Στο βιβλίο του The Wisdom of the Body, πρότεινε τον όρο ως όνομα για «τις συντονισμένες φυσιολογικές διεργασίες που διατηρούν τις πιο σταθερές καταστάσεις του σώματος». Στο μέλλον, αυτός ο όρος επεκτάθηκε στην ικανότητα να διατηρεί δυναμικά τη σταθερότητα της εσωτερικής του κατάστασης οποιουδήποτε ανοιχτού συστήματος. Ωστόσο, η έννοια της σταθερότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος διατυπώθηκε ήδη από το 1878 από τον Γάλλο επιστήμονα Claude Bernard.

Γενικές πληροφορίες

Ο όρος «ομοιόσταση» χρησιμοποιείται πιο συχνά στη βιολογία. Για να υπάρχουν πολυκύτταροι οργανισμοί, είναι απαραίτητο να διατηρηθεί η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος. Πολλοί οικολόγοι είναι πεπεισμένοι ότι αυτή η αρχή ισχύει και για το εξωτερικό περιβάλλον. Εάν το σύστημα δεν είναι σε θέση να αποκαταστήσει την ισορροπία του, μπορεί τελικά να σταματήσει να λειτουργεί.

Τα πολύπλοκα συστήματα - για παράδειγμα, το ανθρώπινο σώμα - πρέπει να έχουν ομοιόσταση για να διατηρήσουν τη σταθερότητα και να υπάρχουν. Αυτά τα συστήματα όχι μόνο πρέπει να προσπαθήσουν να επιβιώσουν, αλλά πρέπει επίσης να προσαρμοστούν στις περιβαλλοντικές αλλαγές και να εξελιχθούν.

ιδιότητες της ομοιόστασης

Τα ομοιοστατικά συστήματα έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες:

• αστάθειασύστημα: δοκιμάζει πώς μπορεί να προσαρμοστεί καλύτερα.
• Προσπάθεια για ισορροπία: όλη η εσωτερική, δομική και λειτουργική οργάνωση των συστημάτων συμβάλλει στη διατήρηση της ισορροπίας.
• απρόβλεπτο: Το αποτέλεσμα μιας συγκεκριμένης ενέργειας μπορεί συχνά να είναι διαφορετικό από αυτό που αναμενόταν.

• Ρύθμιση της ποσότητας των μικροθρεπτικών συστατικών και του νερού στον οργανισμό - ωσμορύθμιση. Εκτελείται στα νεφρά.
• Απομάκρυνση των αποβλήτων της μεταβολικής διαδικασίας - απομόνωση. Διενεργείται από εξωκρινή όργανα - νεφρά, πνεύμονες, ιδρωτοποιούς αδένες και γαστρεντερική οδό.
• Ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος. Μείωση της θερμοκρασίας μέσω της εφίδρωσης, μια ποικιλία θερμορρυθμιστικών αντιδράσεων.
• Ρύθμιση των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα. Εκτελείται κυρίως από το ήπαρ, την ινσουλίνη και τη γλυκαγόνη που εκκρίνεται από το πάγκρεας.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αν και το σώμα βρίσκεται σε ισορροπία, η φυσιολογική του κατάσταση μπορεί να είναι δυναμική. Πολλοί οργανισμοί εμφανίζουν ενδογενείς αλλαγές με τη μορφή κιρκάδιων, υπερδιαδικών και υπέρδικων ρυθμών. Έτσι, ακόμη και στην ομοιόσταση, η θερμοκρασία του σώματος, η αρτηριακή πίεση, ο καρδιακός ρυθμός και οι περισσότεροι μεταβολικοί δείκτες δεν βρίσκονται πάντα σε σταθερό επίπεδο, αλλά αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου.

Μηχανισμοί ομοιόστασης: ανατροφοδότηση

Όταν υπάρχει μια αλλαγή στις μεταβλητές, υπάρχουν δύο κύριοι τύποι ανατροφοδότησης στους οποίους το σύστημα ανταποκρίνεται:

1. Αρνητική ανάδραση, που εκφράζεται ως αντίδραση στην οποία το σύστημα ανταποκρίνεται με τέτοιο τρόπο ώστε να αντιστρέφει την κατεύθυνση της αλλαγής. Δεδομένου ότι η ανατροφοδότηση χρησιμεύει για τη διατήρηση της σταθερότητας του συστήματος, σας επιτρέπει να διατηρήσετε την ομοιόσταση.
   • Για παράδειγμα, όταν η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στο ανθρώπινο σώμα αυξάνεται, οι πνεύμονες λαμβάνουν σήμα να αυξήσουν τη δραστηριότητά τους και να εκπνεύσουν περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα.
   • Η θερμορύθμιση είναι ένα άλλο παράδειγμα αρνητικής ανάδρασης. Όταν η θερμοκρασία του σώματος αυξάνεται (ή πέφτει), οι θερμοϋποδοχείς στο δέρμα και στον υποθάλαμο καταγράφουν την αλλαγή, ενεργοποιώντας ένα σήμα από τον εγκέφαλο. Αυτό το σήμα, με τη σειρά του, προκαλεί μια απόκριση - μείωση της θερμοκρασίας (ή αύξηση).
2. Θετική ανάδραση, η οποία εκφράζεται ως ενίσχυση της αλλαγής σε μια μεταβλητή. Έχει αποσταθεροποιητική δράση, επομένως δεν οδηγεί σε ομοιόσταση. Η θετική ανάδραση είναι λιγότερο συχνή στα φυσικά συστήματα, αλλά έχει και τις χρήσεις της.
   • Για παράδειγμα, στα νεύρα, ένα ηλεκτρικό δυναμικό κατωφλίου προκαλεί τη δημιουργία ενός πολύ μεγαλύτερου δυναμικού δράσης. Η πήξη του αίματος και τα συμβάντα γέννησης είναι άλλα παραδείγματα θετικής ανατροφοδότησης.

Τα σταθερά συστήματα χρειάζονται συνδυασμούς και των δύο τύπων ανάδρασης. Ενώ η αρνητική ανάδραση σάς επιτρέπει να επιστρέψετε σε μια ομοιοστατική κατάσταση, η θετική ανάδραση χρησιμοποιείται για να μεταβείτε σε μια εντελώς νέα (και πολύ πιθανώς λιγότερο επιθυμητή) κατάσταση ομοιόστασης, μια κατάσταση που ονομάζεται "μετασταθερότητα". Τέτοιες καταστροφικές αλλαγές μπορούν να συμβούν, για παράδειγμα, με αύξηση των θρεπτικών ουσιών σε ποτάμια με καθαρό νερό, η οποία οδηγεί σε ομοιοστατική κατάσταση υψηλού ευτροφισμού (υπερανάπτυξη φυκών του καναλιού) και θολότητας.

Οικολογική ομοιόσταση

Σε διαταραγμένα οικοσυστήματα ή βιολογικές κοινότητες υπο-κορύφωσης - όπως, για παράδειγμα, το νησί Krakatau, μετά από μια ισχυρή ηφαιστειακή έκρηξη - η κατάσταση ομοιόστασης του προηγούμενου οικοσυστήματος κορύφωσης των δασών καταστράφηκε, όπως όλη η ζωή σε αυτό το νησί. Το Κρακατόα έχει περάσει από μια αλυσίδα οικολογικών αλλαγών τα χρόνια μετά την έκρηξη, κατά τις οποίες νέα φυτικά και ζωικά είδη αντικατέστησαν το ένα το άλλο, γεγονός που οδήγησε στη βιοποικιλότητα και, ως αποτέλεσμα, σε μια κοινότητα κορύφωσης. Η οικολογική διαδοχή στην Κρακατόα πραγματοποιήθηκε σε διάφορα στάδια. Μια πλήρης αλυσίδα διαδοχών που οδηγεί σε μια κορύφωση ονομάζεται preserie. Στο παράδειγμα του Krakatau, αυτό το νησί ανέπτυξε μια κοινότητα κορύφωσης με οκτώ χιλιάδες διαφορετικά είδη που καταγράφηκαν στο , εκατό χρόνια μετά την έκρηξη που κατέστρεψε τη ζωή σε αυτό. Τα δεδομένα επιβεβαιώνουν ότι η θέση διατηρείται στην ομοιόσταση για κάποιο χρονικό διάστημα, ενώ η εμφάνιση νέων ειδών πολύ γρήγορα οδηγεί στη γρήγορη εξαφάνιση των παλαιών.

Η περίπτωση του Κρακατόα και άλλων διαταραγμένων ή άθικτων οικοσυστημάτων δείχνει ότι ο αρχικός αποικισμός από πρωτοπόρα είδη λαμβάνει χώρα μέσω στρατηγικών αναπαραγωγής θετικής ανάδρασης στις οποίες τα είδη διασκορπίζονται, παράγοντας όσο το δυνατόν περισσότερους απογόνους, αλλά με ελάχιστη ή καθόλου επένδυση στην επιτυχία κάθε ατόμου. . Σε τέτοια είδη, υπάρχει μια ταχεία ανάπτυξη και μια εξίσου γρήγορη κατάρρευση (για παράδειγμα, μέσω μιας επιδημίας). Καθώς ένα οικοσύστημα πλησιάζει στην κορύφωση, τέτοια είδη αντικαθίστανται από πιο πολύπλοκα είδη κορύφωσης που προσαρμόζονται μέσω αρνητικής ανατροφοδότησης στις συγκεκριμένες συνθήκες του περιβάλλοντός τους. Τα είδη αυτά ελέγχονται προσεκτικά από τη δυνητική ικανότητα του οικοσυστήματος και ακολουθούν διαφορετική στρατηγική - την παραγωγή μικρότερων απογόνων, στην αναπαραγωγική επιτυχία των οποίων στις συνθήκες του μικροπεριβάλλοντος της συγκεκριμένης οικολογικής του θέσης, επενδύεται περισσότερη ενέργεια.

Η ανάπτυξη ξεκινά με την κοινότητα των πρωτοπόρων και τελειώνει με την κοινότητα της κορύφωσης. Αυτή η κοινότητα κορύφωσης σχηματίζεται όταν η χλωρίδα και η πανίδα έρχονται σε ισορροπία με το τοπικό περιβάλλον.

Τέτοια οικοσυστήματα σχηματίζουν ετεραρχίες, στις οποίες η ομοιόσταση σε ένα επίπεδο συμβάλλει σε ομοιοστατικές διεργασίες σε ένα άλλο πολύπλοκο επίπεδο. Για παράδειγμα, η απώλεια φύλλων σε ένα ώριμο τροπικό δέντρο δημιουργεί χώρο για νέα ανάπτυξη και εμπλουτίζει το έδαφος. Ομοίως, το τροπικό δέντρο μειώνει την πρόσβαση του φωτός σε χαμηλότερα επίπεδα και βοηθά στην αποτροπή της εισβολής άλλων ειδών. Αλλά και τα δέντρα πέφτουν στο έδαφος και η ανάπτυξη του δάσους εξαρτάται από τη συνεχή αλλαγή των δέντρων, τον κύκλο των θρεπτικών συστατικών που πραγματοποιούν βακτήρια, έντομα, μύκητες. Ομοίως, τέτοια δάση συμβάλλουν σε οικολογικές διεργασίες, όπως η ρύθμιση του μικροκλίματος ή των υδρολογικών κύκλων του οικοσυστήματος, και πολλά διαφορετικά οικοσυστήματα μπορούν να αλληλεπιδράσουν για να διατηρήσουν την ομοιόσταση της αποστράγγισης ποταμών σε μια βιολογική περιοχή. Η μεταβλητότητα των βιοπεριοχών παίζει επίσης ρόλο στην ομοιοστατική σταθερότητα μιας βιολογικής περιοχής ή βιομάζας.

Βιολογική ομοιόσταση

Η ομοιόσταση δρα ως θεμελιώδες χαρακτηριστικό των ζωντανών οργανισμών και νοείται ως διατήρηση του εσωτερικού περιβάλλοντος εντός αποδεκτών ορίων.

Το εσωτερικό περιβάλλον του σώματος περιλαμβάνει σωματικά υγρά - πλάσμα αίματος, λέμφο, μεσοκυττάρια ουσία και εγκεφαλονωτιαίο υγρό. Η διατήρηση της σταθερότητας αυτών των υγρών είναι ζωτικής σημασίας για τους οργανισμούς, ενώ η απουσία τους οδηγεί σε βλάβη στο γενετικό υλικό.

Ομοιόσταση στο ανθρώπινο σώμα

Διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν την ικανότητα των σωματικών υγρών να υποστηρίζουν τη ζωή. Μεταξύ αυτών είναι παράμετροι όπως η θερμοκρασία, η αλατότητα, η οξύτητα και η συγκέντρωση των θρεπτικών συστατικών - γλυκόζη, διάφορα ιόντα, οξυγόνο, και απόβλητα - διοξείδιο του άνθρακα και ούρα. Δεδομένου ότι αυτές οι παράμετροι επηρεάζουν τις χημικές αντιδράσεις που κρατούν τον οργανισμό ζωντανό, υπάρχουν ενσωματωμένοι φυσιολογικοί μηχανισμοί για να διατηρηθούν στο απαιτούμενο επίπεδο.

Η ομοιόσταση δεν μπορεί να θεωρηθεί η αιτία των διαδικασιών αυτών των ασυνείδητων προσαρμογών. Θα πρέπει να ληφθεί ως γενικό χαρακτηριστικό πολλών φυσιολογικών διεργασιών που δρουν μαζί, και όχι ως βασική αιτία τους. Επιπλέον, υπάρχουν πολλά βιολογικά φαινόμενα που δεν ταιριάζουν σε αυτό το μοντέλο - για παράδειγμα, ο αναβολισμός.

Αλλα μέρη

Η έννοια της «ομοιόστασης» χρησιμοποιείται και σε άλλους τομείς.

Ο αναλογιστής μπορεί να μιλήσει για κίνδυνος ομοιόστασης, στην οποία, για παράδειγμα, οι άνθρωποι που έχουν αντικολλητικά φρένα στα αυτοκίνητά τους δεν είναι σε ασφαλέστερη θέση από αυτούς που δεν έχουν, επειδή αυτοί οι άνθρωποι ασυνείδητα αντισταθμίζουν ένα ασφαλέστερο αυτοκίνητο με ριψοκίνδυνη οδήγηση. Αυτό συμβαίνει επειδή ορισμένοι από τους μηχανισμούς συγκράτησης - όπως ο φόβος - σταματούν να λειτουργούν.

Μπορούν να μιλήσουν κοινωνιολόγοι και ψυχολόγοι ομοιόσταση στρες- την επιθυμία ενός πληθυσμού ή ενός ατόμου να παραμείνει σε ένα ορισμένο επίπεδο άγχους, προκαλώντας συχνά τεχνητά άγχος εάν το «φυσικό» επίπεδο άγχους δεν είναι αρκετό.

Παραδείγματα

• θερμορύθμιση
  • Το τρέμουλο των σκελετικών μυών μπορεί να ξεκινήσει εάν η θερμοκρασία του σώματος είναι πολύ χαμηλή.
  • Ένας άλλος τύπος θερμογένεσης περιλαμβάνει τη διάσπαση των λιπών για την απελευθέρωση θερμότητας.
  • Η εφίδρωση δροσίζει το σώμα μέσω της εξάτμισης.
• Χημική ρύθμιση
  • Το πάγκρεας εκκρίνει ινσουλίνη και γλυκαγόνη για τον έλεγχο των επιπέδων γλυκόζης στο αίμα.
  • Οι πνεύμονες προσλαμβάνουν οξυγόνο και απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα.
  • Τα νεφρά εκκρίνουν τα ούρα και ρυθμίζουν το επίπεδο του νερού και ενός αριθμού ιόντων στο σώμα.

Πολλά από αυτά τα όργανα ελέγχονται από ορμόνες από το σύστημα υποθαλάμου-υπόφυσης.

δείτε επίσης

Ίδρυμα Wikimedia. 2010 .

