пример за това как се извършва регулацията на ендокринните органи (виж стр. 89).

парасимпатикова нервна система

В парасимпатиковата преганглионарни влакна отивам от мозъчния ствол("черепен компонент") и от долните, сакрални сегменти на гръбначния мозък(вижте Фиг. 63 по-горе). Те образуват по-специално много важен нервен ствол, наречен блуждаещ нерв , чиито многобройни клонове осъществяват цялата парасимпатикова инервация на сърцето, белите дробове и чревния тракт. (Вагусният нерв също предава сензорна информация от тези органи обратно към централната нервна система.) Преганглионарна парасимпатикови аксонимного дълго, защото ганглииобикновено се намират близо до или вътре в тъканите, които инервират.

В краищата на влакната на парасимпатиковата система се използва невротрансмитер ацетилхолин. Отговорът на съответните прицелни клетки към ацетилхолин е нечувствителен към действието на никотина или кураре. Вместо това ацетилхолиновите рецептори се активират от мускарин и се блокират от атропин.

Преобладаването на парасимпатиковата активност създава условия за " почивка и възстановяване» организъм. В крайна сметка общият модел на парасимпатикова активация напомня на състоянието на почивка, което идва след обилно хранене. Повишеният приток на кръв към храносмилателния тракт ускорява движението на храната през червата и засилва секрецията на храносмилателни ензими. Честотата и силата на сърдечните контракции намаляват, зениците се свиват, луменът на дихателните пътища намалява и образуването на слуз в тях се увеличава. Пикочният мехур се свива. Взети заедно, тези промени връщат тялото в онова спокойно състояние, което е предшествало реакцията „бий се или бягай“. (Всичко това е илюстрирано на фигура 63; вижте също глава 6.)

Сравнителна характеристика на отделите на автономната нервна система

Симпатиковата система, със своите изключително дълги постганглионарни влакна, е много различна от парасимпатиковата система, в която, напротив, преганглионарните влакна са по-дълги и ганглиите са разположени близо до или вътре в целевите органи. Много вътрешни органи, като белите дробове, сърцето, слюнчените жлези, пикочния мехур, половите жлези, получават инервация от двете части на автономната система (те се казва, че имат " двойна инервация"). Други тъкани и органи, като мускулни артерии, получават само симпатикова инервация. Като цяло може да се каже, че два отдела работят на редуване: в зависимост от дейността на организма и от командите на висшите вегетативни центрове доминира единият или другият от тях.

Тази характеристика обаче не е напълно правилна. И двете системи са постоянно в състояние на различна степен на активност.. Фактът, че целевите органи като сърцето или ириса могат да реагират на импулси от двете области просто отразява тяхната допълваща се роля. Например, когато сте много ядосани, кръвното ви налягане се повишава, което възбужда съответните рецептори, разположени в сънните артерии. Тези сигнали се приемат от интегриращия център на сърдечно-съдовата система, разположен в долната част на мозъчния ствол и известен като ядрата на единичния тракт. Възбуждането на този център активира преганглионарните парасимпатикови влакна на блуждаещия нерв, което води до намаляване на честотата и силата на сърдечните контракции. В същото време, под въздействието на същия координиращ съдов център, симпатиковата активност се инхибира, противодействайки на повишаването на кръвното налягане.

Колко важно е функционирането на всеки от отделите за адаптивни реакции? Изненадващо, не само животните, но и хората могат издържат на почти пълно спиране на симпатиковата нервна системабез видими вредни ефекти. Това изключване се препоръчва при някои форми на персистираща хипертония.

И тук не е толкова лесно да се направи без парасимпатиковата нервна система. Хората, които са претърпели такава операция и са се оказали извън защитните условия на болница или лаборатория, се адаптират много слабо към околната среда. Те не могат да регулират телесната температура, когато са изложени на топлина или студ; при загуба на кръв се нарушава регулацията на кръвното им налягане и при всяко интензивно мускулно натоварване бързо се развива умора.

Дифузна чревна нервна система

Последните проучвания разкриха съществуването трето важно звено на автономната нервна система - дифузна чревна нервна система . Този отдел е отговорен за инервацията и координацията на храносмилателните органи. Неговата работа е независима от симпатиковата и парасимпатиковата системи, но може да се променя под тяхно влияние. Това е допълнителна връзка, която свързва автономните постганглионарни нерви с жлезите и мускулите на стомашно-чревния тракт.

Ганглиите на тази система инервират стените на червата. Аксоните от клетките на тези ганглии причиняват контракции на пръстеновидните и надлъжните мускули, изтласквайки храната през стомашно-чревния тракт, процес, наречен перисталтика. По този начин тези ганглии определят характеристиките на локалните перисталтични движения. Когато хранителната маса е вътре в червата, тя леко разтяга стените си, което води до стесняване на областта, разположена малко по-високо по хода на червата, и отпускане на зоната, разположена малко по-долу. В резултат на това хранителната маса се изтласква допълнително. Въпреки това, под влияние на парасимпатиковите или симпатиковите нерви, активността на чревните ганглии може да се промени. Активирането на парасимпатиковата система засилва перисталтиката, а активирането на симпатиковата я отслабва.

Ацетилхолинът служи като медиатор, който възбужда гладката мускулатура на червата. Въпреки това, инхибиторните сигнали, водещи до релаксация, изглежда се предават от различни вещества, от които са изследвани само няколко. Сред чревните невротрансмитери има поне три, които действат и в централната нервна система: соматостатин (вижте по-долу), ендорфини и вещество P (вижте глава 6).

Централна регулация на функциите на вегетативната нервна система

Централната нервна система упражнява контрол върху автономната система в много по-малка степен, отколкото върху сетивната или скелетно-моторната система. Областите на мозъка, които са най-свързани с автономните функции, са хипоталамуси мозъчен ствол, особено тази част от него, която се намира непосредствено над гръбначния мозък – продълговатия мозък. Именно от тези области главните пътища отиват към симпатиковите и парасимпатиковите преганглионарни автономни неврони на гръбначно ниво.

Хипоталамус. Хипоталамусът е една от областите на мозъка, чиято обща структура и организация е повече или по-малко сходна при представители на различни класове гръбначни животни.

Като цяло се счита, че хипоталамус е фокусът на висцералните интегративни функции. Сигналите от невронните системи на хипоталамуса директно влизат в мрежите, които възбуждат преганглионарните участъци на автономните нервни пътища. В допълнение, тази област на мозъка упражнява пряк контрол върху цялата ендокринна система чрез специфични неврони, които регулират секрецията на хормони на предния дял на хипофизната жлеза, а аксоните на други неврони на хипоталамуса завършват в задния дял на хипофизата. Тук тези окончания секретират медиатори, които циркулират в кръвта като хормони: 1) вазопресин, което повишава кръвното налягане в спешни случаи, когато има загуба на течност или кръв; също така намалява отделянето на вода в урината (поради което вазопресинът се нарича още антидиуретичен хормон); 2) окситоцин, стимулиращи маточните контракции в последния етап от раждането.

Ориз. 65.Хипоталамус и хипофизна жлеза. Схематично показва основните функционални области на хипоталамуса.