Συνώνυμα:

Δείτε τι είναι η "Ομοιόσταση" σε άλλα λεξικά:

Ομοιοσταση... Ορθογραφικό Λεξικό

ομοιοσταση- Η γενική αρχή της αυτορρύθμισης των ζωντανών οργανισμών. Ο Perls τονίζει έντονα τη σημασία αυτής της έννοιας στο έργο του The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy. Σύντομο επεξηγηματικό ψυχολογικό και ψυχιατρικό λεξικό. Εκδ. igisheva. 2008... Μεγάλη Ψυχολογική Εγκυκλοπαίδεια

Ομοιόσταση (από το ελληνικό. όμοιο, πανομοιότυπο και πολιτειακό), η ιδιότητα του σώματος να διατηρεί τις παραμέτρους του και φυσιολογική. λειτουργίες σε ορ. εύρος, με βάση τη σταθερότητα του εσωτερικού. περιβάλλον του σώματος σε σχέση με ενοχλητικές επιρροές ... Φιλοσοφική Εγκυκλοπαίδεια

- (από το ελληνικό homoios το ίδιο, όμοια και ελληνική στάση ακινησία, ορθοστασία), ομοιόσταση, η ικανότητα ενός οργανισμού ή συστήματος οργανισμών να διατηρεί σταθερή (δυναμική) ισορροπία στις μεταβαλλόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες. Ομοιόσταση σε πληθυσμό Οικολογικό λεξικό

Ομοιόσταση (από το homeo... και την ελληνική στάση ακινησία, κατάσταση), η ικανότητα του βιολ. συστήματα να αντιστέκονται στην αλλαγή και να παραμένουν δυναμικά. αναφέρεται στη σταθερότητα της σύνθεσης και των ιδιοτήτων. Ο όρος "G." που προτάθηκε από τον W. Kennon το 1929 για να χαρακτηρίσει τα κράτη ... Βιολογικό εγκυκλοπαιδικό λεξικό

Η ομοιόσταση είναι μια αυτορυθμιζόμενη διαδικασία στην οποία όλα τα βιολογικά συστήματα προσπαθούν να διατηρήσουν τη σταθερότητα κατά την περίοδο προσαρμογής σε ορισμένες συνθήκες που είναι βέλτιστες για επιβίωση. Κάθε σύστημα, όντας σε δυναμική ισορροπία, προσπαθεί να επιτύχει μια σταθερή κατάσταση που αντιστέκεται σε εξωτερικούς παράγοντες και ερεθίσματα.

Η έννοια της ομοιόστασης

Όλα τα συστήματα του σώματος πρέπει να συνεργάζονται για να διατηρήσουν τη σωστή ομοιόσταση μέσα στο σώμα. Η ομοιόσταση είναι η ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος, της περιεκτικότητας σε νερό και των επιπέδων διοξειδίου του άνθρακα. Για παράδειγμα, ο σακχαρώδης διαβήτης είναι μια κατάσταση κατά την οποία το σώμα δεν μπορεί να ρυθμίσει τα επίπεδα γλυκόζης στο αίμα.

Η ομοιόσταση είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται τόσο για να περιγράψει την ύπαρξη οργανισμών σε ένα οικοσύστημα όσο και για να περιγράψει την επιτυχή λειτουργία των κυττάρων μέσα σε έναν οργανισμό. Οι οργανισμοί και οι πληθυσμοί μπορούν να διατηρήσουν την ομοιόσταση διατηρώντας παράλληλα σταθερά τα ποσοστά γεννήσεων και θανάτων.

Ανατροφοδότηση

Η ανάδραση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει όταν τα συστήματα του σώματος πρέπει να επιβραδυνθούν ή να σταματήσουν εντελώς. Όταν ένα άτομο τρώει, το φαγητό εισέρχεται στο στομάχι και αρχίζει η πέψη. Ανάμεσα στα γεύματα, το στομάχι δεν πρέπει να λειτουργεί. Το πεπτικό σύστημα λειτουργεί με μια σειρά ορμονών και νευρικών παρορμήσεων για να σταματήσει και να ξεκινήσει η παραγωγή οξέος στο στομάχι.

Ένα άλλο παράδειγμα αρνητικής ανάδρασης μπορεί να παρατηρηθεί στην περίπτωση αύξησης της θερμοκρασίας του σώματος. Η ρύθμιση της ομοιόστασης εκδηλώνεται με την εφίδρωση, μια προστατευτική αντίδραση του οργανισμού στην υπερθέρμανση. Με αυτόν τον τρόπο σταματά η άνοδος της θερμοκρασίας και εξουδετερώνεται το πρόβλημα της υπερθέρμανσης. Σε περίπτωση υποθερμίας, το σώμα προβλέπει επίσης μια σειρά από μέτρα που λαμβάνονται προκειμένου να ζεσταθεί.

Διατήρηση εσωτερικής ισορροπίας

Η ομοιόσταση μπορεί να οριστεί ως μια ιδιότητα ενός οργανισμού ή συστήματος που τον βοηθά να διατηρεί δεδομένες παραμέτρους εντός του φυσιολογικού εύρους τιμών. Αυτό είναι το κλειδί της ζωής και η λανθασμένη ισορροπία στη διατήρηση της ομοιόστασης μπορεί να οδηγήσει σε ασθένειες όπως η υπέρταση και ο διαβήτης.

Η ομοιόσταση είναι ένα βασικό στοιχείο για την κατανόηση του πώς λειτουργεί το ανθρώπινο σώμα. Ένας τέτοιος επίσημος ορισμός χαρακτηρίζει ένα σύστημα που ρυθμίζει το εσωτερικό του περιβάλλον και επιδιώκει να διατηρήσει τη σταθερότητα και την κανονικότητα όλων των διεργασιών που συμβαίνουν στο σώμα.

Ομοιοστατική ρύθμιση: θερμοκρασία σώματος

Ο έλεγχος της θερμοκρασίας του σώματος στον άνθρωπο είναι ένα καλό παράδειγμα ομοιόστασης σε ένα βιολογικό σύστημα. Όταν ένα άτομο είναι υγιές, η θερμοκρασία του σώματός του κυμαίνεται γύρω στους + 37°C, αλλά διάφοροι παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν αυτήν την τιμή, συμπεριλαμβανομένων των ορμονών, του μεταβολικού ρυθμού και διαφόρων ασθενειών που προκαλούν πυρετό.

Στο σώμα, η ρύθμιση της θερμοκρασίας ελέγχεται σε ένα μέρος του εγκεφάλου που ονομάζεται υποθάλαμος. Μέσω της κυκλοφορίας του αίματος στον εγκέφαλο λαμβάνονται σήματα θερμοκρασίας, καθώς και η ανάλυση των αποτελεσμάτων των δεδομένων για τη συχνότητα της αναπνοής, το σάκχαρο στο αίμα και τον μεταβολισμό. Η απώλεια θερμότητας στο ανθρώπινο σώμα συμβάλλει επίσης στη μειωμένη δραστηριότητα.

Ισορροπία νερού-αλατιού

Ανεξάρτητα από το πόσο νερό πίνει ένας άνθρωπος, το σώμα δεν φουσκώνει όπως το μπαλόνι και το ανθρώπινο σώμα δεν συρρικνώνεται όπως οι σταφίδες εάν πίνετε πολύ λίγο. Πιθανώς, κάποιος το σκέφτηκε κάποτε τουλάχιστον μια φορά. Με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, το σώμα γνωρίζει πόσα υγρά χρειάζεται να αποθηκεύσει για να διατηρήσει το επιθυμητό επίπεδο.

Η συγκέντρωση του αλατιού και της γλυκόζης (ζάχαρης) στο σώμα διατηρείται σε σταθερό επίπεδο (ελλείψει αρνητικών παραγόντων), η ποσότητα αίματος στο σώμα είναι περίπου 5 λίτρα.

Ρύθμιση του σακχάρου στο αίμα

Η γλυκόζη είναι ένας τύπος σακχάρου που βρίσκεται στο αίμα. Το ανθρώπινο σώμα πρέπει να διατηρεί τα σωστά επίπεδα γλυκόζης προκειμένου ένα άτομο να παραμείνει υγιές. Όταν τα επίπεδα γλυκόζης είναι πολύ υψηλά, το πάγκρεας απελευθερώνει την ορμόνη ινσουλίνη.

Εάν το επίπεδο γλυκόζης στο αίμα πέσει πολύ χαμηλά, το ήπαρ μετατρέπει το γλυκογόνο στο αίμα, αυξάνοντας έτσι το επίπεδο σακχάρου. Όταν παθογόνα βακτήρια ή ιοί εισέρχονται στο σώμα, αρχίζει να καταπολεμά τη μόλυνση προτού τα παθογόνα στοιχεία οδηγήσουν σε προβλήματα υγείας.

Πίεση υπό έλεγχο

Η διατήρηση υγιούς αρτηριακής πίεσης είναι επίσης ένα παράδειγμα ομοιόστασης. Η καρδιά μπορεί να αντιληφθεί αλλαγές στην αρτηριακή πίεση και να στείλει σήματα στον εγκέφαλο για επεξεργασία. Στη συνέχεια, ο εγκέφαλος στέλνει ένα σήμα πίσω στην καρδιά με οδηγίες για το πώς να ανταποκριθεί σωστά. Εάν η αρτηριακή πίεση είναι πολύ υψηλή, πρέπει να μειωθεί.

Πώς επιτυγχάνεται η ομοιόσταση;

Πώς το ανθρώπινο σώμα ρυθμίζει όλα τα συστήματα και τα όργανα και αντισταθμίζει τις συνεχείς αλλαγές στο περιβάλλον; Αυτό οφείλεται στην παρουσία πολλών φυσικών αισθητήρων που ελέγχουν τη θερμοκρασία, τη σύνθεση του άλατος του αίματος, την αρτηριακή πίεση και πολλές άλλες παραμέτρους. Αυτοί οι ανιχνευτές στέλνουν σήματα στον εγκέφαλο, στο κύριο κέντρο ελέγχου, σε περίπτωση που κάποιες τιμές αποκλίνουν από τον κανόνα. Μετά από αυτό, δρομολογούνται αντισταθμιστικά μέτρα για την αποκατάσταση της κανονικής κατάστασης.

Η διατήρηση της ομοιόστασης είναι απίστευτα σημαντική για τον οργανισμό. Το ανθρώπινο σώμα περιέχει μια ορισμένη ποσότητα χημικών ουσιών γνωστών ως οξέα και βάσεις και η σωστή ισορροπία τους είναι απαραίτητη για τη βέλτιστη λειτουργία όλων των οργάνων και των συστημάτων του σώματος. Το επίπεδο του ασβεστίου στο αίμα πρέπει να διατηρείται στο σωστό επίπεδο. Επειδή η αναπνοή είναι ακούσια, το νευρικό σύστημα παρέχει στο σώμα το τόσο απαραίτητο οξυγόνο. Όταν οι τοξίνες εισέρχονται στο αίμα σας, διαταράσσουν την ομοιόσταση του σώματος. Το ανθρώπινο σώμα ανταποκρίνεται σε αυτή τη διαταραχή με τη βοήθεια του ουροποιητικού συστήματος.

Είναι σημαντικό να τονιστεί ότι η ομοιόσταση του οργανισμού λειτουργεί αυτόματα εάν το σύστημα λειτουργεί κανονικά. Για παράδειγμα, μια αντίδραση στη θερμότητα - το δέρμα γίνεται κόκκινο, επειδή τα μικρά αιμοφόρα αγγεία του διαστέλλονται αυτόματα. Το τρέμουλο είναι μια απάντηση στο κρύο. Έτσι, η ομοιόσταση δεν είναι ένα σύνολο οργάνων, αλλά η σύνθεση και η ισορροπία των σωματικών λειτουργιών. Μαζί, αυτό σας επιτρέπει να διατηρείτε ολόκληρο το σώμα σε σταθερή κατάσταση.

Ομοιόσταση - διατήρηση του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος

Ο κόσμος γύρω μας αλλάζει συνεχώς. Οι χειμωνιάτικοι άνεμοι μας αναγκάζουν να φορέσουμε ζεστά ρούχα και γάντια, ενώ η κεντρική θέρμανση μας ενθαρρύνει να τα βγάλουμε. Ο καλοκαιρινός ήλιος μειώνει την ανάγκη για διατήρηση της θερμότητας, τουλάχιστον έως ότου ο αποτελεσματικός κλιματισμός κάνει το αντίθετο. Και όμως, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος, η μεμονωμένη θερμοκρασία σώματος υγιών ανθρώπων που γνωρίζετε είναι απίθανο να διαφέρει πολύ περισσότερο από το ένα δέκατο του βαθμού. Στους ανθρώπους και σε άλλα θερμόαιμα ζώα, η θερμοκρασία των εσωτερικών περιοχών του σώματος διατηρείται σε σταθερό επίπεδο κάπου γύρω στους 37 ° C, αν και μπορεί να αυξηθεί και να πέσει κάπως σε σχέση με τον ημερήσιο ρυθμό.

Οι περισσότεροι άνθρωποι τρώνε διαφορετικά. Κάποιοι προτιμούν ένα καλό πρωινό, ένα ελαφρύ μεσημεριανό και ένα πλούσιο μεσημεριανό με το υποχρεωτικό επιδόρπιο. Άλλοι δεν τρώνε το μεγαλύτερο μέρος της ημέρας, αλλά το μεσημέρι τους αρέσει να έχουν ένα καλό σνακ και λίγο υπνάκο. Κάποιοι κάνουν μόνο ό,τι μασάνε, άλλοι φαίνεται να μην ενδιαφέρονται καθόλου για το φαγητό. Και όμως, αν μετρήσετε την περιεκτικότητα σε σάκχαρο αίματος των μαθητών της τάξης σας, τότε θα είναι όλα κοντά στο 0,001 g (1 mg) ανά χιλιοστόλιτρο αίματος, παρά τη μεγάλη διαφορά στη διατροφή και την κατανομή των γευμάτων.

Η ακριβής ρύθμιση της θερμοκρασίας του σώματος και της γλυκόζης του αίματος είναι μόνο δύο παραδείγματα των πιο σημαντικών λειτουργιών υπό τον έλεγχο του νευρικού συστήματος. Η σύνθεση των υγρών που περιβάλλουν όλα τα κύτταρά μας ρυθμίζεται συνεχώς, γεγονός που επιτρέπει την εκπληκτική του σταθερότητα.

Η διατήρηση ενός σταθερού εσωτερικού περιβάλλοντος ονομάζεται ομοιοσταση (homeo - το ίδιο, παρόμοιο, στάση - σταθερότητα, ισορροπία). Η κύρια ευθύνη για την ομοιοστατική ρύθμιση βαρύνει το αυτόνομο (αυτόνομο) και το εντερικό τμήμα του περιφερικού νευρικού συστήματος, καθώς και το κεντρικό νευρικό σύστημα, το οποίο δίνει εντολές στο σώμα μέσω της υπόφυσης και άλλων ενδοκρινών οργάνων. Δουλεύοντας μαζί, αυτά τα συστήματα συντονίζουν τις ανάγκες του σώματος με τις περιβαλλοντικές συνθήκες. (Αν αυτή η δήλωση σας φαίνεται οικεία, θυμηθείτε ότι χρησιμοποιήσαμε ακριβώς τις ίδιες λέξεις για να περιγράψουμε την κύρια λειτουργία του εγκεφάλου.)

Ο Γάλλος φυσιολόγος Claude Bernard, ο οποίος έζησε τον 19ο αιώνα και αφοσιώθηκε εξ ολοκλήρου στη μελέτη των διαδικασιών της πέψης και της ρύθμισης της ροής του αίματος, θεωρούσε τα σωματικά υγρά ως «εσωτερικό περιβάλλον» (milieu interne). Σε διαφορετικούς οργανισμούς, η συγκέντρωση ορισμένων αλάτων και η κανονική θερμοκρασία μπορεί να είναι κάπως διαφορετικές, αλλά μέσα σε ένα είδος, το εσωτερικό περιβάλλον των ατόμων αντιστοιχεί στα πρότυπα που είναι χαρακτηριστικά αυτού του είδους. Επιτρέπονται μόνο βραχυπρόθεσμες και όχι πολύ μεγάλες αποκλίσεις από αυτά τα πρότυπα, διαφορετικά ο οργανισμός δεν μπορεί να παραμείνει υγιής και να συμβάλει στην επιβίωση του είδους. Ο Walter B. Cannon, ο κορυφαίος Αμερικανός φυσιολόγος των μέσων αυτού του αιώνα, επέκτεινε την αντίληψη του Bernard για το εσωτερικό περιβάλλον. Πίστευε ότι η ανεξαρτησία του ατόμου από τις συνεχείς αλλαγές στις εξωτερικές συνθήκες εξασφαλίζεται από την εργασία ομοιοστατικούς μηχανισμούςπου διατηρούν τη σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος.