Въпреки че сред клъстерите от хипоталамични неврони има няколко ясно разграничени ядра, по-голямата част от хипоталамуса е набор от зони с размити граници (фиг. 65). Има обаче доста изразени ядра в три зони. Сега ще разгледаме функциите на тези структури.

1. Перивентрикуларна зона непосредствено до третата мозъчна камера, която минава през центъра на хипоталамуса. Клетките, покриващи вентрикула, предават информация на невроните в перивентрикуларната зона за важни вътрешни параметри, които може да се наложи да бъдат регулирани, като температура, концентрация на сол и нива на хормони, секретирани от щитовидната жлеза, надбъбречните жлези или половите жлези, според инструкциите на хипофизната жлеза .

2. Медиална зонасъдържа повечето от пътищата, по които хипоталамусът упражнява ендокринен контрол чрез хипофизната жлеза. Може да се каже много приблизително, че клетките на перивентрикуларната зона контролират реалното изпълнение на команди, дадени на хипофизната жлеза от клетките на медиалната зона.

3. Чрез клетки на страничната зона контрол върху хипоталамуса от висшите инстанции на кората на главния мозък и лимбичната система. Той също така получава сензорна информация от центровете на продълговатия мозък, които координират дихателната и сърдечно-съдовата дейност. Страничната зона е мястото, където висшите мозъчни центрове могат да коригират реакциите на хипоталамусакъм промени във вътрешната среда. В кората напр. сравнение на информация, идваща от два източника - вътрешна и външна среда. Ако, да речем, кортексът реши, че времето и обстоятелствата не са подходящи за хранене, сензорните съобщения за ниска кръвна захар и празен стомах ще бъдат оставени настрана до по-благоприятен момент. Игнорирането на хипоталамуса от лимбичната система е по-малко вероятно. По-скоро тази система може да добави емоционално и мотивационно оцветяване към интерпретацията на външни сензорни сигнали или да сравни възприятията на околната среда въз основа на тези сигнали с подобни ситуации в миналото.

Заедно с кортикалните и лимбичните компоненти, хипоталамусът също изпълнява много рутинни интегриращи действия и за много по-дълги периоди от време, отколкото по време на изпълнението на краткосрочни регулаторни функции. Хипоталамусът „знае“ предварително какви нужди ще има тялото в нормален ежедневен ритъм на живот. Той, например, привежда ендокринната система в пълна готовност за действие веднага щом се събудим. Също така следи хормоналната активност на яйчниците през целия менструален цикъл; предприема стъпки за подготовка на матката за пристигането на оплодена яйцеклетка. При мигриращи птици и зимуващи бозайници хипоталамусът, със способността си да определя продължителността на дневните часове, координира живота на организма по време на цикли с продължителност няколко месеца. (Тези аспекти на централизираното регулиране на вътрешните функции ще бъдат обсъдени в глави 5 и 6.)

Медула(таламус и хипоталамус)

Хипоталамусът съставлява по-малко от 5% от цялата мозъчна маса. Въпреки това, това малко количество тъкан съдържа центрове, които поддържат всички функции на тялото, с изключение на спонтанните дихателни движения, регулирането на кръвното налягане и сърдечния ритъм. Тези последни функции зависят от продълговатия мозък (виж фиг. 66). При травматично увреждане на мозъка настъпва така наречената „мозъчна смърт“, когато всички признаци на електрическа активност на кората изчезнат и контролът от хипоталамуса и продълговатия мозък се губи, въпреки че с помощта на изкуствено дишане все още е възможно да се поддържа достатъчно насищане на циркулиращата кръв с кислород.

продължение
- -

Както знаете, живата клетка е подвижна, саморегулираща се система. Вътрешната му организация се поддържа от активни процеси, насочени към ограничаване, предотвратяване или елиминиране на промени, причинени от различни влияния от околната и вътрешната среда. Способността за връщане към първоначалното състояние след отклонение от определено средно ниво, причинено от един или друг "смущаващ" фактор, е основното свойство на клетката. Многоклетъчният организъм е холистична организация, чиито клетъчни елементи са специализирани да изпълняват различни функции. Взаимодействието в тялото се осъществява чрез сложни регулаторни, координиращи и корелиращи механизми с участието на нервни, хуморални, метаболитни и други фактори. Много отделни механизми, които регулират вътре- и междуклетъчните взаимоотношения, в някои случаи имат взаимно противоположни (антагонистични) ефекти, които взаимно се балансират. Това води до установяване на подвижен физиологичен фон (физиологичен баланс) в тялото и позволява на живата система да поддържа относително динамично постоянство, въпреки промените в околната среда и промените, които се случват по време на живота на организма.

Терминът "хомеостаза" е предложен през 1929 г. от физиолога У. Кенън, който смята, че физиологичните процеси, поддържащи стабилността в организма, са толкова сложни и разнообразни, че е препоръчително да се обединят под общото наименование хомеостаза. Въпреки това още през 1878 г. К. Бернар пише, че всички жизнени процеси имат само една цел - да поддържат постоянството на условията на живот в нашата вътрешна среда. Подобни твърдения се срещат в трудовете на много изследователи от 19 и първата половина на 20 век. (E. Pfluger, S. Richet, L.A. Fredericq, I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov и др.). Произведенията на Л.С. Стърн (със сътрудници), посветен на ролята на бариерните функции, които регулират състава и свойствата на микросредата на органите и тъканите.

Самата идея за хомеостаза не съответства на концепцията за стабилен (непроменлив) баланс в тялото - принципът на баланса не е приложим за сложни физиологични и биохимични процеси, протичащи в живите системи. Също така е погрешно да се противопоставя хомеостазата на ритмичните колебания във вътрешната среда. Хомеостазата в широк смисъл обхваща въпросите на цикличното и фазово протичане на реакциите, компенсацията, регулацията и саморегулацията на физиологичните функции, динамиката на взаимозависимостта на нервните, хуморалните и други компоненти на регулаторния процес. Границите на хомеостазата могат да бъдат твърди и пластични, да варират в зависимост от индивидуалната възраст, пол, социални, професионални и други условия.

От особено значение за живота на организма е постоянството на състава на кръвта – течната основа на тялото (fluid matrix), според У. Кенън. Стабилността на неговата активна реакция (pH), осмотичното налягане, съотношението на електролитите (натрий, калций, хлор, магнезий, фосфор), съдържанието на глюкоза, броят на образуваните елементи и т.н. са добре известни. Така например рН на кръвта като правило не надвишава 7,35-7,47. Дори тежките нарушения на киселинно-алкалния метаболизъм с патология на натрупване на киселина в тъканната течност, например при диабетна ацидоза, имат много малък ефект върху активната реакция на кръвта. Въпреки факта, че осмотичното налягане на кръвта и тъканната течност е подложено на непрекъснати колебания поради постоянното снабдяване с осмотично активни продукти на интерстициалния метаболизъм, то остава на определено ниво и се променя само при някои тежки патологични състояния.

Поддържането на постоянно осмотично налягане е от първостепенно значение за водния метаболизъм и поддържането на йонния баланс в организма (вижте Водно-солевия обмен). Най-голямо постоянство има концентрацията на натриеви йони във вътрешната среда. Съдържанието на други електролити също се колебае в тесни граници. Наличието на голям брой осморецептори в тъканите и органите, включително в централните нервни образувания (хипоталамус, хипокампус), и координирана система от регулатори на водния метаболизъм и йонния състав позволява на тялото бързо да елиминира промените в осмотичното кръвно налягане, което възникват, например, когато в тялото се въведе вода.