Η ικανότητα ενός οργανισμού να ανταπεξέρχεται στις απαιτήσεις του περιβάλλοντός του ποικίλλει πολύ από είδος σε είδος. Ένα άτομο που χρησιμοποιεί πολύπλοκους τύπους συμπεριφοράς εκτός από τους εσωτερικούς μηχανισμούς της ομοιόστασης, φαίνεται ότι έχει τη μεγαλύτερη ανεξαρτησία από τις εξωτερικές συνθήκες. Ωστόσο, πολλά ζώα το ξεπερνούν σε συγκεκριμένες ικανότητες για συγκεκριμένα είδη. Για παράδειγμα, οι πολικές αρκούδες είναι πιο ανθεκτικές στο κρύο. ορισμένα είδη αραχνών και σαυρών που ζουν σε ερήμους ανέχονται καλύτερα τη ζέστη. οι καμήλες μπορούν να μείνουν περισσότερο χωρίς νερό. Σε αυτό το κεφάλαιο, θα εξετάσουμε μια σειρά από δομές που μας επιτρέπουν να αποκτήσουμε κάποιο βαθμό ανεξαρτησίας από τις μεταβαλλόμενες φυσικές συνθήκες του εξωτερικού κόσμου. Θα ρίξουμε επίσης μια πιο προσεκτική ματιά στους ρυθμιστικούς μηχανισμούς που διατηρούν τη σταθερότητα του εσωτερικού μας περιβάλλοντος.

Οι αστροναύτες φορούν ειδικά κοστούμια (κοστούμια) που τους επιτρέπουν να διατηρούν κανονική θερμοκρασία σώματος, επαρκή ένταση οξυγόνου στο αίμα και αρτηριακή πίεση όταν εργάζονται σε περιβάλλον κοντά στο κενό. Ειδικοί αισθητήρες που είναι ενσωματωμένοι σε αυτές τις στολές καταγράφουν δείκτες συγκέντρωσης οξυγόνου, θερμοκρασίας σώματος και καρδιακών παλμών και αναφέρουν αυτά τα δεδομένα σε υπολογιστές διαστημικών σκαφών, οι οποίοι με τη σειρά τους αναφέρουν σε υπολογιστές ελέγχου εδάφους. Οι υπολογιστές ενός ελεγχόμενου διαστημικού σκάφους μπορούν να αντιμετωπίσουν σχεδόν οποιαδήποτε από τις προβλέψιμες καταστάσεις σχετικά με τις ανάγκες του οργανισμού. Εάν προκύψει οποιοδήποτε απρόβλεπτο πρόβλημα, συνδέονται υπολογιστές που βρίσκονται στη Γη για να το λύσουν, οι οποίοι στέλνουν νέες εντολές απευθείας στα όργανα της στολής.
Στο σώμα, η καταγραφή των αισθητηριακών δεδομένων και ο τοπικός έλεγχος πραγματοποιείται από το αυτόνομο νευρικό σύστημα με τη συμμετοχή του ενδοκρινικού συστήματος, το οποίο αναλαμβάνει τη λειτουργία του γενικού συντονισμού.

αυτόνομο νευρικό σύστημα

Μερικές γενικές αρχές οργάνωσης των αισθητηριακών και κινητικών συστημάτων θα μας φανούν πολύ χρήσιμες στη μελέτη συστημάτων εσωτερικής ρύθμισης. Ολα τρία τμήματατο αυτόνομο (αυτόνομο) νευρικό σύστημα έχει " αισθητήριος" και " μοτέρ" Συστατικά. Ενώ τα πρώτα καταγράφουν δείκτες του εσωτερικού περιβάλλοντος, τα δεύτερα ενισχύουν ή αναστέλλουν τη δραστηριότητα εκείνων των δομών που πραγματοποιούν την ίδια τη διαδικασία ρύθμισης.

Οι ενδομυϊκοί υποδοχείς, μαζί με τους υποδοχείς που βρίσκονται στους τένοντες και σε ορισμένα άλλα σημεία, ανταποκρίνονται στην πίεση και το τέντωμα. Μαζί, συνθέτουν ένα ειδικό είδος εσωτερικού αισθητηριακού συστήματος που βοηθά στον έλεγχο των κινήσεών μας.
Οι υποδοχείς που εμπλέκονται στην ομοιόσταση ενεργούν με διαφορετικό τρόπο: αισθάνονται αλλαγές στη χημεία του αίματος ή διακυμάνσεις της πίεσης στο αγγειακό σύστημα και σε κούφια εσωτερικά όργανα όπως η πεπτική οδός και η ουροδόχος κύστη. Αυτά τα αισθητήρια συστήματα, που συλλέγουν πληροφορίες για το εσωτερικό περιβάλλον, μοιάζουν πολύ στην οργάνωσή τους με συστήματα που λαμβάνουν σήματα από την επιφάνεια του σώματος. Οι νευρώνες των υποδοχέων τους αποτελούν τους πρώτους συναπτικοί διακόπτεςμέσα στο νωτιαίο μυελό. Κατά μήκος των κινητήριων διαδρομών του αυτόνομου συστήματος κινούνται εντολές στους φορείς που ρυθμίζουν άμεσα το εσωτερικό περιβάλλον. Αυτά τα μονοπάτια ξεκινούν με ειδικά αυτόνομους προγαγγλιακούς νευρώνες νωτιαίος μυελός. Μια τέτοια οργάνωση θυμίζει κάπως την οργάνωση του σπονδυλικού επιπέδου του κινητικού συστήματος.

Η εστίαση αυτού του κεφαλαίου θα είναι σε εκείνα τα κινητικά στοιχεία του αυτόνομου συστήματος που νευρώνουν τους μύες της καρδιάς, των αιμοφόρων αγγείων και των εντέρων, προκαλώντας τους να συστέλλονται ή να χαλαρώνουν. Οι ίδιες ίνες νευρώνουν επίσης τους αδένες, προκαλώντας τη διαδικασία της έκκρισης.

αυτόνομο νευρικό σύστημα αποτελείται από δύο μεγάλα τμήματα συμπονετικόςκαι παρασυμπαθητικός. Και οι δύο διαιρέσεις έχουν ένα δομικό χαρακτηριστικό που δεν έχουμε ξανασυναντήσει: οι νευρώνες που ελέγχουν τους μύες των εσωτερικών οργάνων και των αδένων βρίσκονται έξω από το κεντρικό νευρικό σύστημα, σχηματίζοντας μικρές ενθυλακωμένες ομάδες κυττάρων που ονομάζονται γάγγλια. Έτσι, στο αυτόνομο νευρικό σύστημα υπάρχει μια πρόσθετη σύνδεση μεταξύ του νωτιαίου μυελού και του τερματικού οργάνου εργασίας (ενεργός).

Αυτόνομοι νευρώνες του νωτιαίου μυελού συνδυάζουν αισθητηριακές πληροφορίες από εσωτερικά όργανα και άλλες πηγές. Σε αυτή τη βάση, στη συνέχεια ρυθμίζουν τη δραστηριότητα νευρώνες αυτόνομου γαγγλίου. Οι συνδέσεις μεταξύ των γαγγλίων και του νωτιαίου μυελού ονομάζονται προγαγγλιακές ίνες . Ο νευροδιαβιβαστής που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ερεθισμάτων από το νωτιαίο μυελό στους γαγγλιακούς νευρώνες τόσο στις συμπαθητικές όσο και στις παρασυμπαθητικές περιοχές είναι σχεδόν πάντα ακετυλοχολίνη, τον ίδιο νευροδιαβιβαστή με τον οποίο οι κινητικοί νευρώνες του νωτιαίου μυελού ελέγχουν άμεσα τους σκελετικούς μύες. Όπως και στις ίνες που νευρώνουν τους σκελετικούς μύες, η δράση της ακετυλοχολίνης μπορεί να ενισχυθεί παρουσία νικοτίνης και να αποκλειστεί από το curare. Οι άξονες πηγαίνουν από αυτόνομους γαγγλιακούς νευρώνες, ή μεταγαγγλιακές ίνες , μετά πηγαίνετε στα όργανα-στόχους, σχηματίζοντας πολλά κλαδιά εκεί.

Οι συμπαθητικές και παρασυμπαθητικές διαιρέσεις του αυτόνομου νευρικού συστήματος είναι διαφορετικές
1) ανάλογα με τα επίπεδα στα οποία οι προγαγγλιακές ίνες εξέρχονται από το νωτιαίο μυελό.
2) από την εγγύτητα της θέσης των γαγγλίων στα όργανα-στόχους.
3) από τον νευροδιαβιβαστή που χρησιμοποιούν οι μεταγαγγλιακοί νευρώνες για να ρυθμίσουν τις λειτουργίες αυτών των οργάνων-στόχων.
Θα εξετάσουμε τώρα αυτά τα χαρακτηριστικά.

Συμπαθητικό νευρικό σύστημα

Στο συμπαθητικό σύστημα, προγαγγλιακό οι ίνες εξέρχονται από το θωρακικό και οσφυϊκό νωτιαίο μυελό. Τα γάγγλια του βρίσκονται αρκετά κοντά στο νωτιαίο μυελό και πολύ μακριές μεταγαγγλιακές ίνες τρέχουν από αυτά προς τα όργανα-στόχους (βλ. Εικ. 63). Ο κύριος μεσολαβητής των συμπαθητικών νεύρων είναι νορεπινεφρίνη, μία από τις κατεχολαμίνες, η οποία χρησιμεύει επίσης ως μεσολαβητής στο κεντρικό νευρικό σύστημα.

Ρύζι. 63.Οι συμπαθητικές και παρασυμπαθητικές διαιρέσεις του αυτόνομου νευρικού συστήματος, τα όργανα που νευρώνουν και η επίδρασή τους σε κάθε όργανο.

Για να καταλάβουμε ποια όργανα επηρεάζονται από το συμπαθητικό νευρικό σύστημα, είναι ευκολότερο να φανταστούμε τι συμβαίνει σε ένα ενθουσιασμένο ζώο, έτοιμο για αντίδραση μάχης ή φυγής.
Οι κόρες των ματιών διαστέλλονται για να μπει περισσότερο φως. η συχνότητα των καρδιακών συσπάσεων αυξάνεται και κάθε συστολή γίνεται πιο ισχυρή, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση της συνολικής ροής του αίματος. Το αίμα παροχετεύεται από το δέρμα και τα εσωτερικά όργανα στους μύες και τον εγκέφαλο. Η κινητικότητα του γαστρεντερικού συστήματος εξασθενεί, οι διαδικασίες πέψης επιβραδύνονται. Οι μύες κατά μήκος των αεραγωγών που οδηγούν στους πνεύμονες χαλαρώνουν, επιτρέποντας ταχύτερη αναπνοή και αυξημένη ανταλλαγή αερίων. Τα κύτταρα του ήπατος και του λιπώδους ιστού δίνουν περισσότερη γλυκόζη και λιπαρά οξέα στο αίμα - καύσιμο υψηλής ενέργειας, και το πάγκρεας λαμβάνει οδηγίες να παράγει λιγότερη ινσουλίνη. Αυτό επιτρέπει στον εγκέφαλο να λαμβάνει μεγαλύτερο ποσοστό της γλυκόζης που κυκλοφορεί στην κυκλοφορία του αίματος, καθώς σε αντίθεση με άλλα όργανα, ο εγκέφαλος δεν χρειάζεται ινσουλίνη για να χρησιμοποιήσει το σάκχαρο του αίματος. Ο μεσολαβητής του συμπαθητικού νευρικού συστήματος, που πραγματοποιεί όλες αυτές τις αλλαγές, είναι η νορεπινεφρίνη.

Υπάρχει ένα πρόσθετο σύστημα που έχει ακόμα πιο γενικευμένο αποτέλεσμα προκειμένου να διασφαλιστούν καλύτερα όλες αυτές οι αλλαγές. Κάθονται στις κορυφές των νεφρών σαν δύο μικρά καπάκια, επινεφρίδια . Στο εσωτερικό τους τμήμα - τον μυελό - υπάρχουν ειδικά κύτταρα που νευρώνονται από προγαγγλιακές συμπαθητικές ίνες. Αυτά τα κύτταρα στη διαδικασία της εμβρυϊκής ανάπτυξης σχηματίζονται από τα ίδια κύτταρα νευρικής ακρολοφίας από τα οποία σχηματίζονται τα συμπαθητικά γάγγλια. Έτσι, ο μυελός είναι συστατικό του συμπαθητικού νευρικού συστήματος. Όταν ενεργοποιούνται από προγαγγλιακές ίνες, τα κύτταρα του μυελού απελευθερώνουν τις δικές τους κατεχολαμίνες (νορεπινεφρίνη και επινεφρίνη) απευθείας στο αίμα για παράδοση στα όργανα-στόχους (Εικ. 64). Κυκλοφορούντες ορμονικοί μεσολαβητές - χρησιμεύουν ως παράδειγμα για το πώς πραγματοποιείται η ρύθμιση των ενδοκρινικών οργάνων (βλ. σελ. 89).

παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα

Στο παρασυμπαθητικό προγαγγλιακές ίνες πηγαίνω από το εγκεφαλικό στέλεχος("κρανιακό συστατικό") και από τα κατώτερα ιερά τμήματα του νωτιαίου μυελού(βλ. Εικ. 63 παραπάνω). Σχηματίζουν, συγκεκριμένα, έναν πολύ σημαντικό νευρικό κορμό που ονομάζεται πνευμονογαστρικό νεύρο , του οποίου οι πολυάριθμοι κλάδοι πραγματοποιούν όλη την παρασυμπαθητική νεύρωση της καρδιάς, των πνευμόνων και του εντερικού σωλήνα. (Το πνευμονογαστρικό νεύρο μεταδίδει επίσης αισθητήριες πληροφορίες από αυτά τα όργανα πίσω στο κεντρικό νευρικό σύστημα.) Προγαγγλιακό παρασυμπαθητικούς άξονεςπολύ μακρύ γιατί γάγγλιαβρίσκονται συνήθως κοντά ή μέσα στους ιστούς που νευρώνουν.

Στα άκρα των ινών του παρασυμπαθητικού συστήματος χρησιμοποιείται νευροδιαβιβαστής ακετυλοχολίνη. Η απόκριση των αντίστοιχων κυττάρων-στόχων στην ακετυλοχολίνη δεν είναι ευαίσθητη στη δράση της νικοτίνης ή του κουράρε. Αντίθετα, οι υποδοχείς ακετυλοχολίνης ενεργοποιούνται από τη μουσκαρίνη και αποκλείονται από την ατροπίνη.

Η επικράτηση της παρασυμπαθητικής δραστηριότητας δημιουργεί συνθήκες για " ξεκούραση και αποκατάσταση» οργανισμός. Στο άκρο του, το γενικό μοτίβο της παρασυμπαθητικής ενεργοποίησης θυμίζει την κατάσταση ηρεμίας που έρχεται μετά από ένα πλούσιο γεύμα. Η αυξημένη ροή αίματος στην πεπτική οδό επιταχύνει την κίνηση της τροφής μέσω των εντέρων και ενισχύει την έκκριση των πεπτικών ενζύμων. Η συχνότητα και η ισχύς των καρδιακών συσπάσεων μειώνεται, οι κόρες των ματιών συστέλλονται, ο αυλός των αεραγωγών μειώνεται και ο σχηματισμός βλέννας σε αυτές αυξάνεται. Η κύστη συσπάται. Συνολικά, αυτές οι αλλαγές επαναφέρουν το σώμα σε εκείνη την ειρηνική κατάσταση που προηγήθηκε της απάντησης «πάλη ή φυγή». (Όλα αυτά απεικονίζονται στο Σχήμα 63, βλέπε επίσης Κεφάλαιο 6.)

Συγκριτικά χαρακτηριστικά των τμημάτων του αυτόνομου νευρικού συστήματος

Το συμπαθητικό σύστημα, με τις εξαιρετικά μακριές μεταγαγγλιακές ίνες του, διαφέρει πολύ από το παρασυμπαθητικό σύστημα, στο οποίο, αντίθετα, οι προγαγγλιακές ίνες είναι μακρύτερες και τα γάγγλια βρίσκονται κοντά ή μέσα στα όργανα-στόχους. Πολλά εσωτερικά όργανα, όπως οι πνεύμονες, η καρδιά, οι σιελογόνοι αδένες, η ουροδόχος κύστη, οι γονάδες, λαμβάνουν νεύρωση και από τα δύο μέρη του αυτόνομου συστήματος (λέγεται ότι έχουν " διπλή νεύρωση"). Άλλοι ιστοί και όργανα, όπως οι μυϊκές αρτηρίες, λαμβάνουν μόνο συμπαθητική νεύρωση. Σε γενικές γραμμές, μπορεί να ειπωθεί ότι δύο τμήματα λειτουργούν εναλλάξ: ανάλογα με τη δραστηριότητα του οργανισμού και με τις εντολές των ανώτερων φυτικών κέντρων κυριαρχεί το ένα ή το άλλο από αυτά.

Αυτός ο χαρακτηρισμός όμως δεν είναι απόλυτα σωστός. Και τα δύο συστήματα βρίσκονται συνεχώς σε κατάσταση διαφορετικών βαθμών δραστηριότητας.. Το γεγονός ότι τα όργανα-στόχοι όπως η καρδιά ή η ίριδα μπορούν να ανταποκριθούν σε παρορμήσεις και από τις δύο περιοχές απλώς αντανακλά τον συμπληρωματικό τους ρόλο. Για παράδειγμα, όταν είστε πολύ θυμωμένοι, η αρτηριακή σας πίεση αυξάνεται, κάτι που διεγείρει τους αντίστοιχους υποδοχείς που βρίσκονται στις καρωτίδες. Αυτά τα σήματα λαμβάνονται από το κέντρο ολοκλήρωσης του καρδιαγγειακού συστήματος, που βρίσκεται στο κάτω μέρος του εγκεφαλικού στελέχους και είναι γνωστό ως πυρήνες της μονήρης οδού. Η διέγερση αυτού του κέντρου ενεργοποιεί τις προγαγγλιακές παρασυμπαθητικές ίνες του πνευμονογαστρικού νεύρου, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της συχνότητας και της ισχύος των καρδιακών συσπάσεων. Ταυτόχρονα, υπό την επίδραση του ίδιου συντονιστικού αγγειακού κέντρου, η συμπαθητική δραστηριότητα αναστέλλεται, εξουδετερώνοντας την αύξηση της αρτηριακής πίεσης.

Πόσο ουσιαστική είναι η λειτουργία καθενός από τα τμήματα για προσαρμοστικές αντιδράσεις; Παραδόξως, όχι μόνο τα ζώα, αλλά και οι άνθρωποι μπορούν υπομείνουν σχεδόν πλήρη διακοπή λειτουργίας του συμπαθητικού νευρικού συστήματοςχωρίς ορατές παρενέργειες. Αυτή η διακοπή λειτουργίας συνιστάται για ορισμένες μορφές επίμονης υπέρτασης.

Αλλά δεν είναι τόσο εύκολο να γίνει χωρίς το παρασυμπαθητικό νευρικό σύστημα. Οι άνθρωποι που έχουν υποβληθεί σε μια τέτοια επέμβαση και βρέθηκαν έξω από τις προστατευτικές συνθήκες ενός νοσοκομείου ή εργαστηρίου προσαρμόζονται πολύ άσχημα στο περιβάλλον. Δεν μπορούν να ρυθμίσουν τη θερμοκρασία του σώματος όταν εκτίθενται σε ζέστη ή κρύο. με την απώλεια αίματος, η ρύθμιση της αρτηριακής τους πίεσης διαταράσσεται και με οποιοδήποτε έντονο μυϊκό φορτίο, αναπτύσσεται γρήγορα κόπωση.

Διάχυτο εντερικό νευρικό σύστημα

Πρόσφατες μελέτες έχουν αποκαλύψει την ύπαρξη τρίτη σημαντική διαίρεση του αυτόνομου νευρικού συστήματος - διάχυτο εντερικό νευρικό σύστημα . Αυτό το τμήμα είναι υπεύθυνο για τη νεύρωση και τον συντονισμό των πεπτικών οργάνων. Το έργο του είναι ανεξάρτητο από το συμπαθητικό και το παρασυμπαθητικό σύστημα, αλλά μπορεί να τροποποιηθεί υπό την επιρροή τους. Αυτός είναι ένας επιπλέον σύνδεσμος που συνδέει τα αυτόνομα μεταγαγγλιακά νεύρα με τους αδένες και τους μύες του γαστρεντερικού σωλήνα.

Τα γάγγλια αυτού του συστήματος νευρώνουν τα τοιχώματα των εντέρων. Οι άξονες από τα κύτταρα αυτών των γαγγλίων προκαλούν συσπάσεις των δακτυλιοειδών και των διαμήκων μυών, ωθώντας την τροφή μέσω του γαστρεντερικού σωλήνα, μια διαδικασία που ονομάζεται περισταλτισμός. Έτσι, αυτά τα γάγγλια καθορίζουν τα χαρακτηριστικά των τοπικών περισταλτικών κινήσεων. Όταν η τροφική μάζα βρίσκεται μέσα στο έντερο, τεντώνει ελαφρά τα τοιχώματά της, γεγονός που προκαλεί στένωση της περιοχής που βρίσκεται ελαφρώς ψηλότερα κατά μήκος της πορείας του εντέρου και χαλάρωση της περιοχής που βρίσκεται λίγο πιο κάτω. Ως αποτέλεσμα, η μάζα του φαγητού ωθείται περαιτέρω. Ωστόσο, υπό την επίδραση παρασυμπαθητικών ή συμπαθητικών νεύρων, η δραστηριότητα των εντερικών γαγγλίων μπορεί να αλλάξει. Η ενεργοποίηση του παρασυμπαθητικού συστήματος ενισχύει την περισταλτικότητα και η ενεργοποίηση του συμπαθητικού συστήματος την αποδυναμώνει.

Η ακετυλοχολίνη χρησιμεύει ως μεσολαβητής που διεγείρει τους λείους μύες του εντέρου. Ωστόσο, ανασταλτικά σήματα που οδηγούν σε χαλάρωση φαίνεται να μεταδίδονται από διάφορες ουσίες, από τις οποίες μόνο λίγες έχουν μελετηθεί. Μεταξύ των νευροδιαβιβαστών του εντέρου, υπάρχουν τουλάχιστον τρεις που δρουν επίσης στο κεντρικό νευρικό σύστημα: η σωματοστατίνη (βλ. παρακάτω), οι ενδορφίνες και η ουσία P (βλ. Κεφάλαιο 6).

Κεντρική ρύθμιση των λειτουργιών του αυτόνομου νευρικού συστήματος

Το κεντρικό νευρικό σύστημα ασκεί έλεγχο στο αυτόνομο σύστημα σε πολύ μικρότερο βαθμό από ό,τι στο αισθητήριο ή σκελετικό κινητικό σύστημα. Οι περιοχές του εγκεφάλου που συνδέονται περισσότερο με αυτόνομες λειτουργίες είναι υποθάλαμοςκαι Εγκεφαλικό επεισόδιο, ειδικά εκείνο το τμήμα του που βρίσκεται ακριβώς πάνω από τον νωτιαίο μυελό - τον προμήκη μυελό. Είναι από αυτές τις περιοχές που οι κύριες οδοί πηγαίνουν στους συμπαθητικούς και παρασυμπαθητικούς προγαγγλιακούς αυτόνομους νευρώνες στο επίπεδο της σπονδυλικής στήλης.

Υποθάλαμος. Ο υποθάλαμος είναι μια από τις περιοχές του εγκεφάλου, η γενική δομή και οργάνωση του οποίου είναι λίγο πολύ παρόμοια σε εκπροσώπους διαφόρων τάξεων σπονδυλωτών.

Γενικά θεωρείται ότι υποθάλαμος είναι το επίκεντρο των σπλαχνικών ολοκληρωτικών λειτουργιών. Τα σήματα από τα νευρωνικά συστήματα του υποθαλάμου εισέρχονται απευθείας στα δίκτυα που διεγείρουν τα προγαγγλιακά τμήματα των αυτόνομων νευρικών οδών. Επιπλέον, αυτή η περιοχή του εγκεφάλου ασκεί άμεσο έλεγχο σε ολόκληρο το ενδοκρινικό σύστημα μέσω συγκεκριμένων νευρώνων που ρυθμίζουν την έκκριση ορμονών της πρόσθιας υπόφυσης και οι άξονες άλλων νευρώνων του υποθαλάμου καταλήγουν στην οπίσθια υπόφυση. Εδώ, αυτές οι απολήξεις εκκρίνουν μεσολαβητές που κυκλοφορούν στο αίμα ως ορμόνες: 1) βαζοπρεσίνη, που αυξάνει την αρτηριακή πίεση σε περιπτώσεις έκτακτης ανάγκης, όταν υπάρχει απώλεια υγρών ή αίματος. μειώνει επίσης την απέκκριση νερού στα ούρα (γι' αυτό η βαζοπρεσίνη ονομάζεται επίσης αντιδιουρητική ορμόνη). 2) ωκυτοκίνη, διεγείροντας τις συσπάσεις της μήτρας στο τελικό στάδιο του τοκετού.

Ρύζι. 65.Υποθάλαμος και υπόφυση. Δείχνει σχηματικά τις κύριες λειτουργικές περιοχές του υποθαλάμου.

Αν και μεταξύ των συστάδων των υποθαλαμικών νευρώνων υπάρχουν αρκετοί σαφώς οριοθετημένοι πυρήνες, το μεγαλύτερο μέρος του υποθάλαμου είναι μια συλλογή ζωνών με θολά όρια (Εικ. 65). Ωστόσο, υπάρχουν αρκετά έντονοι πυρήνες σε τρεις ζώνες. Θα εξετάσουμε τώρα τις λειτουργίες αυτών των δομών.

1. Περικοιλιακή ζώνη ακριβώς δίπλα στην τρίτη εγκεφαλική κοιλία, η οποία διέρχεται από το κέντρο του υποθαλάμου. Τα κύτταρα που επενδύουν την κοιλία αναμεταδίδουν πληροφορίες στους νευρώνες στην περικοιλιακή ζώνη σχετικά με σημαντικές εσωτερικές παραμέτρους που μπορεί να χρειαστεί να ρυθμιστούν, όπως η θερμοκρασία, η συγκέντρωση άλατος και τα επίπεδα ορμονών που εκκρίνονται από τον θυρεοειδή, τα επινεφρίδια ή τις γονάδες, σύμφωνα με τις οδηγίες της υπόφυσης .

2. Μέση ζώνηπεριέχει τις περισσότερες από τις οδούς με τις οποίες ο υποθάλαμος ασκεί ενδοκρινικό έλεγχο μέσω της υπόφυσης. Μπορεί να ειπωθεί πολύ κατά προσέγγιση ότι τα κύτταρα της περικοιλιακής ζώνης ελέγχουν την πραγματική εκτέλεση των εντολών που δίνονται στην υπόφυση από τα κύτταρα της έσω ζώνης.

3. Μέσω κύτταρα πλευρικής ζώνης έλεγχος στον υποθάλαμο από τις υψηλότερες περιπτώσεις του εγκεφαλικού φλοιού και του μεταιχμιακού συστήματος. Λαμβάνει επίσης αισθητηριακές πληροφορίες από τα κέντρα του προμήκη μυελού, τα οποία συντονίζουν την αναπνευστική και καρδιαγγειακή δραστηριότητα. Η πλευρική ζώνη είναι όπου Τα υψηλότερα εγκεφαλικά κέντρα μπορούν να κάνουν προσαρμογές στις αντιδράσεις του υποθαλάμουσε αλλαγές στο εσωτερικό περιβάλλον. Στον φλοιό, για παράδειγμα, σύγκριση πληροφοριών που προέρχονται από δύο πηγές - εσωτερικό και εξωτερικό περιβάλλον. Εάν, ας πούμε, ο φλοιός αποφασίσει ότι η ώρα και οι περιστάσεις δεν είναι κατάλληλες για φαγητό, οι αισθητηριακές αναφορές χαμηλού σακχάρου στο αίμα και άδειου στομάχου θα παραμεριστούν μέχρι μια πιο ευνοϊκή στιγμή. Η παράβλεψη του υποθαλάμου από το μεταιχμιακό σύστημα είναι λιγότερο πιθανή. Αντίθετα, αυτό το σύστημα μπορεί να προσθέσει συναισθηματικό και παρακινητικό χρωματισμό στην ερμηνεία των εξωτερικών αισθητηριακών ενδείξεων ή να συγκρίνει τις αντιλήψεις του περιβάλλοντος με βάση αυτές τις ενδείξεις με παρόμοιες καταστάσεις στο παρελθόν.

Μαζί με τα φλοιώδη και τα μεταιχμιακά στοιχεία, ο υποθάλαμος εκτελεί επίσης πολλές συνήθεις ενσωματωτικές ενέργειες και σε πολύ μεγαλύτερες χρονικές περιόδους από ό,τι κατά την εφαρμογή βραχυπρόθεσμων ρυθμιστικών λειτουργιών. Ο υποθάλαμος «γνωρίζει» εκ των προτέρων ποιες ανάγκες θα έχει το σώμα σε έναν κανονικό καθημερινό ρυθμό ζωής. Αυτός, για παράδειγμα, φέρνει το ενδοκρινικό σύστημα σε πλήρη ετοιμότητα για δράση μόλις ξυπνήσουμε. Επίσης παρακολουθεί την ορμονική δραστηριότητα των ωοθηκών καθ' όλη τη διάρκεια του εμμηνορροϊκού κύκλου. λαμβάνει μέτρα για την προετοιμασία της μήτρας για την άφιξη ενός γονιμοποιημένου ωαρίου. Στα αποδημητικά πτηνά και στα θηλαστικά σε χειμερία νάρκη, ο υποθάλαμος, με την ικανότητά του να καθορίζει τη διάρκεια των ωρών της ημέρας, συντονίζει τη ζωή του οργανισμού κατά τη διάρκεια κύκλων αρκετών μηνών. (Αυτές οι πτυχές της κεντρικής ρύθμισης των εσωτερικών λειτουργιών θα συζητηθούν στα Κεφάλαια 5 και 6.)

Μυελός(θάλαμος και υποθάλαμος)

Ο υποθάλαμος αποτελεί λιγότερο από το 5% της συνολικής εγκεφαλικής μάζας. Ωστόσο, αυτή η μικρή ποσότητα ιστού περιέχει κέντρα που υποστηρίζουν όλες τις λειτουργίες του σώματος, με εξαίρεση τις αυθόρμητες αναπνευστικές κινήσεις, τη ρύθμιση της αρτηριακής πίεσης και τον καρδιακό ρυθμό. Αυτές οι τελευταίες λειτουργίες εξαρτώνται από τον προμήκη μυελό (βλ. Εικ. 66). Με τραυματική εγκεφαλική βλάβη, ο λεγόμενος «εγκεφαλικός θάνατος» συμβαίνει όταν εξαφανίζονται όλα τα σημάδια ηλεκτρικής δραστηριότητας του φλοιού και χάνεται ο έλεγχος από τον υποθάλαμο και τον προμήκη μυελό, αν και με τη βοήθεια της τεχνητής αναπνοής είναι ακόμα δυνατό να διατηρηθεί επαρκής κορεσμός του κυκλοφορούντος αίματος με οξυγόνο.

συνέχιση
- -

Όπως γνωρίζετε, ένα ζωντανό κύτταρο είναι ένα κινητό, αυτορυθμιζόμενο σύστημα. Η εσωτερική του οργάνωση υποστηρίζεται από ενεργές διαδικασίες που στοχεύουν στον περιορισμό, την πρόληψη ή την εξάλειψη των αλλαγών που προκαλούνται από διάφορες επιρροές από το περιβάλλον και το εσωτερικό περιβάλλον. Η ικανότητα επιστροφής στην αρχική κατάσταση μετά από μια απόκλιση από ένα ορισμένο μέσο επίπεδο, που προκαλείται από έναν ή άλλο «ενοχλητικό» παράγοντα, είναι η κύρια ιδιότητα του κυττάρου. Ένας πολυκύτταρος οργανισμός είναι ένας ολιστικός οργανισμός, τα κυτταρικά στοιχεία του οποίου είναι εξειδικευμένα για να εκτελούν διάφορες λειτουργίες. Η αλληλεπίδραση εντός του σώματος πραγματοποιείται με πολύπλοκους ρυθμιστικούς, συντονιστικούς και συσχετιστικούς μηχανισμούς με τη συμμετοχή νευρικών, χυμικών, μεταβολικών και άλλων παραγόντων. Πολλοί επιμέρους μηχανισμοί που ρυθμίζουν τις ενδοκυτταρικές και μεσοκυτταρικές σχέσεις, σε ορισμένες περιπτώσεις, έχουν αμοιβαία αντίθετα (ανταγωνιστικά) αποτελέσματα που εξισορροπούν το ένα το άλλο. Αυτό οδηγεί στην εγκαθίδρυση ενός κινητού φυσιολογικού υποβάθρου (φυσιολογική ισορροπία) στο σώμα και επιτρέπει στο ζωντανό σύστημα να διατηρεί σχετική δυναμική σταθερότητα, παρά τις αλλαγές στο περιβάλλον και τις αλλαγές που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού.