Въпреки факта, че кръвта представлява общата вътрешна среда на тялото, клетките на органите и тъканите не влизат в пряк контакт с нея.

При многоклетъчните организми всеки орган има своя собствена вътрешна среда (микросреда), съответстваща на неговите структурни и функционални характеристики, а нормалното състояние на органите зависи от химичния състав, физикохимичните, биологичните и други свойства на тази микросреда. Хомеостазата му се определя от функционалното състояние на хистохематичните бариери и тяхната пропускливост в посоките кръв→тъканна течност, тъканна течност→кръв.

От особено значение е постоянството на вътрешната среда за дейността на централната нервна система: дори незначителни химични и физикохимични промени, настъпващи в цереброспиналната течност, глията и околоклетъчните пространства, могат да причинят рязко нарушаване на хода на жизнените процеси в индивида. неврони или в техните ансамбли. Сложна хомеостатична система, включваща различни неврохуморални, биохимични, хемодинамични и други регулаторни механизми, е системата за осигуряване на оптимално ниво на кръвното налягане. В същото време горната граница на нивото на артериалното налягане се определя от функционалността на барорецепторите на съдовата система на тялото, а долната граница се определя от нуждите на тялото за кръвоснабдяване.

Най-съвършените хомеостатични механизми в тялото на висшите животни и човека включват процесите на терморегулация; при хомойотермните животни колебанията на температурата във вътрешните части на тялото по време на най-драматичните промени в температурата на околната среда не надвишават десети от градуса.

Различни изследователи обясняват по различни начини механизмите от общо биологично естество, които са в основата на хомеостазата. И така, W. Cannon придава специално значение на висшата нервна система, L. A. Orbeli счита адаптивно-трофичната функция на симпатиковата нервна система за един от водещите фактори на хомеостазата. Организиращата роля на нервния апарат (принципът на нервизма) е в основата на добре познатите идеи за същността на принципите на хомеостазата (И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. Д. Сперански и др.). Въпреки това, нито доминиращият принцип (A. A. Ukhtomsky), нито теорията на бариерните функции (L. S. Stern), нито общият адаптационен синдром (G. Selye), нито теорията на функционалните системи (P. K. Anokhin), нито хипоталамичната регулация на хомеостазата (N. I. Grashchenkov) и много други теории не решават напълно проблема с хомеостазата.

В някои случаи понятието хомеостаза не се използва съвсем правилно за обяснение на изолирани физиологични състояния, процеси и дори социални явления. Така в литературата се появяват термините „имунологична“, „електролитна“, „системна“, „молекулярна“, „физико-химична“, „генетична хомеостаза“ и др. Правени са опити да се сведе проблемът за хомеостазата до принципа на саморегулацията. Пример за решаване на проблема с хомеостазата от гледна точка на кибернетиката е опитът на Ашби (W. R. Ashby, 1948) да създаде саморегулиращо се устройство, което симулира способността на живите организми да поддържат нивото на определени количества във физиологично приемливи граници. Някои автори разглеждат вътрешната среда на тялото като сложна верижна система с много "активни входове" (вътрешни органи) и индивидуални физиологични показатели (кръвоток, кръвно налягане, газообмен и др.), стойността на всеки от които се дължи към дейността на "входовете".

На практика изследователите и клиницистите се сблъскват с въпросите за оценка на адаптивните (адаптивни) или компенсаторни възможности на тялото, тяхното регулиране, укрепване и мобилизиране, прогнозиране на отговора на тялото на смущаващи влияния. Някои състояния на вегетативна нестабилност, причинени от недостатъчност, излишък или неадекватност на регулаторни механизми, се считат за „болести на хомеостазата“. С известна условност те могат да включват функционални нарушения в нормалното функциониране на организма, свързани с неговото стареене, принудително преструктуриране на биологичните ритми, някои явления на вегетативна дистония, хипер- и хипокомпенсаторна реактивност при стресови и екстремни въздействия и др.

За оценка на състоянието на хомеостатичните механизми във физиол. експериментално и клинично, на практика се прилагат различни дозирани функционални тестове (студени, термични, адреналин, инсулин, мезатон и други) с определяне в кръвта и урината на съотношението на биологично активни агенти (хормони, медиатори, метаболити) и др.

Биофизични механизми на хомеостазата

Биофизични механизми на хомеостазата. От гледна точка на химическата биофизика хомеостазата е състояние, при което всички процеси, отговорни за енергийните трансформации в тялото, са в динамично равновесие. Това състояние е най-стабилно и съответства на физиологичния оптимум. В съответствие с понятията на термодинамиката, организмът и клетката могат да съществуват и да се адаптират към такива условия на околната среда, при които е възможно да се установи стационарен ход на физикохимични процеси, т.е. хомеостаза, в биологична система. Основната роля в установяването на хомеостазата принадлежи предимно на клетъчните мембранни системи, които отговарят за биоенергийните процеси и регулират скоростта на навлизане и освобождаване на вещества от клетките.

От тези позиции основните причини за нарушението са необичайни за нормалната жизнена дейност неензимни реакции, протичащи в мембраните; в повечето случаи това са верижни реакции на окисление, включващи свободни радикали, които се срещат в клетъчните фосфолипиди. Тези реакции водят до увреждане на структурните елементи на клетките и нарушаване на регулаторната функция. Факторите, които причиняват нарушения на хомеостазата, включват и агенти, които причиняват образуването на радикали - йонизираща радиация, инфекциозни токсини, някои храни, никотин, както и липсата на витамини и др.

Един от основните фактори, стабилизиращи хомеостатичното състояние и функциите на мембраните, са биоантиоксидантите, които инхибират развитието на окислително-радикални реакции.

Възрастови особености на хомеостазата при деца

Възрастови особености на хомеостазата при деца. Постоянството на вътрешната среда на тялото и относителната стабилност на физико-химичните параметри в детството се осигуряват с подчертано преобладаване на анаболните метаболитни процеси над катаболните. Това е задължително условие за растежа и отличава детския организъм от този на възрастния, в който интензивността на метаболитните процеси е в състояние на динамично равновесие. В тази връзка невроендокринната регулация на хомеостазата на детския организъм е по-интензивна, отколкото при възрастните. Всеки възрастов период се характеризира със специфични особености на механизмите на хомеостазата и тяхната регулация. Следователно, при деца много по-често, отколкото при възрастни, има тежки нарушения на хомеостазата, често животозастрашаващи. Тези нарушения най-често са свързани с незрялост на хомеостатичните функции на бъбреците, с нарушения на функциите на стомашно-чревния тракт или дихателната функция на белите дробове.

Растежът на детето, изразяващ се в увеличаване на масата на неговите клетки, е придружен от отчетливи промени в разпределението на течността в тялото (виж Водно-солевия метаболизъм). Абсолютното увеличение на обема на извънклетъчната течност изостава от скоростта на общото наддаване на тегло, така че относителният обем на вътрешната среда, изразен като процент от телесното тегло, намалява с възрастта. Тази зависимост е особено силно изразена през първата година след раждането. При по-големи деца скоростта на изменение на относителния обем на извънклетъчната течност намалява. Системата за регулиране на постоянството на обема на течността (регулиране на обема) осигурява компенсиране на отклоненията във водния баланс в доста тесни граници. Високата степен на хидратация на тъканите при новородени и малки деца определя значително по-висока нужда от вода, отколкото при възрастни (на единица телесно тегло). Загубата на вода или нейното ограничаване бързо води до развитие на дехидратация поради извънклетъчния сектор, тоест вътрешната среда. В същото време бъбреците - основните изпълнителни органи в системата за регулиране на обема - не осигуряват спестяване на вода. Ограничаващият фактор на регулацията е незрелостта на тубулната система на бъбреците. Най-важната характеристика на невроендокринния контрол на хомеостазата при новородени и малки деца е относително високата секреция и бъбречна екскреция на алдостерон, което има пряко влияние върху състоянието на тъканна хидратация и функцията на бъбречните тубули.

Регулирането на осмотичното налягане на кръвната плазма и извънклетъчната течност при деца също е ограничено. Осмоларитетът на вътрешната среда варира в по-широк диапазон (±50 mosm/l), отколкото при възрастни ±6 mosm/l). Това се дължи на по-голямата телесна повърхност на 1 kg тегло и следователно на по-значителната загуба на вода по време на дишане, както и на незрялостта на бъбречните механизми за концентрация на урина при деца. Хомеостазните нарушения, проявяващи се чрез хиперосмоза, са особено чести при деца през неонаталния период и първите месеци от живота; в по-напреднала възраст започва да преобладава хипоосмозата, свързана главно със стомашно-чревни или нощни заболявания. По-малко проучена е йонната регулация на хомеостазата, която е тясно свързана с дейността на бъбреците и естеството на храненето.

Преди това се смяташе, че основният фактор, определящ стойността на осмотичното налягане на извънклетъчната течност, е концентрацията на натрий, но по-нови проучвания показват, че няма тясна връзка между съдържанието на натрий в кръвната плазма и стойността на общото осмотично налягане при патология. Изключение е плазмената хипертония. Следователно хомеостатичната терапия чрез прилагане на глюкозо-солеви разтвори изисква проследяване не само на съдържанието на натрий в серума или плазмата, но и промените в общия осмоларитет на извънклетъчната течност. Голямо значение за поддържане на общото осмотично налягане във вътрешната среда има концентрацията на захар и урея. Съдържанието на тези осмотично активни вещества и тяхното влияние върху водно-солевия метаболизъм може да се увеличи рязко при много патологични състояния. Следователно, за всякакви нарушения на хомеостазата е необходимо да се определи концентрацията на захар и урея. С оглед на гореизложеното, при деца в ранна възраст, в нарушение на водно-солевия и протеиновия режим, може да се развие състояние на латентна хипер- или хипоосмоза, хиперазотемия (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Важен показател, характеризиращ хомеостазата при деца, е концентрацията на водородни йони в кръвта и извънклетъчната течност. В антенаталния и ранния постнатален период регулирането на киселинно-алкалния баланс е тясно свързано със степента на насищане на кръвта с кислород, което се обяснява с относителното преобладаване на анаеробната гликолиза в биоенергийните процеси. Освен това дори умерената хипоксия в плода е придружена от натрупване на млечна киселина в тъканите му. В допълнение, незрялостта на ацидогенетичната функция на бъбреците създава предпоставки за развитие на "физиологична" ацидоза. Във връзка с особеностите на хомеостазата при новородени често възникват нарушения, които стоят на ръба между физиологично и патологично.

Преструктурирането на невроендокринната система в пубертета също е свързано с промени в хомеостазата. Функциите на изпълнителните органи (бъбреци, бели дробове) обаче достигат максимална степен на зрялост в тази възраст, така че тежките синдроми или заболявания на хомеостазата са редки, но по-често говорим за компенсирани промени в метаболизма, които могат да бъдат открити само чрез биохимичен кръвен тест. В клиниката за характеризиране на хомеостазата при деца е необходимо да се изследват следните показатели: хематокрит, общо осмотично налягане, натрий, калий, захар, бикарбонати и урея в кръвта, както и pH на кръвта, pO 2 и pCO 2.

Характеристики на хомеостазата в напреднала и сенилна възраст

Характеристики на хомеостазата в напреднала и сенилна възраст. Едно и също ниво на хомеостатични стойности в различни възрастови периоди се поддържа поради различни промени в системите за тяхното регулиране. Например, постоянството на кръвното налягане в млада възраст се поддържа поради по-висок сърдечен дебит и ниско общо периферно съдово съпротивление, а в напреднала и старческа възраст - поради по-високо общо периферно съпротивление и намаляване на сърдечния дебит. По време на стареенето на организма постоянството на най-важните физиологични функции се поддържа в условия на намаляване на надеждността и намаляване на възможния диапазон от физиологични промени в хомеостазата. Запазването на относителната хомеостаза със значителни структурни, метаболитни и функционални промени се постига чрез факта, че в същото време настъпва не само изчезване, нарушение и деградация, но и развитие на специфични адаптивни механизми. Благодарение на това се поддържа постоянно ниво на захар в кръвта, рН на кръвта, осмотично налягане, потенциал на клетъчната мембрана и т.н.

Промените в механизмите на неврохуморалната регулация, повишаването на чувствителността на тъканите към действието на хормони и медиатори на фона на отслабване на нервните въздействия са от съществено значение за поддържането на хомеостазата по време на процеса на стареене.

Със стареенето на организма значително се променя работата на сърцето, белодробната вентилация, газообмена, бъбречните функции, секрецията на храносмилателните жлези, функцията на жлезите с вътрешна секреция, обмяната на веществата и др. Тези промени могат да се характеризират като хомеореза - правилна траектория (динамика) на промените в интензивността на метаболизма и физиологичните функции с възрастта във времето. Стойността на хода на свързаните с възрастта промени е много важна за характеризиране на процеса на стареене на човек, определяйки неговата биологична възраст.

В напреднала и старческа възраст общият потенциал на адаптивните механизми намалява. Следователно в напреднала възраст, с повишени натоварвания, стрес и други ситуации, вероятността от нарушаване на адаптивните механизми и нарушения на хомеостазата се увеличава. Подобно намаляване на надеждността на хомеостазните механизми е една от най-важните предпоставки за развитието на патологични нарушения в напреднала възраст.

Категорично ли не сте доволни от перспективата да изчезнете безвъзвратно от този свят? Искате ли да живеете друг живот? Започнете всичко отначало? Поправи грешките на този живот? Да сбъднеш несбъднати мечти? Следвайте тази връзка:

Историята на развитието на учението за хомеостазата

К. Бернар и неговата роля в развитието на учението за вътрешната среда

За първи път хомеостатичните процеси в организма като процеси, които осигуряват постоянството на вътрешната му среда, са разгледани от френския натуралист и физиолог К. Бернар в средата на 19 век. Самият термин хомеостазае предложен от американския физиолог У. Кенън едва през 1929г.