Ο όρος «ομοιόσταση» προτάθηκε το 1929 από τον φυσιολόγο W. Cannon, ο οποίος πίστευε ότι οι φυσιολογικές διεργασίες που διατηρούν τη σταθερότητα στο σώμα είναι τόσο περίπλοκες και ποικίλες που είναι σκόπιμο να συνδυαστούν με τη γενική ονομασία ομοιόσταση. Ωστόσο, το 1878, ο K. Bernard έγραψε ότι όλες οι διαδικασίες της ζωής έχουν μόνο έναν στόχο - να διατηρήσουν τη σταθερότητα των συνθηκών ζωής στο εσωτερικό μας περιβάλλον. Παρόμοιες δηλώσεις βρίσκονται σε έργα πολλών ερευνητών του 19ου και του πρώτου μισού του 20ού αιώνα. (E. Pfluger, S. Richet, L.A. Fredericq, I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov και άλλοι). Τα έργα του Λ.Σ. Stern (με συνεργάτες), αφιερωμένο στο ρόλο των λειτουργιών φραγμού που ρυθμίζουν τη σύνθεση και τις ιδιότητες του μικροπεριβάλλοντος οργάνων και ιστών.

Η ίδια η ιδέα της ομοιόστασης δεν αντιστοιχεί στην έννοια της σταθερής (μη κυμαινόμενης) ισορροπίας στο σώμα - η αρχή της ισορροπίας δεν ισχύει για πολύπλοκες φυσιολογικές και βιοχημικές διεργασίες που συμβαίνουν στα ζωντανά συστήματα. Είναι επίσης λάθος να αντιτάσσουμε την ομοιόσταση στις ρυθμικές διακυμάνσεις στο εσωτερικό περιβάλλον. Η ομοιόσταση με ευρεία έννοια καλύπτει τα ζητήματα της κυκλικής και φάσης ροής αντιδράσεων, αντιστάθμισης, ρύθμισης και αυτορρύθμισης των φυσιολογικών λειτουργιών, τη δυναμική της αλληλεξάρτησης των νευρικών, χυμικών και άλλων συστατικών της ρυθμιστικής διαδικασίας. Τα όρια της ομοιόστασης μπορεί να είναι άκαμπτα και πλαστικά, ποικίλλουν ανάλογα με την ατομική ηλικία, το φύλο, τις κοινωνικές, επαγγελματικές και άλλες συνθήκες.

Ιδιαίτερη σημασία για τη ζωή του οργανισμού έχει η σταθερότητα της σύστασης του αίματος - η υγρή βάση του σώματος (ρευστή μήτρα), σύμφωνα με τον W. Cannon. Η σταθερότητα της ενεργού αντίδρασης του (pH), η οσμωτική πίεση, η αναλογία ηλεκτρολυτών (νάτριο, ασβέστιο, χλώριο, μαγνήσιο, φώσφορος), η περιεκτικότητα σε γλυκόζη, ο αριθμός των σχηματιζόμενων στοιχείων κ.λπ. είναι πολύ γνωστά. Έτσι, για παράδειγμα, το pH του αίματος, κατά κανόνα, δεν υπερβαίνει το 7,35-7,47. Ακόμη και σοβαρές διαταραχές του μεταβολισμού οξέος-βάσης με παθολογία συσσώρευσης οξέος στο υγρό των ιστών, για παράδειγμα, στη διαβητική οξέωση, έχουν πολύ μικρή επίδραση στην ενεργό αντίδραση του αίματος. Παρά το γεγονός ότι η οσμωτική πίεση του αίματος και του υγρού των ιστών υπόκειται σε συνεχείς διακυμάνσεις λόγω της συνεχούς παροχής οσμωτικά ενεργών προϊόντων του διάμεσου μεταβολισμού, παραμένει σε ένα ορισμένο επίπεδο και αλλάζει μόνο σε ορισμένες σοβαρές παθολογικές καταστάσεις.

Η διατήρηση σταθερής ωσμωτικής πίεσης είναι υψίστης σημασίας για το μεταβολισμό του νερού και τη διατήρηση της ιοντικής ισορροπίας στο σώμα (βλ. Μεταβολισμός νερού-αλατιού). Η μεγαλύτερη σταθερότητα είναι η συγκέντρωση ιόντων νατρίου στο εσωτερικό περιβάλλον. Η περιεκτικότητα σε άλλους ηλεκτρολύτες κυμαίνεται επίσης εντός στενών ορίων. Η παρουσία μεγάλου αριθμού ωσμοϋποδοχέων σε ιστούς και όργανα, συμπεριλαμβανομένων των κεντρικών νευρικών σχηματισμών (υποθάλαμος, ιππόκαμπος), και ένα συντονισμένο σύστημα ρυθμιστών του μεταβολισμού του νερού και της ιοντικής σύνθεσης επιτρέπει στο σώμα να εξαλείφει γρήγορα τις αλλαγές στην οσμωτική αρτηριακή πίεση που συμβαίνουν, για παράδειγμα, όταν το νερό εισάγεται στο σώμα.

Παρά το γεγονός ότι το αίμα αντιπροσωπεύει το γενικό εσωτερικό περιβάλλον του σώματος, τα κύτταρα των οργάνων και των ιστών δεν έρχονται σε άμεση επαφή με αυτό.

Στους πολυκύτταρους οργανισμούς, κάθε όργανο έχει το δικό του εσωτερικό περιβάλλον (μικροπεριβάλλον) που αντιστοιχεί στα δομικά και λειτουργικά του χαρακτηριστικά και η κανονική κατάσταση των οργάνων εξαρτάται από τη χημική σύνθεση, τις φυσικοχημικές, βιολογικές και άλλες ιδιότητες αυτού του μικροπεριβάλλοντος. Η ομοιόστασή του καθορίζεται από τη λειτουργική κατάσταση των ιστοαιμικών φραγμών και τη διαπερατότητά τους προς τις κατευθύνσεις αίματος→ ιστικού υγρού, υγρού ιστού→ αίματος.

Ιδιαίτερη σημασία έχει η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος για τη δραστηριότητα του κεντρικού νευρικού συστήματος: ακόμη και μικρές χημικές και φυσικοχημικές μετατοπίσεις που συμβαίνουν στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό, τη γλοία και τους περικυτταρικούς χώρους μπορούν να προκαλέσουν απότομη διαταραχή στην πορεία της ζωής του ατόμου. νευρώνες ή στα σύνολά τους. Ένα σύνθετο ομοιοστατικό σύστημα, που περιλαμβάνει διάφορους νευροχυμικούς, βιοχημικούς, αιμοδυναμικούς και άλλους ρυθμιστικούς μηχανισμούς, είναι το σύστημα για τη διασφάλιση του βέλτιστου επιπέδου αρτηριακής πίεσης. Ταυτόχρονα, το ανώτερο όριο του επιπέδου της αρτηριακής πίεσης καθορίζεται από τη λειτουργικότητα των βαροϋποδοχέων του αγγειακού συστήματος του σώματος και το κατώτερο όριο καθορίζεται από τις ανάγκες του σώματος για παροχή αίματος.

Οι πιο τέλειοι ομοιοστατικοί μηχανισμοί στο σώμα των ανώτερων ζώων και των ανθρώπων περιλαμβάνουν τις διαδικασίες της θερμορύθμισης. στα ομοιοθερμικά ζώα, οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στα εσωτερικά μέρη του σώματος κατά τις πιο δραματικές αλλαγές της θερμοκρασίας στο περιβάλλον δεν ξεπερνούν τα δέκατα του βαθμού.

Διάφοροι ερευνητές εξηγούν τους μηχανισμούς γενικής βιολογικής φύσης που αποτελούν τη βάση της ομοιόστασης με διαφορετικούς τρόπους. Έτσι, ο W. Cannon έδινε ιδιαίτερη σημασία στο ανώτερο νευρικό σύστημα, ο L. A. Orbeli θεωρούσε την προσαρμοστική-τροφική λειτουργία του συμπαθητικού νευρικού συστήματος ως έναν από τους κύριους παράγοντες της ομοιόστασης. Ο οργανωτικός ρόλος του νευρικού μηχανισμού (η αρχή του νευρισμού) βασίζεται στις γνωστές ιδέες για την ουσία των αρχών της ομοιόστασης (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky και άλλοι). Ωστόσο, ούτε η κυρίαρχη αρχή (A. A. Ukhtomsky), ούτε η θεωρία των λειτουργιών φραγμού (L. S. Stern), ούτε το γενικό σύνδρομο προσαρμογής (G. Selye), ούτε η θεωρία των λειτουργικών συστημάτων (P. K. Anokhin), ούτε η υποθαλαμική ρύθμιση της ομοιόστασης (N. I. Grashchenkov) και πολλές άλλες θεωρίες δεν λύνουν πλήρως το πρόβλημα της ομοιόστασης.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η έννοια της ομοιόστασης δεν χρησιμοποιείται πολύ σωστά για να εξηγήσει μεμονωμένες φυσιολογικές καταστάσεις, διαδικασίες, ακόμη και κοινωνικά φαινόμενα. Έτσι εμφανίστηκαν στη βιβλιογραφία οι όροι «ανοσολογική», «ηλεκτρολύτης», «συστημική», «μοριακή», «φυσικοχημική», «γενετική ομοιόσταση» και τα παρόμοια. Έχουν γίνει προσπάθειες να περιοριστεί το πρόβλημα της ομοιόστασης στην αρχή της αυτορρύθμισης. Ένα παράδειγμα επίλυσης του προβλήματος της ομοιόστασης από τη σκοπιά της κυβερνητικής είναι η προσπάθεια του Ashby (W. R. Ashby, 1948) να σχεδιάσει μια αυτορυθμιζόμενη συσκευή που προσομοιώνει την ικανότητα των ζωντανών οργανισμών να διατηρούν το επίπεδο ορισμένων ποσοτήτων εντός φυσιολογικά αποδεκτών ορίων. Ορισμένοι συγγραφείς θεωρούν το εσωτερικό περιβάλλον του σώματος ως ένα σύνθετο σύστημα αλυσίδας με πολλές «ενεργές εισροές» (εσωτερικά όργανα) και μεμονωμένους φυσιολογικούς δείκτες (ροή αίματος, αρτηριακή πίεση, ανταλλαγή αερίων κ.λπ.), η αξία καθενός από τα οποία οφείλεται στη δραστηριότητα των «εισροών».

Στην πράξη, οι ερευνητές και οι κλινικοί γιατροί αντιμετωπίζουν τα ερωτήματα της αξιολόγησης των προσαρμοστικών (προσαρμοστικών) ή αντισταθμιστικών ικανοτήτων του σώματος, της ρύθμισης, της ενδυνάμωσης και της κινητοποίησής τους, προβλέποντας την ανταπόκριση του οργανισμού σε ενοχλητικές επιρροές. Ορισμένες καταστάσεις βλαστικής αστάθειας, που προκαλούνται από ανεπάρκεια, υπερβολική ή ανεπάρκεια ρυθμιστικών μηχανισμών, θεωρούνται ως «ασθένειες της ομοιόστασης». Με μια ορισμένη συμβατικότητα, μπορεί να περιλαμβάνουν λειτουργικές διαταραχές στη φυσιολογική λειτουργία του σώματος που σχετίζονται με τη γήρανση του, αναγκαστική αναδιάρθρωση των βιολογικών ρυθμών, ορισμένα φαινόμενα βλαστικής δυστονίας, υπερ- και υποαντισταθμιστική αντιδραστικότητα υπό στρεσογόνες και ακραίες επιρροές κ.λπ.

Για την αξιολόγηση της κατάστασης των ομοιοστατικών μηχανισμών στη φιζιόλη. πείραμα και σε σφήνα εφαρμόζονται διάφορες δοσομετρικές λειτουργικές δοκιμασίες (κρύο, θερμικό, αδρεναλίνη, ινσουλίνη, μεζατόν και άλλα) με ορισμό στο αίμα και στα ούρα ισοτιμίας βιολογικά ενεργών παραγόντων (ορμόνες, μεσολαβητές, μεταβολίτες) κ.ο.κ.

Βιοφυσικοί μηχανισμοί ομοιόστασης

Βιοφυσικοί μηχανισμοί ομοιόστασης. Από την άποψη της χημικής βιοφυσικής, η ομοιόσταση είναι μια κατάσταση στην οποία όλες οι διεργασίες που είναι υπεύθυνες για τους μετασχηματισμούς ενέργειας στο σώμα βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία. Αυτή η κατάσταση είναι η πιο σταθερή και αντιστοιχεί στο φυσιολογικό βέλτιστο. Σύμφωνα με τις έννοιες της θερμοδυναμικής, ένας οργανισμός και ένα κύτταρο μπορούν να υπάρχουν και να προσαρμοστούν σε τέτοιες περιβαλλοντικές συνθήκες υπό τις οποίες είναι δυνατό να καθιερωθεί μια σταθερή πορεία φυσικοχημικών διεργασιών, δηλαδή ομοιόσταση, σε ένα βιολογικό σύστημα. Ο κύριος ρόλος στην καθιέρωση της ομοιόστασης ανήκει κυρίως στα συστήματα κυτταρικής μεμβράνης, τα οποία είναι υπεύθυνα για βιοενεργειακές διεργασίες και ρυθμίζουν τον ρυθμό εισόδου και απελευθέρωσης ουσιών από τα κύτταρα.

Από αυτές τις θέσεις, οι κύριες αιτίες της διαταραχής είναι μη ενζυματικές αντιδράσεις που είναι ασυνήθιστες για τη φυσιολογική δραστηριότητα της ζωής, που συμβαίνουν στις μεμβράνες. Στις περισσότερες περιπτώσεις, αυτές είναι αλυσιδωτές αντιδράσεις οξείδωσης που περιλαμβάνουν ελεύθερες ρίζες που συμβαίνουν στα φωσφολιπίδια των κυττάρων. Αυτές οι αντιδράσεις οδηγούν σε βλάβη στα δομικά στοιχεία των κυττάρων και διαταραχή της ρυθμιστικής λειτουργίας. Οι παράγοντες που προκαλούν διαταραχές ομοιόστασης περιλαμβάνουν επίσης παράγοντες που προκαλούν σχηματισμό ριζών - ιονίζουσα ακτινοβολία, μολυσματικές τοξίνες, ορισμένα τρόφιμα, νικοτίνη, καθώς και έλλειψη βιταμινών κ.λπ.

Ένας από τους κύριους παράγοντες που σταθεροποιούν την ομοιοστατική κατάσταση και τις λειτουργίες των μεμβρανών είναι τα βιοαντιοξειδωτικά, τα οποία αναστέλλουν την ανάπτυξη οξειδωτικών ριζικών αντιδράσεων.

Ηλικιακά χαρακτηριστικά της ομοιόστασης στα παιδιά

Ηλικιακά χαρακτηριστικά της ομοιόστασης στα παιδιά. Η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος και η σχετική σταθερότητα των φυσικοχημικών παραμέτρων στην παιδική ηλικία παρέχονται με έντονη υπεροχή των αναβολικών μεταβολικών διεργασιών έναντι των καταβολικών. Αυτή είναι μια απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη και διακρίνει το σώμα του παιδιού από το σώμα των ενηλίκων, στο οποίο η ένταση των μεταβολικών διεργασιών βρίσκεται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας. Από αυτή την άποψη, η νευροενδοκρινική ρύθμιση της ομοιόστασης του οργανισμού του παιδιού είναι πιο έντονη από ότι στους ενήλικες. Κάθε ηλικιακή περίοδος χαρακτηρίζεται από συγκεκριμένα χαρακτηριστικά των μηχανισμών ομοιόστασης και τη ρύθμισή τους. Ως εκ τούτου, στα παιδιά πολύ πιο συχνά από ό, τι στους ενήλικες, υπάρχουν σοβαρές παραβιάσεις της ομοιόστασης, συχνά απειλητικές για τη ζωή. Οι διαταραχές αυτές συνδέονται συχνότερα με την ανωριμότητα των ομοιοστατικών λειτουργιών των νεφρών, με διαταραχές των λειτουργιών του γαστρεντερικού σωλήνα ή της αναπνευστικής λειτουργίας των πνευμόνων.