В развитието на учението за хомеостазата водеща роля играе идеята на К. Бернар, че за живия организъм има „всъщност две среди: едната външна среда, в която е поставен организмът, другата вътрешна среда в които живеят тъканни елементи." През 1878 г. ученият формулира концепцията за постоянството на състава и свойствата на вътрешната среда. Ключовата идея на тази концепция беше идеята, че вътрешната среда е не само кръвта, но и цялата плазма и бластома, които идват от нея. „Вътрешната среда“, пише К. Бернар, „... се образува от всички съставни части на кръвта - азотни и безазотни, протеини, фибрин, захар, мазнини и др., ... с изключение на кръвни топчета, които вече са самостоятелни органични елементи.”

Вътрешната среда включва само течните компоненти на тялото, които измиват всички елементи на тъканите, т.е. кръвна плазма, лимфа и тъканна течност. К. Бернард счита, че атрибутът на вътрешната среда е "в пряк контакт с анатомичните елементи на живо същество". Той отбеляза, че при изучаването на физиологичните свойства на тези елементи е необходимо да се вземат предвид условията за тяхното проявление и зависимостта им от околната среда.

Клод Бернар (1813-1878) Най-големият френски физиолог, патолог, натуралист. През 1839 г. завършва Парижкия университет. През 1854–1868г ръководи катедрата по обща физиология на Парижкия университет, от 1868 г. - служител на Музея по естествена история. Член на Парижката академия (от 1854), неин вицепрезидент (1868) и президент (1869), чуждестранен член-кореспондент на Петербургската академия на науките (от 1860). Научните изследвания на C. Bernard са посветени на физиологията на нервната система, храносмилането и кръвообращението. Заслугите на учения в развитието на експерименталната физиология са големи. Той провежда класически изследвания върху анатомията и физиологията на стомашно-чревния тракт, ролята на панкреаса, въглехидратния метаболизъм, функциите на храносмилателните сокове, открива образуването на гликоген в черния дроб, изучава инервацията на кръвоносните съдове, вазоконстриктивния ефект на симпатиковата нервна система. нерви и др. Един от основателите на учението за хомеостазата, въвежда концепцията за вътрешната среда на тялото. Полага основите на фармакологията и токсикологията. Той показа общността и единството на редица жизнени явления при животните и растенията.

Ученият правилно смята, че проявите на живота се дължат на конфликта между съществуващите сили на тялото (конституцията) и влиянието на външната среда. Жизненият конфликт в тялото се проявява под формата на две противоположни и диалектически свързани явления: синтез и разпад. В резултат на тези процеси тялото се адаптира или адаптира към условията на околната среда.

Анализът на трудовете на К. Бернар ни позволява да заключим, че всички физиологични механизми, колкото и различни да са те, служат за поддържане на постоянството на условията на живот във вътрешната среда. „Постоянството на вътрешната среда е условие за свободен, независим живот. Това се постига чрез процес, който поддържа във вътрешната среда всички условия, необходими за живота на елементите. Постоянството на средата предполага такова съвършенство на организма, при което външните променливи ще бъдат компенсирани и балансирани във всеки един момент. За течна среда бяха определени основните условия за нейното постоянно поддържане: наличието на вода, кислород, хранителни вещества и определена температура.

Независимостта на живота от външната среда, за която говори К. Бернар, е много относителна. Вътрешната среда е тясно свързана с външната. Нещо повече, той запази много свойства на първичната среда, в която някога е възникнал животът. Живите същества като че ли затвориха морската вода в система от кръвоносни съдове и превърнаха постоянно променящата се външна среда във вътрешна среда, чието постоянство се защитава от специални физиологични механизми.

Основната функция на вътрешната среда е да доведе "органичните елементи във връзка помежду си и с външната среда". К. Бернар обяснява, че между вътрешната среда и клетките на тялото има постоянен обмен на вещества поради техните качествени и количествени различия вътре и извън клетките. Вътрешната среда се създава от самия организъм, а постоянството на нейния състав се поддържа от органите на храносмилането, дишането, отделянето и др., чиято основна функция е да "подготвят обща хранителна течност" за клетките на тяло. Дейността на тези органи се регулира от нервната система и с помощта на "специално произведени вещества". Това „се състои от непрекъснат кръг от взаимни влияния, които формират житейска хармония“.

Така през втората половина на 19 век К. Бернар дава правилната научна дефиниция на вътрешната среда на тялото, отделя нейните елементи, описва състава, свойствата, еволюционния произход и подчертава нейното значение за осигуряване на живота на тяло.

Учението за хомеостазата от У. Кенън

За разлика от C. Bernard, чиито заключения се основават на широки биологични обобщения, W. Kennon стига до извода за значението на постоянството на вътрешната среда на организма по друг метод: въз основа на експериментални физиологични изследвания. Ученият обърна внимание на факта, че животът на животно и човек, въпреки доста честите неблагоприятни ефекти, протича нормално в продължение на много години.

американски физиолог. Роден в Prairie-du-Chine (Уисконсин), през 1896 г. завършва Харвардския университет. През 1906–1942г - професор по физиология във висшето училище в Харвард, чуждестранен почетен член на Академията на науките на СССР (от 1942 г.). Основните научни трудове са посветени на физиологията на нервната система. Той открива ролята на адреналина като симпатичен предавател и формулира концепцията за симпатико-надбъбречната система. Той открива, че когато се стимулират симпатиковите нервни влакна, в техните окончания се освобождава симпатин – вещество, което по действие е подобно на адреналина. Един от създателите на учението за хомеостазата, което той очерта в труда си "Мъдростта на тялото" (1932). Той разглежда човешкото тяло като саморегулираща се система с водеща роля на вегетативната нервна система.

У. Кенън отбеляза, че постоянните условия, поддържани в тялото, могат да бъдат наречени баланс. Въпреки това, на тази дума вече беше приписано съвсем определено значение: тя обозначава най-вероятното състояние на изолирана система, в която всички известни сили са взаимно балансирани, следователно в равновесно състояние параметрите на системата не зависят от времето , и в системата няма потоци от материя или енергия. В тялото непрекъснато протичат сложни координирани физиологични процеси, които осигуряват стабилността на неговите състояния. Пример за това е координираната дейност на мозъка, нервите, сърцето, белите дробове, бъбреците, далака и други вътрешни органи и системи. Затова У. Кенън предложи специално обозначение за такива държави - хомеостаза. Тази дума изобщо не означава нещо замръзнало и неподвижно. Това означава състояние, което може да се промени, но остава относително постоянно.

Срок хомеостаза образувано от две гръцки думи: homoiosподобни, подобни и застой- стои неподвижно. При тълкуването на този термин У. Кенън подчертава, че думата застойпредполага не само стабилно състояние, но и състояние, водещо до това явление, и думата homoiosпоказва сходството и сходството на явленията.

Понятието хомеостаза, според У. Кенън, включва и физиологични механизми, които осигуряват стабилността на живите същества. Тази специална стабилност не се характеризира със стабилност на процесите, напротив, те са динамични и постоянно се променят, но при условията на „нормата“ колебанията на физиологичните показатели са доста силно ограничени.

По-късно У. Кенън показа, че всички метаболитни процеси и основните условия, при които се извършват най-важните жизнени функции на тялото - телесна температура, концентрация на глюкоза и минерални соли в кръвната плазма, налягане в съдовете - варират в много тесни граници близо до определени средни стойности - физиологични константи. Поддържането на тези константи в тялото е предпоставка за съществуване.

У. Кенън открои и класифицира основните компоненти на хомеостазата. Той се позова на тях материали, които осигуряват клетъчните нужди(необходими материали за растеж, възстановяване и размножаване - глюкоза, протеини, мазнини; вода; хлориди на натрий, калий и други соли; кислород; регулаторни съединения) и физични и химични факторикоито влияят на клетъчната активност (осмотично налягане, температура, концентрация на водородни йони и др.). На настоящия етап от развитието на знанията за хомеостазата тази класификация е попълнена механизми, които осигуряват структурното постоянство на вътрешната среда на тялото и структурната и функционална цялостцелият организъм. Те включват:

а) наследственост;
б) регенерация и репарация;
в) имунобиологична реактивност.

условияавтоматичен поддържане на хомеостаза, според У. Кенън, са:

– безупречно работеща алармена система, която уведомява централните и периферните регулаторни устройства за всякакви промени, застрашаващи хомеостазата;
- наличието на коригиращи устройства, които действат своевременно и забавят настъпването на тези промени.

E.Pfluger, Sh.Richet, I.M. Сеченов, Л. Фредерик, Д. Халдейн и други изследователи, работили в началото на 19-20 век, също се доближиха до идеята за съществуването на физиологични механизми, които осигуряват стабилността на тялото, и използваха собствена терминология. Въпреки това срокът хомеостаза, предложен от W. Kennon за характеризиране на състоянията и процесите, които създават такава способност.

За биологичните науки при разбирането на хомеостазата според У. Кенън е ценно, че живите организми се разглеждат като отворени системи, които имат много връзки с околната среда. Тези връзки се осъществяват чрез дихателните и храносмилателните органи, повърхностните рецептори, нервната и мускулната система и др. Промените в околната среда пряко или косвено засягат тези системи, като предизвикват съответните промени в тях. Тези ефекти обаче обикновено не са придружени от големи отклонения от нормата и не причиняват сериозни нарушения на физиологичните процеси.

Принос на L.S. Стърн в развитието на идеите за хомеостазата

Руски физиолог, академик на Академията на науките на СССР (от 1939 г.). Роден в Либава (Литва). През 1903 г. тя завършва университета в Женева и работи там до 1925 г. През 1925–1948г - Професор на 2-ри Московски медицински институт и в същото време директор на Института по физиология на Академията на науките на СССР. От 1954 до 1968 г. тя ръководи отдела по физиология в Института по биофизика на Академията на науките на СССР. Произведения на Л.С. Стърн са посветени на изучаването на химичните основи на физиологичните процеси, протичащи в различни части на централната нервна система. Тя изучава ролята на катализаторите в процеса на биологично окисление, предлага метод за въвеждане на лекарства в цереброспиналната течност при лечението на някои заболявания.

Едновременно с У. Кенън през 1929 г. в Русия руският физиолог Л.С. Стърн. „За разлика от най-простите, при по-сложните многоклетъчни организми обменът с околната среда се осъществява чрез т. нар. среда, от която отделните тъкани и органи черпят необходимия им материал и в която отделят продуктите от своя метаболизъм. ... Тъй като диференциацията и развитието на отделните части на тялото (органи и тъкани) трябва да се създават и развиват за всеки орган, всяка тъкан има своя собствена непосредствена хранителна среда, чийто състав и свойства трябва да съответстват на структурната и функционалната характеристики на този орган. Тази непосредствена подхранваща или интимна среда трябва да има известно постоянство, за да осигури нормалното функциониране на измития орган. ... Непосредствената хранителна среда на отделните органи и тъкани е междуклетъчна или тъканна течност.

Л.С. Стърн установи значението за нормалната дейност на органите и тъканите на постоянството на състава и свойствата не само на кръвта, но и на тъканната течност. Тя показа наличието на хистохематични бариери- физиологични бариери, разделящи кръвта и тъканите. Тези образувания, според нея, се състоят от капилярен ендотел, базална мембрана, съединителна тъкан, клетъчни липопротеинови мембрани. Селективната пропускливост на бариерите допринася за запазването на хомеостазата и известната специфика на вътрешната среда, необходима за нормалната функция на даден орган или тъкан. Предложен и добре обоснован от L.S. Теорията на Стърн за бариерните механизми е принципно нов принос в изучаването на вътрешната среда.

Хистохематичен , или съдова тъкан , бариера - това по същество е физиологичен механизъм, който определя относителното постоянство на състава и свойствата на собствената среда на органа и клетката. Той изпълнява две важни функции: регулаторна и защитна, т.е. осигурява регулирането на състава и свойствата на собствената среда на органа и клетката и го предпазва от приема на вещества от кръвта, които са чужди на този орган или на целия организъм.

Хистохематичните бариери присъстват в почти всички органи и имат съответните наименования: хематоенцефални, хематоофталмични, хематолабиринтни, хематоликворни, хематолимфни, хематопулмонални и хематоплеврални, хематоренални, както и кръвно-гонадната бариера (например хематотестикуларна) и др.

Съвременни концепции за хомеостазата

Идеята за хомеостазата се оказа много плодотворна и през целия 20 век. той е разработен от много местни и чуждестранни учени. Въпреки това, досега това понятие в биологичната наука няма ясна терминологична дефиниция. В научната и учебната литература може да се намери или еквивалентността на термините "вътрешна среда" и "хомеостаза", или различно тълкуване на понятието "хомеостаза".

Руски физиолог, академик на Академията на науките на СССР (1966), действителен член на Академията на медицинските науки на СССР (1945). Завършва Ленинградския институт за медицински знания. От 1921 г. работи в Института по мозъка под ръководството на В.М. Бехтерев, през 1922–1930 г. във ВМА в лабораторията на И.П. Павлова. През 1930–1934г Професор в катедрата по физиология на Медицинския институт в Горки. През 1934–1944г - Ръководител на катедрата на Всесъюзния институт по експериментална медицина в Москва. През 1944–1955г работи в Института по физиология на Академията на медицинските науки на СССР (от 1946 г. - директор). От 1950 г. - ръководител на неврофизиологичната лаборатория на Академията на медицинските науки на СССР, а след това ръководител на катедрата по неврофизиология на Института по нормална и патологична физиология на Академията на медицинските науки на СССР. Лауреат на Ленинската награда (1972). Основните трудове са посветени на изучаването на дейността на тялото и особено на мозъка въз основа на разработената от него теория на функционалните системи. Прилагането на тази теория към еволюцията на функциите направи възможно P.K. Анохин да формулира концепцията за системогенезата като общ модел на еволюционния процес.

Вътрешната среда на тялото цялата съвкупност от циркулиращи телесни течности се нарича: кръв, лимфа, междуклетъчна (тъканна) течност, миещи клетки и структурни тъкани, участващи в метаболизма, химични и физически трансформации. Компонентите на вътрешната среда включват и вътреклетъчната течност (цитозол), като се има предвид, че тя е непосредствено средата, в която протичат основните реакции на клетъчния метаболизъм. Обемът на цитоплазмата в тялото на възрастен е около 30 литра, обемът на междуклетъчната течност е около 10 литра, а обемът на кръвта и лимфата, заемащи вътресъдовото пространство, е 4-5 литра.