Η ανάπτυξη του παιδιού, που εκφράζεται σε αύξηση της μάζας των κυττάρων του, συνοδεύεται από ευδιάκριτες αλλαγές στην κατανομή του υγρού στο σώμα (βλ. Μεταβολισμός νερού-αλατιού). Η απόλυτη αύξηση του όγκου του εξωκυττάριου υγρού υπολείπεται του ρυθμού αύξησης του συνολικού βάρους, επομένως ο σχετικός όγκος του εσωτερικού περιβάλλοντος, εκφρασμένος ως ποσοστό του σωματικού βάρους, μειώνεται με την ηλικία. Αυτή η εξάρτηση είναι ιδιαίτερα έντονη τον πρώτο χρόνο μετά τη γέννηση. Στα μεγαλύτερα παιδιά, ο ρυθμός μεταβολής του σχετικού όγκου του εξωκυττάριου υγρού μειώνεται. Το σύστημα ρύθμισης της σταθερότητας του όγκου του υγρού (ρύθμιση όγκου) παρέχει αντιστάθμιση για αποκλίσεις στο ισοζύγιο νερού εντός αρκετά στενών ορίων. Ο υψηλός βαθμός ενυδάτωσης των ιστών σε νεογέννητα και μικρά παιδιά καθορίζει μια σημαντικά υψηλότερη ανάγκη για νερό από ότι στους ενήλικες (ανά μονάδα βάρους σώματος). Η απώλεια νερού ή ο περιορισμός του οδηγούν γρήγορα στην ανάπτυξη αφυδάτωσης λόγω του εξωκυτταρικού τομέα, δηλαδή του εσωτερικού περιβάλλοντος. Ταυτόχρονα, τα νεφρά - τα κύρια εκτελεστικά όργανα στο σύστημα ρύθμισης όγκου - δεν παρέχουν εξοικονόμηση νερού. Ο περιοριστικός παράγοντας ρύθμισης είναι η ανωριμότητα του σωληναριακού συστήματος των νεφρών. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό του νευροενδοκρινικού ελέγχου της ομοιόστασης σε νεογνά και μικρά παιδιά είναι η σχετικά υψηλή έκκριση και νεφρική απέκκριση αλδοστερόνης, η οποία έχει άμεσο αντίκτυπο στην κατάσταση της ενυδάτωσης των ιστών και στη λειτουργία των νεφρικών σωληναρίων.

Η ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης του πλάσματος του αίματος και του εξωκυττάριου υγρού στα παιδιά είναι επίσης περιορισμένη. Η ωσμωτικότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος ποικίλλει σε ευρύτερο εύρος (±50 mosm/l) από ότι στους ενήλικες ±6 mosm/l). Αυτό οφείλεται στη μεγαλύτερη επιφάνεια σώματος ανά 1 κιλό βάρους και, κατά συνέπεια, στην πιο σημαντική απώλεια νερού κατά την αναπνοή, καθώς και στην ανωριμότητα των νεφρικών μηχανισμών συγκέντρωσης ούρων στα παιδιά. Οι διαταραχές της ομοιόστασης, που εκδηλώνονται με υπερόσμωση, είναι ιδιαίτερα συχνές στα παιδιά κατά τη νεογνική περίοδο και τους πρώτους μήνες της ζωής. σε μεγαλύτερες ηλικίες αρχίζει να κυριαρχεί η υποόσμωση που σχετίζεται κυρίως με γαστρεντερικές ή νυχτερινές παθήσεις. Λιγότερο μελετημένη είναι η ιοντική ρύθμιση της ομοιόστασης, η οποία σχετίζεται στενά με τη δραστηριότητα των νεφρών και τη φύση της διατροφής.

Παλαιότερα, πιστευόταν ότι ο κύριος παράγοντας που καθορίζει την τιμή της οσμωτικής πίεσης του εξωκυττάριου υγρού είναι η συγκέντρωση νατρίου, αλλά πιο πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι δεν υπάρχει στενή συσχέτιση μεταξύ της περιεκτικότητας σε νάτριο στο πλάσμα του αίματος και της τιμής του η ολική οσμωτική πίεση στην παθολογία. Η εξαίρεση είναι η πλασματική υπέρταση. Επομένως, η ομοιοστατική θεραπεία με τη χορήγηση διαλυμάτων γλυκόζης-άλατος απαιτεί παρακολούθηση όχι μόνο της περιεκτικότητας σε νάτριο στον ορό ή το πλάσμα, αλλά και αλλαγές στη συνολική οσμωτικότητα του εξωκυτταρικού υγρού. Μεγάλη σημασία για τη διατήρηση της ολικής οσμωτικής πίεσης στο εσωτερικό περιβάλλον είναι η συγκέντρωση σακχάρου και ουρίας. Η περιεκτικότητα αυτών των οσμωτικά δραστικών ουσιών και η επίδρασή τους στον μεταβολισμό του νερού-αλατιού μπορεί να αυξηθεί απότομα σε πολλές παθολογικές καταστάσεις. Επομένως, για τυχόν παραβιάσεις της ομοιόστασης, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η συγκέντρωση ζάχαρης και ουρίας. Με βάση τα παραπάνω, σε παιδιά μικρής ηλικίας, κατά παράβαση του καθεστώτος νερού-αλατιού και πρωτεΐνης, μπορεί να αναπτυχθεί μια κατάσταση λανθάνουσας υπερ- ή υποόσμωσης, υπεραζωταιμία (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Ένας σημαντικός δείκτης που χαρακτηρίζει την ομοιόσταση στα παιδιά είναι η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου στο αίμα και στο εξωκυττάριο υγρό. Στην προγεννητική και πρώιμη μεταγεννητική περίοδο, η ρύθμιση της οξεοβασικής ισορροπίας σχετίζεται στενά με τον βαθμό κορεσμού του οξυγόνου του αίματος, ο οποίος εξηγείται από τη σχετική υπεροχή της αναερόβιας γλυκόλυσης στις βιοενεργειακές διεργασίες. Επιπλέον, ακόμη και η μέτρια υποξία στο έμβρυο συνοδεύεται από τη συσσώρευση γαλακτικού οξέος στους ιστούς του. Επιπλέον, η ανωριμότητα της οξεογενετικής λειτουργίας των νεφρών δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξη «φυσιολογικής» οξέωσης. Σε σχέση με τις ιδιαιτερότητες της ομοιόστασης στα νεογνά, συχνά συμβαίνουν διαταραχές που βρίσκονται στα όρια μεταξύ φυσιολογικής και παθολογικής.

Η αναδιάρθρωση του νευροενδοκρινικού συστήματος στην εφηβεία σχετίζεται επίσης με αλλαγές στην ομοιόσταση. Ωστόσο, οι λειτουργίες των εκτελεστικών οργάνων (νεφρά, πνεύμονες) φτάνουν στο μέγιστο βαθμό ωριμότητάς τους σε αυτήν την ηλικία, επομένως τα σοβαρά σύνδρομα ή οι ασθένειες ομοιόστασης είναι σπάνια, αλλά πιο συχνά μιλάμε για αντισταθμισμένες αλλαγές στο μεταβολισμό, οι οποίες μπορούν να ανιχνευθούν μόνο με βιοχημική εξέταση αίματος. Στην κλινική, για τον χαρακτηρισμό της ομοιόστασης στα παιδιά, είναι απαραίτητο να εξεταστούν οι ακόλουθοι δείκτες: αιματοκρίτης, ολική οσμωτική πίεση, νάτριο, κάλιο, ζάχαρη, διττανθρακικά και ουρία στο αίμα, καθώς και pH αίματος, pO 2 και pCO 2.

Χαρακτηριστικά της ομοιόστασης σε ηλικιωμένους και γεροντική ηλικία

Χαρακτηριστικά της ομοιόστασης σε ηλικιωμένους και γεροντική ηλικία. Το ίδιο επίπεδο ομοιοστατικών τιμών σε διαφορετικές ηλικιακές περιόδους διατηρείται λόγω διαφόρων μετατοπίσεων στα συστήματα ρύθμισής τους. Για παράδειγμα, η σταθερότητα της αρτηριακής πίεσης σε νεαρή ηλικία διατηρείται λόγω υψηλότερης καρδιακής παροχής και χαμηλής συνολικής περιφερικής αγγειακής αντίστασης και στους ηλικιωμένους και γεροντικούς - λόγω υψηλότερης συνολικής περιφερικής αντίστασης και μείωσης της καρδιακής παροχής. Κατά τη διάρκεια της γήρανσης του σώματος, η σταθερότητα των πιο σημαντικών φυσιολογικών λειτουργιών διατηρείται σε συνθήκες φθίνουσας αξιοπιστίας και μείωσης του πιθανού εύρους φυσιολογικών αλλαγών στην ομοιόσταση. Η διατήρηση της σχετικής ομοιόστασης με σημαντικές δομικές, μεταβολικές και λειτουργικές αλλαγές επιτυγχάνεται με το γεγονός ότι ταυτόχρονα δεν συμβαίνει μόνο εξαφάνιση, διαταραχή και υποβάθμιση, αλλά και ανάπτυξη ειδικών προσαρμοστικών μηχανισμών. Λόγω αυτού, διατηρείται ένα σταθερό επίπεδο σακχάρου στο αίμα, το pH του αίματος, η οσμωτική πίεση, το δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης κ.λπ.

Οι αλλαγές στους μηχανισμούς νευροχυμικής ρύθμισης, η αύξηση της ευαισθησίας των ιστών στη δράση των ορμονών και των μεσολαβητών στο πλαίσιο της εξασθένησης των νευρικών επιδράσεων, είναι απαραίτητες για τη διατήρηση της ομοιόστασης κατά τη διαδικασία της γήρανσης.

Με τη γήρανση του σώματος, το έργο της καρδιάς, ο πνευμονικός αερισμός, η ανταλλαγή αερίων, οι νεφρικές λειτουργίες, η έκκριση των πεπτικών αδένων, η λειτουργία των ενδοκρινών αδένων, ο μεταβολισμός και άλλα αλλάζουν σημαντικά. Αυτές οι αλλαγές μπορούν να χαρακτηριστούν ως ομοιόρηση - μια κανονική τροχιά (δυναμική) αλλαγών στην ένταση του μεταβολισμού και των φυσιολογικών λειτουργιών με την πάροδο του χρόνου. Η αξία της πορείας των αλλαγών που σχετίζονται με την ηλικία είναι πολύ σημαντική για τον χαρακτηρισμό της διαδικασίας γήρανσης ενός ατόμου, για τον προσδιορισμό της βιολογικής του ηλικίας.

Στους ηλικιωμένους και στη γεροντική ηλικία, το γενικό δυναμικό των προσαρμοστικών μηχανισμών μειώνεται. Επομένως, σε μεγάλη ηλικία, με αυξημένα φορτία, άγχος και άλλες καταστάσεις, αυξάνεται η πιθανότητα διαταραχής των προσαρμοστικών μηχανισμών και διαταραχών της ομοιόστασης. Μια τέτοια μείωση της αξιοπιστίας των μηχανισμών ομοιόστασης είναι μια από τις πιο σημαντικές προϋποθέσεις για την ανάπτυξη παθολογικών διαταραχών στην τρίτη ηλικία.

Δεν σας ικανοποιεί κατηγορηματικά η προοπτική να εξαφανιστείτε ανεπανόρθωτα από αυτόν τον κόσμο; Θέλετε να ζήσετε μια άλλη ζωή; Να ξεκινήσω πάλι από την αρχή; Διορθώστε τα λάθη αυτής της ζωής; Εκπλήρωση ανεκπλήρωτων ονείρων; Ακολουθήστε αυτόν τον σύνδεσμο:

Η ιστορία της ανάπτυξης του δόγματος της ομοιόστασης

Ο K. Bernard και ο ρόλος του στην ανάπτυξη του δόγματος του εσωτερικού περιβάλλοντος

Για πρώτη φορά, οι ομοιοστατικές διεργασίες στο σώμα ως διαδικασίες που διασφαλίζουν τη σταθερότητα του εσωτερικού του περιβάλλοντος θεωρήθηκαν από τον Γάλλο φυσιοδίφη και φυσιολόγο C. Bernard στα μέσα του 19ου αιώνα. Ο ίδιος ο όρος ομοιοστασηπροτάθηκε από τον Αμερικανό φυσιολόγο W. Kennon μόλις το 1929.

Στην ανάπτυξη του δόγματος της ομοιόστασης, πρωταγωνιστικό ρόλο έπαιξε η ιδέα του C. Bernard ότι για έναν ζωντανό οργανισμό υπάρχουν «στην πραγματικότητα δύο περιβάλλοντα: ένα εξωτερικό περιβάλλον στο οποίο τοποθετείται ο οργανισμός, το άλλο εσωτερικό περιβάλλον. στο οποίο ζουν στοιχεία ιστού». Το 1878, ο επιστήμονας διατυπώνει την έννοια της σταθερότητας της σύνθεσης και των ιδιοτήτων του εσωτερικού περιβάλλοντος. Η βασική ιδέα αυτής της ιδέας ήταν η ιδέα ότι το εσωτερικό περιβάλλον δεν είναι μόνο το αίμα, αλλά και όλα τα υγρά πλάσματος και βλαστώματος που προέρχονται από αυτό. «Το εσωτερικό περιβάλλον», έγραψε ο K. Bernard, «... σχηματίζεται από όλα τα συστατικά μέρη του αίματος - αζωτούχα και χωρίς άζωτο, πρωτεΐνες, ινώδες, σάκχαρα, λίπος κ.λπ., ... με εξαίρεση τα σφαιρίδια αίματος, τα οποία είναι ήδη ανεξάρτητα οργανικά στοιχεία».

Το εσωτερικό περιβάλλον περιλαμβάνει μόνο τα υγρά συστατικά του σώματος, τα οποία πλένουν όλα τα στοιχεία των ιστών, δηλ. πλάσμα αίματος, λέμφος και υγρό ιστών. Ο K. Bernard θεώρησε ότι η ιδιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος είναι «σε άμεση επαφή με τα ανατομικά στοιχεία ενός ζωντανού όντος». Σημείωσε ότι κατά τη μελέτη των φυσιολογικών ιδιοτήτων αυτών των στοιχείων, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι συνθήκες για την εκδήλωσή τους και η εξάρτησή τους από το περιβάλλον.

Claude Bernard (1813-1878) Ο μεγαλύτερος Γάλλος φυσιολόγος, παθολόγος, φυσιοδίφης. Το 1839 αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο του Παρισιού. Το 1854–1868 επικεφαλής του Τμήματος Γενικής Φυσιολογίας του Πανεπιστημίου του Παρισιού, από το 1868 - υπάλληλος του Μουσείου Φυσικής Ιστορίας. Μέλος της Ακαδημίας του Παρισιού (από το 1854), αντιπρόεδρός της (1868) και πρόεδρος (1869), ξένο αντεπιστέλλον μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Αγίας Πετρούπολης (από το 1860). Οι επιστημονικές μελέτες του C. Bernard είναι αφιερωμένες στη φυσιολογία του νευρικού συστήματος, την πέψη και την κυκλοφορία του αίματος. Τα πλεονεκτήματα του επιστήμονα στην ανάπτυξη της πειραματικής φυσιολογίας είναι μεγάλα. Διεξήγαγε κλασικές μελέτες για την ανατομία και τη φυσιολογία του γαστρεντερικού σωλήνα, τον ρόλο του παγκρέατος, τον μεταβολισμό των υδατανθράκων, τις λειτουργίες των πεπτικών υγρών, ανακάλυψε τον σχηματισμό γλυκογόνου στο ήπαρ, μελέτησε τη νεύρωση των αιμοφόρων αγγείων, την αγγειοσυσπαστική δράση του συμπαθητικού νεύρα, κλπ. Ένας από τους ιδρυτές του δόγματος της ομοιόστασης, εισήγαγε την έννοια του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος. Έθεσε τα θεμέλια της φαρμακολογίας και της τοξικολογίας. Έδειξε την κοινότητα και την ενότητα μιας σειράς ζωτικών φαινομένων σε ζώα και φυτά.

Ο επιστήμονας πίστευε σωστά ότι οι εκδηλώσεις της ζωής οφείλονται στη σύγκρουση μεταξύ των υπαρχουσών δυνάμεων του σώματος (σύσταση) και της επιρροής του εξωτερικού περιβάλλοντος. Η ζωτική σύγκρουση στο σώμα εκδηλώνεται με τη μορφή δύο αντίθετων και διαλεκτικά σχετιζόμενων φαινομένων: της σύνθεσης και της αποσύνθεσης. Ως αποτέλεσμα αυτών των διεργασιών, το σώμα προσαρμόζεται ή προσαρμόζεται στις περιβαλλοντικές συνθήκες.

Μια ανάλυση των έργων του K. Bernard μας επιτρέπει να συμπεράνουμε ότι όλοι οι φυσιολογικοί μηχανισμοί, ανεξάρτητα από το πόσο διαφορετικοί μπορεί να είναι, χρησιμεύουν στη διατήρηση της σταθερότητας των συνθηκών ζωής στο εσωτερικό περιβάλλον. «Η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος είναι η προϋπόθεση μιας ελεύθερης, ανεξάρτητης ζωής. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας διαδικασίας που διατηρεί στο εσωτερικό περιβάλλον όλες τις απαραίτητες συνθήκες για τη ζωή των στοιχείων. Η σταθερότητα του περιβάλλοντος προϋποθέτει μια τέτοια τελειότητα του οργανισμού, στην οποία οι εξωτερικές μεταβλητές θα αντισταθμίζονται και θα εξισορροπούνται κάθε στιγμή. Για ένα υγρό μέσο, ​​καθορίστηκαν οι κύριες προϋποθέσεις για τη συνεχή συντήρησή του: η παρουσία νερού, οξυγόνου, θρεπτικών ουσιών και μια ορισμένη θερμοκρασία.

Η ανεξαρτησία της ζωής από το εξωτερικό περιβάλλον, για την οποία μίλησε ο Κ. Μπερνάρ, είναι πολύ σχετική. Το εσωτερικό περιβάλλον είναι στενά συνδεδεμένο με το εξωτερικό. Επιπλέον, διατήρησε πολλές ιδιότητες του πρωταρχικού περιβάλλοντος στο οποίο κάποτε ξεκίνησε η ζωή. Τα έμβια όντα, όπως ήταν, έκλεισαν το θαλασσινό νερό σε ένα σύστημα αιμοφόρων αγγείων και μετέτρεψαν το συνεχώς κυμαινόμενο εξωτερικό περιβάλλον σε εσωτερικό περιβάλλον, η σταθερότητα του οποίου προστατεύεται από ειδικούς φυσιολογικούς μηχανισμούς.

Η κύρια λειτουργία του εσωτερικού περιβάλλοντος είναι να φέρει τα «οργανικά στοιχεία σε σχέση μεταξύ τους και με το εξωτερικό περιβάλλον». Ο K. Bernard εξήγησε ότι υπάρχει συνεχής ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του εσωτερικού περιβάλλοντος και των κυττάρων του σώματος λόγω των ποιοτικών και ποσοτικών διαφορών τους εντός και εκτός των κυττάρων. Το εσωτερικό περιβάλλον δημιουργείται από τον ίδιο τον οργανισμό και η σταθερότητα της σύνθεσής του διατηρείται από τα όργανα της πέψης, της αναπνοής, της απέκκρισης κ.λπ., η κύρια λειτουργία των οποίων είναι να «προετοιμάσει ένα κοινό θρεπτικό υγρό» για τα κύτταρα του σώμα. Η δραστηριότητα αυτών των οργάνων ρυθμίζεται από το νευρικό σύστημα και με τη βοήθεια «ειδικών παραγόμενων ουσιών». Αυτό «αποτελείται από έναν αδιάκοπο κύκλο αμοιβαίων επιρροών που σχηματίζουν την αρμονία της ζωής».

Έτσι, στο δεύτερο μισό του 19ου αιώνα, ο C. Bernard έδωσε τον σωστό επιστημονικό ορισμό του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος, ξεχώρισε τα στοιχεία του, περιέγραψε τη σύνθεση, τις ιδιότητες, την εξελικτική προέλευση και τόνισε τη σημασία του για τη διασφάλιση της ζωής του σώμα.

Το δόγμα της ομοιόστασης από τον W. Kennon

Σε αντίθεση με τον C. Bernard, του οποίου τα συμπεράσματα βασίστηκαν σε ευρείες βιολογικές γενικεύσεις, ο W. Kennon κατέληξε στο συμπέρασμα σχετικά με τη σημασία της σταθερότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος του οργανισμού με μια άλλη μέθοδο: με βάση πειραματικές φυσιολογικές μελέτες. Ο επιστήμονας επέστησε την προσοχή στο γεγονός ότι η ζωή ενός ζώου και ενός ανθρώπου, παρά τις μάλλον συχνές δυσμενείς επιπτώσεις, προχωρά κανονικά για πολλά χρόνια.

Αμερικανός φυσιολόγος. Γεννημένος στο Prairie-du-Chine (Wisconsin), το 1896 αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ. Το 1906-1942 - Καθηγητής Φυσιολογίας στην Ανώτατη Σχολή του Χάρβαρντ, Ξένο Επίτιμο Μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ (από το 1942). Οι κύριες επιστημονικές εργασίες είναι αφιερωμένες στη φυσιολογία του νευρικού συστήματος. Ανακάλυψε τον ρόλο της αδρεναλίνης ως συμπαθητικού πομπού και διατύπωσε την έννοια του συμπαθητικού-επινεφριδικού συστήματος. Ανακάλυψε ότι όταν διεγείρονται οι συμπαθητικές νευρικές ίνες, απελευθερώνεται συμπαθίνη στις απολήξεις τους - μια ουσία που μοιάζει στη δράση της με την αδρεναλίνη. Ένας από τους δημιουργούς του δόγματος της ομοιόστασης, το οποίο σκιαγράφησε στο έργο του «Η σοφία του σώματος» (1932). Θεωρούσε το ανθρώπινο σώμα ως ένα αυτορυθμιζόμενο σύστημα με πρωταγωνιστικό ρόλο το αυτόνομο νευρικό σύστημα.

Ο W. Kennon σημείωσε ότι οι σταθερές συνθήκες που διατηρούνται στο σώμα θα μπορούσαν να ονομαστούν ισορροπία. Ωστόσο, μια αρκετά σαφής έννοια είχε ήδη αποδοθεί σε αυτή τη λέξη νωρίτερα: υποδηλώνει την πιο πιθανή κατάσταση ενός απομονωμένου συστήματος στο οποίο όλες οι γνωστές δυνάμεις είναι αμοιβαία ισορροπημένες, επομένως, σε κατάσταση ισορροπίας, οι παράμετροι του συστήματος δεν εξαρτώνται από το χρόνο , και δεν υπάρχουν ροές ύλης ή ενέργειας στο σύστημα. Στο σώμα λαμβάνουν χώρα συνεχώς σύνθετες συντονισμένες φυσιολογικές διεργασίες, διασφαλίζοντας τη σταθερότητα των καταστάσεων του. Ένα παράδειγμα είναι η συντονισμένη δραστηριότητα του εγκεφάλου, των νεύρων, της καρδιάς, των πνευμόνων, των νεφρών, του σπλήνα και άλλων εσωτερικών οργάνων και συστημάτων. Ως εκ τούτου, ο W. Kennon πρότεινε μια ειδική ονομασία για τέτοιες πολιτείες - ομοιοσταση. Αυτή η λέξη δεν υπονοεί καθόλου κάτι παγωμένο και ακίνητο. Σημαίνει μια κατάσταση που μπορεί να αλλάξει, αλλά εξακολουθεί να παραμένει σχετικά σταθερή.

Ορος ομοιοσταση που σχηματίζεται από δύο ελληνικές λέξεις: ομοιοςπαρόμοια, παρόμοια και στάση- μένοντας ακίνητος. Στην ερμηνεία αυτού του όρου, ο W. Kennon τόνισε ότι η λέξη στάσηυπονοεί όχι μόνο μια σταθερή κατάσταση, αλλά και μια κατάσταση που οδηγεί σε αυτό το φαινόμενο, και η λέξη ομοιοςδηλώνει την ομοιότητα και ομοιότητα των φαινομένων.

Η έννοια της ομοιόστασης, σύμφωνα με τον W. Kennon, περιλαμβάνει επίσης φυσιολογικούς μηχανισμούς που εξασφαλίζουν τη σταθερότητα των ζωντανών όντων. Αυτή η ειδική σταθερότητα δεν χαρακτηρίζεται από τη σταθερότητα των διεργασιών, αντίθετα, είναι δυναμικές και συνεχώς μεταβαλλόμενες, ωστόσο, υπό τις συνθήκες του «κανονικού», οι διακυμάνσεις των φυσιολογικών δεικτών είναι μάλλον σοβαρά περιορισμένες.

Αργότερα, ο W. Kennon έδειξε ότι όλες οι μεταβολικές διεργασίες και οι κύριες συνθήκες υπό τις οποίες εκτελούνται οι πιο σημαντικές ζωτικές λειτουργίες του σώματος - θερμοκρασία σώματος, συγκέντρωση γλυκόζης και μεταλλικών αλάτων στο πλάσμα του αίματος, πίεση στα αγγεία - κυμαίνονται σε πολύ στενά όρια κοντά σε ορισμένες μέσες τιμές - φυσιολογικές σταθερές. Η διατήρηση αυτών των σταθερών στο σώμα είναι απαραίτητη προϋπόθεση ύπαρξης.

Ο W. Kennon ξεχώρισε και κατέταξε κύρια συστατικά της ομοιόστασης. Αναφέρθηκε σε αυτούς υλικά που καλύπτουν τις κυτταρικές ανάγκες(υλικά απαραίτητα για την ανάπτυξη, την επισκευή και την αναπαραγωγή - γλυκόζη, πρωτεΐνες, λίπη, νερό, χλωριούχα νάτριο, κάλιο και άλλα άλατα, οξυγόνο, ρυθμιστικές ενώσεις) και φυσικούς και χημικούς παράγοντεςπου επηρεάζουν την κυτταρική δραστηριότητα (ωσμωτική πίεση, θερμοκρασία, συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου κ.λπ.). Στο παρόν στάδιο ανάπτυξης της γνώσης για την ομοιόσταση, αυτή η ταξινόμηση έχει αναπληρωθεί μηχανισμοί που διασφαλίζουν τη δομική σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος και τη δομική και λειτουργική ακεραιότηταολόκληρο τον οργανισμό. Αυτά περιλαμβάνουν:

α) κληρονομικότητα·
β) αναγέννηση και αποκατάσταση.
γ) ανοσοβιολογική αντιδραστικότητα.

συνθήκεςαυτόματο διατήρηση της ομοιόστασης, σύμφωνα με τον W. Kennon, είναι:

– ένα άψογα λειτουργικό σύστημα συναγερμού που ειδοποιεί τις κεντρικές και περιφερειακές ρυθμιστικές συσκευές για τυχόν αλλαγές που απειλούν την ομοιόσταση.
- την παρουσία διορθωτικών συσκευών που τίθενται σε ισχύ εγκαίρως και καθυστερούν την έναρξη αυτών των αλλαγών.

E.Pfluger, Sh.Richet, Ι.Μ. Οι Sechenov, L. Frederick, D. Haldane και άλλοι ερευνητές που εργάστηκαν στο γύρισμα του 19ου-20ου αιώνα προσέγγισαν επίσης την ιδέα της ύπαρξης φυσιολογικών μηχανισμών που διασφαλίζουν τη σταθερότητα του σώματος και χρησιμοποίησαν τη δική τους ορολογία. Ωστόσο, ο όρος ομοιοσταση, που προτείνει ο W. Kennon για να χαρακτηρίσει τις καταστάσεις και τις διαδικασίες που δημιουργούν μια τέτοια ικανότητα.

Για τις βιολογικές επιστήμες, στην κατανόηση της ομοιόστασης σύμφωνα με τον W. Kennon, είναι πολύτιμο ότι οι ζωντανοί οργανισμοί θεωρούνται ως ανοιχτά συστήματα που έχουν πολλές συνδέσεις με το περιβάλλον. Αυτές οι συνδέσεις πραγματοποιούνται μέσω των αναπνευστικών και πεπτικών οργάνων, των επιφανειακών υποδοχέων, του νευρικού και μυϊκού συστήματος κ.λπ. Οι αλλαγές στο περιβάλλον επηρεάζουν άμεσα ή έμμεσα αυτά τα συστήματα, προκαλώντας κατάλληλες αλλαγές σε αυτά. Ωστόσο, αυτές οι επιδράσεις συνήθως δεν συνοδεύονται από μεγάλες αποκλίσεις από τον κανόνα και δεν προκαλούν σοβαρές διαταραχές στις φυσιολογικές διεργασίες.

Συμβολή του Λ.Σ. Stern στην ανάπτυξη ιδεών για την ομοιόσταση

Ρώσος φυσιολόγος, Ακαδημαϊκός της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ (από το 1939). Γεννήθηκε στη Libava (Λιθουανία). Το 1903 αποφοίτησε από το Πανεπιστήμιο της Γενεύης και εργάστηκε εκεί μέχρι το 1925. Το 1925-1948 - Καθηγητής του 2ου Ιατρικού Ινστιτούτου της Μόσχας και ταυτόχρονα διευθυντής του Ινστιτούτου Φυσιολογίας της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Από το 1954 έως το 1968 ήταν υπεύθυνη του τμήματος φυσιολογίας στο Ινστιτούτο Βιοφυσικής της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ. Έργα του L.S. Τα Stern είναι αφιερωμένα στη μελέτη των χημικών θεμελίων των φυσιολογικών διεργασιών που συμβαίνουν σε διάφορα μέρη του κεντρικού νευρικού συστήματος. Μελέτησε τον ρόλο των καταλυτών στη διαδικασία της βιολογικής οξείδωσης, πρότεινε μια μέθοδο για την εισαγωγή φαρμάκων στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό στη θεραπεία ορισμένων ασθενειών.

Ταυτόχρονα με τον W. Cannon το 1929 στη Ρωσία, ο Ρώσος φυσιολόγος L.S. Αυστηρός. «Σε αντίθεση με τους απλούστερους, στους πιο σύνθετους πολυκύτταρους οργανισμούς, η ανταλλαγή με το περιβάλλον γίνεται μέσω του λεγόμενου περιβάλλοντος, από το οποίο οι μεμονωμένοι ιστοί και όργανα αντλούν το υλικό που χρειάζονται και στο οποίο εκκρίνουν τα προϊόντα του μεταβολισμού τους. Καθώς η διαφοροποίηση και η ανάπτυξη μεμονωμένων μερών του σώματος (όργανων και ιστών) πρέπει να δημιουργηθεί και να αναπτυχθεί για κάθε όργανο, κάθε ιστός έχει το δικό του άμεσο θρεπτικό μέσο, ​​η σύνθεση και οι ιδιότητες του οποίου πρέπει να αντιστοιχούν στη δομική και λειτουργική χαρακτηριστικά αυτού του οργάνου. Αυτό το άμεσο θρεπτικό ή οικείο περιβάλλον πρέπει να έχει μια ορισμένη σταθερότητα για να διασφαλίζει την κανονική λειτουργία του πλυμένου οργάνου. ... Το άμεσο θρεπτικό μέσο μεμονωμένων οργάνων και ιστών είναι το μεσοκυττάριο ή ιστικό υγρό.

L.S. Ο Stern καθιέρωσε τη σημασία για τη φυσιολογική δραστηριότητα των οργάνων και των ιστών της σταθερότητας της σύνθεσης και των ιδιοτήτων όχι μόνο του αίματος, αλλά και του υγρού των ιστών. Έδειξε την ύπαρξη ιστοαιμικών φραγμών- φυσιολογικοί φραγμοί που διαχωρίζουν αίμα και ιστούς. Αυτοί οι σχηματισμοί, κατά τη γνώμη της, αποτελούνται από τριχοειδές ενδοθήλιο, βασική μεμβράνη, συνδετικό ιστό, μεμβράνες κυτταρικής λιποπρωτεΐνης. Η επιλεκτική διαπερατότητα των φραγμών συμβάλλει στη διατήρηση της ομοιόστασης και της γνωστής εξειδίκευσης του εσωτερικού περιβάλλοντος που είναι απαραίτητο για τη φυσιολογική λειτουργία ενός συγκεκριμένου οργάνου ή ιστού. Προτεινόμενο και καλά τεκμηριωμένο από τον Λ.Σ. Η θεωρία του Stern για τους μηχανισμούς φραγμού είναι μια θεμελιωδώς νέα συνεισφορά στη μελέτη του εσωτερικού περιβάλλοντος.