В някои случаи терминът "хомеостаза" се използва за обозначаване на постоянството на вътрешната среда и способността на организма да я осигурява. Хомеостазата е относителна динамика, варираща в строго определени граници, постоянството на вътрешната среда и стабилността (стабилността) на основните физиологични функции на тялото. В други случаи хомеостазата се разбира като физиологични процеси или контролни системи, които регулират, координират и коригират жизнената дейност на тялото, за да поддържат стабилно състояние.

Така дефинирането на понятието хомеостаза се подхожда от две страни. От една страна, хомеостазата се разглежда като количествено и качествено постоянство на физикохимични и биологични параметри. От друга страна, хомеостазата се определя като набор от механизми, които поддържат постоянството на вътрешната среда на тялото.

Анализът на дефинициите, налични в биологичната и референтната литература, позволи да се откроят най-важните аспекти на тази концепция и да се формулира обща дефиниция: хомеостазата е състояние на относително динамично равновесие на система, поддържана от механизми за саморегулация. Това определение включва не само знания за относителността на постоянството на вътрешната среда, но също така демонстрира значението на хомеостатичните механизми на биологичните системи, които осигуряват това постоянство.

Жизнените функции на организма включват хомеостатични механизми с най-разнообразно естество и действие: нервни, хуморално-хормонални, бариерни, контролиращи и поддържащи постоянството на вътрешната среда и действащи на различни нива.

Принципът на действие на хомеостатичните механизми

Принципът на действие на хомеостатичните механизми, които осигуряват регулиране и саморегулиране на различни нива на организация на живата материя, е описан от G.N. Касил. Има следните нива на регулиране:

1) субмолекулен;
2) молекулярен;
3) субклетъчен;
4) клетъчен;
5) течност (вътрешна среда, хуморално-хормонално-йонни връзки, бариерни функции, имунитет);
6) тъкан;
7) нервна (централни и периферни нервни механизми, неврохуморално-хормонално-бариерен комплекс);
8) организмов;
9) популация (популации от клетки, многоклетъчни организми).

Трябва да се има предвид елементарното хомеостатично ниво на биологичните системи организмов. В нейните граници се разграничават редица други: цитогенетична, соматична, онтогенетична и функционална (физиологична) хомеостаза, соматична геностаза.

Цитогенетична хомеостазакато морфологична и функционална адаптивност изразява непрекъснатото преструктуриране на организмите в съответствие с условията на съществуване. Пряко или косвено функциите на такъв механизъм се изпълняват от наследствения апарат на клетката (гените).

Соматична хомеостаза- посоката на общите промени във функционалната активност на тялото за установяване на най-оптималната връзка с околната среда.

Онтогенетична хомеостаза- това е индивидуалното развитие на организма от образуването на зародишна клетка до смъртта или прекратяването на съществуването в предишното му качество.

Под функционална хомеостазаразбират оптималната физиологична активност на различни органи, системи и целия организъм в специфични условия на околната среда. От своя страна тя включва: метаболитна, респираторна, храносмилателна, екскреторна, регулаторна (осигуряваща оптимално ниво на неврохуморална регулация при дадени условия) и психологическа хомеостаза.

Соматична геностазае контрол върху генетичното постоянство на соматичните клетки, изграждащи индивидуалния организъм.

Възможно е да се разграничат кръвоносната, двигателната, сензорната, психомоторната, психологическата и дори информационната хомеостаза, която осигурява оптималния отговор на тялото към постъпващата информация. Отделно се разграничава патологично ниво - заболявания на хомеостазата, т.е. нарушаване на хомеостатичните механизми и регулаторни системи.

Хемостазата като адаптивен механизъм

Хемостазата е жизненоважен комплекс от сложни взаимосвързани процеси, неразделна част от адаптивния механизъм на организма. С оглед на специалната роля на кръвта в поддържането на основните параметри на тялото, тя се разграничава като независим тип хомеостатични реакции.

Основният компонент на хемостазата е сложна система от адаптивни механизми, която осигурява течливостта на кръвта в съдовете и нейното коагулиране в случай на нарушаване на тяхната цялост. Но хемостазата не само поддържа течното състояние на кръвта в съдовете, устойчивостта на стените на съдовете и спира кървенето, но също така влияе върху хемодинамиката и съдовата пропускливост, участва в заздравяването на рани, в развитието на възпалителни и имунни реакции и е свързано с неспецифична устойчивост на организма.

Системата за хемостаза е във функционално взаимодействие с имунната система. Тези две системи образуват единен хуморален защитен механизъм, чиито функции са свързани, от една страна, с борбата за чистотата на генетичния код и предотвратяването на различни заболявания, а от друга страна, с поддържането на течно състояние. кръв в кръвоносното русло и спиране на кървенето в случай на нарушение на целостта на кръвоносните съдове. Функционалната им дейност се регулира от нервната и ендокринната система.

Наличието на общи механизми за "включване" на защитните системи на организма - имунни, коагулационни, фибринолитични и др. - ни позволява да ги разглеждаме като единна структурно и функционално определена система.

Неговите характеристики са: 1) каскадният принцип на последователно включване и активиране на фактори до образуването на крайни физиологично активни вещества: тромбин, плазмин, кинини; 2) възможността за активиране на тези системи във всяка част на съдовото легло; 3) общият механизъм за включване на системите; 4) обратна връзка в механизма на взаимодействие на тези системи; 5) наличието на общи инхибитори.

Осигуряването на надеждността на функционирането на системата за хемостаза, както и на други биологични системи, се извършва в съответствие с общия принцип на надеждност. Това означава, че надеждността на системата се постига чрез резервиране на управляващите елементи и тяхното динамично взаимодействие, дублиране на функции или взаимозаменяемост на управляващите елементи с перфектно бързо връщане към предишното състояние, способност за динамична самоорганизация и търсене на стабилни държави.

Циркулация на течности между клетъчните и тъканните пространства, както и кръвоносните и лимфните съдове

Клетъчна хомеостаза

Най-важно място в саморегулацията и запазването на хомеостазата заема клетъчната хомеостаза. Нарича се още клетъчна авторегулация.

Нито хормоналната, нито нервната система по принцип не са в състояние да се справят със задачата да поддържат постоянството на цитоплазмения състав на отделната клетка. Всяка клетка на многоклетъчен организъм има свой механизъм за авторегулация на процесите в цитоплазмата.

Водещо място в тази регулация принадлежи на външната цитоплазмена мембрана. Осигурява предаването на химични сигнали към и от клетката, променя нейната пропускливост, участва в регулирането на електролитния състав на клетката и функционира като биологични „помпи“.

Хомеостати и технически модели на хомеостатични процеси

През последните десетилетия проблемът за хомеостазата се разглежда от позициите на кибернетиката – науката за целенасоченото и оптимално управление на сложни процеси. Биологичните системи като клетки, мозъци, организми, популации, екосистеми работят по същите закони.

Лудвиг фон Берталанфи (1901–1972) Австрийски теоретичен биолог, създател на "общата теория на системите". От 1949 г. работи в САЩ и Канада. Подхождайки към биологичните обекти като организирани динамични системи, Берталанфи даде подробен анализ на противоречията между механизма и витализма, възникването и развитието на идеите за целостта на организма и, въз основа на последното, формирането на системни концепции в биологията. Берталанфи е отговорен за редица опити за прилагане на "организмичен" подход (т.е. подход от гледна точка на целостта) в изследването на тъканното дишане и връзката между метаболизма и растежа при животните. Предложеният от учения метод за анализ на отворени еквифинални (насочени към цел) системи направи възможно широкото използване на идеите на термодинамиката, кибернетиката и физическата химия в биологията. Неговите идеи намират приложение в медицината, психиатрията и други приложни дисциплини. Като един от пионерите на системния подход, ученият представи първата обобщена системна концепция в съвременната наука, чиято задача е да разработи математически апарат за описание на различни видове системи, да установи изоморфизма на законите в различни области на знания и да търси средства за интегриране на науката („Обща теория на системите“, 1968 г.). Тези задачи обаче са реализирани само по отношение на определени видове отворени биологични системи.

Основател на теорията за управлението в живите обекти е Н. Винер. В основата на неговите идеи стои принципът на саморегулацията - автоматично поддържане на постоянство или изменение по необходимия закон на регулирания параметър. Въпреки това, много преди N. Wiener и W. Kennon, идеята за автоматично управление беше изразена от I.M. Сеченов: „... в тялото на животните регулаторите могат да бъдат само автоматични, т.е. да бъдат приведени в действие от променени условия в състоянието или хода на машината (организма) и да разработят дейности, чрез които тези нередности се елиминират. В тази фраза има индикация за необходимостта както от преки, така и от обратна връзка, които са в основата на саморегулацията.

Идеята за саморегулация в биологичните системи е задълбочена и развита от Л. Берталанфи, който разбира биологичната система като „подреден набор от взаимосвързани елементи“. Той също така разглежда общия биофизичен механизъм на хомеостазата в контекста на отворените системи. Въз основа на теоретичните идеи на Л. Берталанфи в биологията се развива ново направление, т.нар. системен подход. Възгледите на Л. Берталанфи бяха споделени от V.N. Новоселцев, който представи проблема за хомеостазата като проблем за контролиране на потоците от вещества и енергия, които една отворена система обменя с околната среда.

Първият опит за моделиране на хомеостазата и установяване на възможни механизми за нейното контролиране принадлежи на W.R. Ашби. Той проектира изкуствено саморегулиращо се устройство, наречено "хомеостат". Хомеостат U.R. Ашби беше система от потенциометрични вериги и възпроизвеждаше само функционалните аспекти на явлението. Този модел не може да отрази адекватно същността на процесите, лежащи в основата на хомеостазата.

Следващата стъпка в развитието на хомеостатиката е направена от С. Беер, който посочва две нови основни точки: йерархичният принцип на изграждане на хомеостатични системи за управление на сложни обекти и принципът на оцеляването. С. Биър се опита да приложи някои хомеостатични принципи в практическото развитие на организирани системи за управление, разкри някои кибернетични аналогии между жива система и сложно производство.

Качествено нов етап в развитието на тази посока дойде след създаването на формален модел на хомеостат от Ю.М. Горски. Неговите възгледи се формират под влияние на научните идеи на Г. Селие, който твърди, че „... ако е възможно да се включат противоречия в моделите, отразяващи работата на живите системи, и дори в същото време да се разбере защо природата, създаване на живи същества, отиде по този начин, това ще бъде нов пробив в тайните на живите с голям практически резултат.

Физиологична хомеостаза

Физиологичната хомеостаза се поддържа от автономната и соматична нервна система, комплекс от хуморално-хормонални и йонни механизми, които изграждат физико-химичната система на тялото, както и поведението, в което ролята както на наследствените форми, така и на придобития индивидуален опит е страхотно.

Идеята за водещата роля на автономната нервна система, особено нейния симпатоадренален отдел, е разработена в трудовете на Е. Гелгорн, Б.Р. Хес, У. Кенън, Л.А. Орбели, А.Г. Гинецински и др.. Организиращата роля на нервния апарат (принципът на нервизма) е в основата на руската физиологична школа на I.P. Павлова, И.М. Сеченов, А.Д. Сперански.

Хуморално-хормоналните теории (принципът на хуморализма) са разработени в чужбина в трудовете на Г. Дейл, О. Леви, Г. Селие, К. Шерингтън и др., руски учени И.П. Разенков и Л.С. Стърн.

Натрупаният колосален фактически материал, описващ различни прояви на хомеостазата в живите, техническите, социалните и екологичните системи, изисква проучване и разглеждане от единна методологична позиция. Обединяващата теория, която успя да комбинира всички различни подходи за разбиране на механизмите и проявите на хомеостазата, беше теория на функционалните системисъздаден от P.K. Анохин. В своите възгледи ученият се основава на идеите на Н. Винер за самоорганизиращите се системи.

Съвременните научни познания за хомеостазата на целия организъм се основават на разбирането й като приятелска и координирана саморегулираща се дейност на различни функционални системи, характеризираща се с количествени и качествени промени в техните параметри по време на физиологични, физични и химични процеси.

Механизмът за поддържане на хомеостазата наподобява махало (везни). На първо място, цитоплазмата на клетката трябва да има постоянен състав - хомеостаза на 1-ви етап (виж диаграмата). Това се осигурява от механизмите на хомеостазата на 2-ри етап - циркулиращи течности, вътрешна среда. От своя страна тяхната хомеостаза е свързана с вегетативните системи за стабилизиране на състава на постъпващите вещества, течности и газове и освобождаването на крайните продукти от метаболизма - етап 3. Така температурата, водното съдържание и концентрациите на електролити, кислород и въглероден диоксид и количеството хранителни вещества се поддържат на относително постоянно ниво.и отделяните метаболитни продукти.

Четвъртата стъпка в поддържането на хомеостазата е поведението. В допълнение към целесъобразните реакции, той включва емоции, мотивация, памет и мислене. Четвъртият етап активно взаимодейства с предходния, надгражда го и му влияе. При животните поведението се изразява в избора на храна, места за хранене, места за гнездене, дневни и сезонни миграции и др., чиято същност е желанието за мир, възстановяване на нарушеното равновесие.

Така че хомеостазата е:

1) състоянието на вътрешната среда и нейната собственост;
2) набор от реакции и процеси, които поддържат постоянството на вътрешната среда;
3) способността на организма да устои на промените в околната среда;
4) условието за съществуването, свободата и независимостта на живота: „Постоянството на вътрешната среда е условие за свободен живот“ (К. Бернар).

Тъй като концепцията за хомеостазата е ключова в биологията, тя трябва да се споменава при изучаването на всички училищни курсове: "Ботаника", "Зоология", "Обща биология", "Екология". Но, разбира се, основното внимание трябва да се обърне на разкриването на тази концепция в курса „Човекът и неговото здраве“. Ето няколко примера за теми, които могат да бъдат изучавани с помощта на материалите на статията. „Органи. Органни системи, организма като цяло. "Нервна и хуморална регулация на функциите в организма". „Вътрешната среда на тялото. Кръв, лимфа, тъканна течност. Състав и свойства на кръвта. "Тираж". "Дъх". Метаболизмът като основна функция на тялото. "Изолация". „Терморегулация“.