Ιστοαιματική , ή αγγειακό ιστό , εμπόδιο - αυτός είναι, στην ουσία, ένας φυσιολογικός μηχανισμός που καθορίζει τη σχετική σταθερότητα της σύνθεσης και των ιδιοτήτων του ίδιου του περιβάλλοντος του οργάνου και του κυττάρου. Εκτελεί δύο σημαντικές λειτουργίες: ρυθμιστική και προστατευτική, δηλ. εξασφαλίζει τη ρύθμιση της σύνθεσης και των ιδιοτήτων του ίδιου του περιβάλλοντος του οργάνου και του κυττάρου και το προστατεύει από την πρόσληψη ουσιών από το αίμα που είναι ξένες σε αυτό το όργανο ή σε ολόκληρο τον οργανισμό.

Οι ιστοαιμικοί φραγμοί υπάρχουν σχεδόν σε όλα τα όργανα και έχουν τις κατάλληλες ονομασίες: αιματοεγκεφαλικός, αιματοφθαλμικός, αιματολαβυρινθικός, αιματολυτικός, αιματολεμφικός, αιματοπνευμονικός και αιματοπλευρικός, αιματονεφρικός, καθώς και αιματο-γοναδικός φραγμός (για παράδειγμα, αιματοβλάστης) κ.λπ.

Σύγχρονες έννοιες της ομοιόστασης

Η ιδέα της ομοιόστασης αποδείχθηκε πολύ γόνιμη και σε όλη τη διάρκεια του 20ού αιώνα. αναπτύχθηκε από πολλούς εγχώριους και ξένους επιστήμονες. Ωστόσο, μέχρι τώρα αυτή η έννοια στη βιολογική επιστήμη δεν έχει σαφή ορολογικό ορισμό. Στην επιστημονική και εκπαιδευτική βιβλιογραφία μπορεί κανείς να βρει είτε την ισοδυναμία των όρων «εσωτερικό περιβάλλον» και «ομοιόσταση», είτε διαφορετική ερμηνεία της έννοιας «ομοιόσταση».

Ρώσος φυσιολόγος, ακαδημαϊκός της Ακαδημίας Επιστημών της ΕΣΣΔ (1966), τακτικό μέλος της Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών της ΕΣΣΔ (1945). Αποφοίτησε από το Ινστιτούτο Ιατρικών Γνώσεων του Λένινγκραντ. Από το 1921 εργάστηκε στο Ινστιτούτο Εγκεφάλου υπό τη διεύθυνση του V.M. Bekhterev, το 1922-1930. στη Στρατιωτική Ιατρική Σχολή στο εργαστήριο του Ι.Π. Πάβλοβα. Το 1930-1934 Καθηγητής του Τμήματος Φυσιολογίας του Ιατρικού Ινστιτούτου Γκόρκι. Το 1934-1944 - Επικεφαλής του Τμήματος του Πανενωσιακού Ινστιτούτου Πειραματικής Ιατρικής στη Μόσχα. Το 1944-1955 εργάστηκε στο Ινστιτούτο Φυσιολογίας της Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών της ΕΣΣΔ (από το 1946 - διευθυντής). Από το 1950 - Επικεφαλής του Νευροφυσιολογικού Εργαστηρίου της Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών της ΕΣΣΔ και στη συνέχεια επικεφαλής του Τμήματος Νευροφυσιολογίας του Ινστιτούτου Κανονικής και Παθολογικής Φυσιολογίας της Ακαδημίας Ιατρικών Επιστημών της ΕΣΣΔ. Βραβευμένος με το Βραβείο Λένιν (1972). Τα κύρια έργα είναι αφιερωμένα στη μελέτη της δραστηριότητας του σώματος και ιδιαίτερα του εγκεφάλου με βάση τη θεωρία των λειτουργικών συστημάτων που αναπτύχθηκε από αυτόν. Η εφαρμογή αυτής της θεωρίας στην εξέλιξη των συναρτήσεων κατέστησε δυνατή την Π.Κ. Anokhin να διατυπώσει την έννοια της συστημογένεσης ως γενικό πρότυπο της εξελικτικής διαδικασίας.

Το εσωτερικό περιβάλλον του σώματος ολόκληρο το σύνολο των κυκλοφορούντων σωματικών υγρών ονομάζεται: αίμα, λέμφος, μεσοκυττάριο (ιστικό) υγρό, κύτταρα πλύσης και δομικοί ιστοί, που συμμετέχουν στο μεταβολισμό, στους χημικούς και φυσικούς μετασχηματισμούς. Στα συστατικά του εσωτερικού περιβάλλοντος συμπεριλαμβάνεται και το ενδοκυτταρικό υγρό (κυτοσόλιο), θεωρώντας ότι είναι άμεσα το περιβάλλον στο οποίο λαμβάνουν χώρα οι κύριες αντιδράσεις του κυτταρικού μεταβολισμού. Ο όγκος του κυτταροπλάσματος στο σώμα ενός ενήλικα είναι περίπου 30 λίτρα, ο όγκος του μεσοκυττάριου υγρού είναι περίπου 10 λίτρα και ο όγκος του αίματος και της λέμφου που καταλαμβάνουν τον ενδοαγγειακό χώρο είναι 4-5 λίτρα.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, ο όρος «ομοιόσταση» χρησιμοποιείται για να αναφερθεί στη σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος και στην ικανότητα του σώματος να το παρέχει. Η ομοιόσταση είναι μια σχετική δυναμική, κυμαινόμενη μέσα σε αυστηρά καθορισμένα όρια, τη σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος και τη σταθερότητα (σταθερότητα) των βασικών φυσιολογικών λειτουργιών του σώματος. Σε άλλες περιπτώσεις, η ομοιόσταση νοείται ως φυσιολογικές διεργασίες ή συστήματα ελέγχου που ρυθμίζουν, συντονίζουν και διορθώνουν τη ζωτική δραστηριότητα του σώματος προκειμένου να διατηρηθεί μια σταθερή κατάσταση.

Έτσι, ο ορισμός της έννοιας της ομοιόστασης προσεγγίζεται από δύο πλευρές. Από τη μια πλευρά, η ομοιόσταση θεωρείται ως μια ποσοτική και ποιοτική σταθερότητα φυσικοχημικών και βιολογικών παραμέτρων. Από την άλλη πλευρά, η ομοιόσταση ορίζεται ως ένα σύνολο μηχανισμών που διατηρούν τη σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος του σώματος.

Μια ανάλυση των ορισμών που διατίθενται στη βιολογική και βιβλιογραφία αναφοράς κατέστησε δυνατό να ξεχωρίσουμε τις πιο σημαντικές πτυχές αυτής της έννοιας και να διατυπώσουμε έναν γενικό ορισμό: η ομοιόσταση είναι μια κατάσταση σχετικής δυναμικής ισορροπίας ενός συστήματος που διατηρείται από μηχανισμούς αυτορρύθμισης. Αυτός ο ορισμός όχι μόνο περιλαμβάνει γνώση σχετικά με τη σχετικότητα της σταθερότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος, αλλά καταδεικνύει επίσης τη σημασία των ομοιοστατικών μηχανισμών των βιολογικών συστημάτων που διασφαλίζουν αυτή τη σταθερότητα.

Οι ζωτικές λειτουργίες του σώματος περιλαμβάνουν ομοιοστατικούς μηχανισμούς της πιο ποικίλης φύσης και δράσης: νευρικός, χυμικός-ορμονικός, φραγμός, έλεγχος και διατήρηση της σταθερότητας του εσωτερικού περιβάλλοντος και δράση σε διαφορετικά επίπεδα.

Η αρχή λειτουργίας των ομοιοστατικών μηχανισμών

Η αρχή λειτουργίας των ομοιοστατικών μηχανισμών που εξασφαλίζουν ρύθμιση και αυτορρύθμιση σε διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης της ζωντανής ύλης περιέγραψε ο Γ.Ν. Κασίλ. Υπάρχουν τα ακόλουθα επίπεδα ρύθμισης:

1) υπομοριακό?
2) μοριακή?
3) υποκυτταρικό?
4) κυτταρική?
5) υγρό (εσωτερικό περιβάλλον, χυμικές-ορμονικές-ιονικές σχέσεις, λειτουργίες φραγμού, ανοσία).
6) ιστός?
7) νευρικό (κεντρικοί και περιφερικοί νευρικοί μηχανισμοί, σύμπλεγμα νευρο-ορμονικού φραγμού).
8) οργανική?
9) πληθυσμός (πληθυσμοί κυττάρων, πολυκύτταροι οργανισμοί).

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη το στοιχειώδες ομοιοστατικό επίπεδο των βιολογικών συστημάτων οργανική. Μέσα στα όριά της διακρίνονται μια σειρά από άλλες: κυτταρογενετική, σωματική, οντογενετική και λειτουργική (φυσιολογική) ομοιόσταση, σωματική γενόσταση.

Κυτταρογενετική ομοιόστασηκαθώς η μορφολογική και λειτουργική προσαρμοστικότητα εκφράζει τη συνεχή αναδιάρθρωση των οργανισμών σύμφωνα με τις συνθήκες ύπαρξης. Άμεσα ή έμμεσα, οι λειτουργίες ενός τέτοιου μηχανισμού εκτελούνται από την κληρονομική συσκευή του κυττάρου (γονίδια).

Σωματική ομοιόσταση- την κατεύθυνση των συνολικών μετατοπίσεων στη λειτουργική δραστηριότητα του σώματος για τη δημιουργία της βέλτιστης σχέσης με το περιβάλλον.

Οντογενετική ομοιόσταση- αυτή είναι η ατομική ανάπτυξη του οργανισμού από το σχηματισμό ενός γεννητικού κυττάρου μέχρι το θάνατο ή τη διακοπή της ύπαρξης στην προηγούμενη ποιότητά του.

Υπό λειτουργική ομοιόστασηκατανοούν τη βέλτιστη φυσιολογική δραστηριότητα διαφόρων οργάνων, συστημάτων και ολόκληρου του οργανισμού σε συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες. Με τη σειρά του, περιλαμβάνει: μεταβολική, αναπνευστική, πεπτική, απεκκριτική, ρυθμιστική (παρέχοντας ένα βέλτιστο επίπεδο νευροχυμικής ρύθμισης υπό δεδομένες συνθήκες) και ψυχολογική ομοιόσταση.

Σωματική γονόστασηείναι ένας έλεγχος της γενετικής σταθερότητας των σωματικών κυττάρων που αποτελούν τον μεμονωμένο οργανισμό.

Είναι δυνατή η διάκριση της κυκλοφορικής, κινητικής, αισθητηριακής, ψυχοκινητικής, ψυχολογικής και ακόμη και πληροφοριακής ομοιόστασης, η οποία εξασφαλίζει τη βέλτιστη απόκριση του οργανισμού στις εισερχόμενες πληροφορίες. Ξεχωριστά, διακρίνεται ένα παθολογικό επίπεδο - ασθένειες ομοιόστασης, δηλ. διαταραχή των ομοιοστατικών μηχανισμών και των ρυθμιστικών συστημάτων.

Η αιμόσταση ως προσαρμοστικός μηχανισμός

Η αιμόσταση είναι ένα ζωτικό σύμπλεγμα πολύπλοκων αλληλένδετων διαδικασιών, αναπόσπαστο μέρος του προσαρμοστικού μηχανισμού του σώματος. Λόγω του ιδιαίτερου ρόλου του αίματος στη διατήρηση των βασικών παραμέτρων του οργανισμού, διακρίνεται ως ανεξάρτητος τύπος ομοιοστατικών αντιδράσεων.

Το κύριο συστατικό της αιμόστασης είναι ένα σύνθετο σύστημα προσαρμοστικών μηχανισμών που διασφαλίζει τη ρευστότητα του αίματος στα αγγεία και την πήξή του σε περίπτωση παραβίασης της ακεραιότητάς τους. Ωστόσο, η αιμόσταση όχι μόνο διατηρεί την υγρή κατάσταση του αίματος στα αγγεία, την αντίσταση των τοιχωμάτων των αγγείων και σταματά την αιμορραγία, αλλά επηρεάζει επίσης την αιμοδυναμική και την αγγειακή διαπερατότητα, συμμετέχει στην επούλωση των πληγών, στην ανάπτυξη φλεγμονωδών και ανοσολογικών αντιδράσεων και σχετίζεται με μη ειδική αντίσταση του οργανισμού.

Το σύστημα αιμόστασης βρίσκεται σε λειτουργική αλληλεπίδραση με το ανοσοποιητικό σύστημα. Αυτά τα δύο συστήματα αποτελούν έναν ενιαίο χυμικό αμυντικό μηχανισμό, οι λειτουργίες του οποίου συνδέονται αφενός με την καταπολέμηση της καθαρότητας του γενετικού κώδικα και την πρόληψη διαφόρων ασθενειών και αφετέρου με τη διατήρηση της υγρής κατάστασης. αίματος στο κυκλοφορικό κρεβάτι και διακοπή της αιμορραγίας σε περίπτωση παραβίασης της ακεραιότητας των αιμοφόρων αγγείων. Η λειτουργική τους δραστηριότητα ρυθμίζεται από το νευρικό και το ενδοκρινικό σύστημα.

Η παρουσία κοινών μηχανισμών «ενεργοποίησης» των αμυντικών συστημάτων του οργανισμού - ανοσοποιητικό, πηκτικό, ινωδολυτικό κ.λπ. - μας επιτρέπει να τα θεωρούμε ως ένα ενιαίο δομικά και λειτουργικά καθορισμένο σύστημα.

Τα χαρακτηριστικά του είναι: 1) η αρχή καταρράκτη της διαδοχικής συμπερίληψης και ενεργοποίησης παραγόντων μέχρι το σχηματισμό των τελικών φυσιολογικά δραστικών ουσιών: θρομβίνη, πλασμίνη, κινίνες. 2) η δυνατότητα ενεργοποίησης αυτών των συστημάτων σε οποιοδήποτε μέρος της αγγειακής κλίνης. 3) ο γενικός μηχανισμός για την ενεργοποίηση συστημάτων. 4) ανατροφοδότηση στον μηχανισμό αλληλεπίδρασης αυτών των συστημάτων. 5) η ύπαρξη κοινών αναστολέων.

Η διασφάλιση της αξιοπιστίας της λειτουργίας του συστήματος αιμόστασης, καθώς και άλλων βιολογικών συστημάτων, πραγματοποιείται σύμφωνα με τη γενική αρχή της αξιοπιστίας. Αυτό σημαίνει ότι η αξιοπιστία του συστήματος επιτυγχάνεται με τον πλεονασμό των στοιχείων ελέγχου και τη δυναμική τους αλληλεπίδραση, την επανάληψη των λειτουργιών ή την εναλλαξιμότητα των στοιχείων ελέγχου με τέλεια γρήγορη επιστροφή στην προηγούμενη κατάσταση, την ικανότητα για δυναμική αυτοοργάνωση και την αναζήτηση σταθερού πολιτείες.

Κυκλοφορία υγρού μεταξύ των χώρων των κυττάρων και των ιστών, καθώς και του αίματος και των λεμφικών αγγείων

Κυτταρική ομοιόσταση

Την πιο σημαντική θέση στην αυτορρύθμιση και τη διατήρηση της ομοιόστασης κατέχει η κυτταρική ομοιόσταση. Λέγεται επίσης αυτορρύθμιση των κυττάρων.

Ούτε το ορμονικό ούτε το νευρικό σύστημα είναι θεμελιωδώς ικανά να αντιμετωπίσουν το έργο της διατήρησης της σταθερότητας της σύνθεσης του κυτταροπλάσματος ενός μεμονωμένου κυττάρου. Κάθε κύτταρο ενός πολυκύτταρου οργανισμού έχει τον δικό του μηχανισμό αυτορρύθμισης των διεργασιών στο κυτταρόπλασμα.

Η ηγετική θέση σε αυτή τη ρύθμιση ανήκει στην εξωτερική κυτταροπλασματική μεμβράνη. Εξασφαλίζει τη μετάδοση χημικών σημάτων από και προς την κυψέλη, αλλάζοντας τη διαπερατότητά της, συμμετέχει στη ρύθμιση της ηλεκτρολυτικής σύστασης της κυψέλης και λειτουργεί ως βιολογικές «αντλίες».

Ομοιοστάτες και τεχνικά μοντέλα ομοιοστατικών διεργασιών

Τις τελευταίες δεκαετίες, το πρόβλημα της ομοιόστασης έχει εξεταστεί από τη σκοπιά της κυβερνητικής - της επιστήμης του σκόπιμου και βέλτιστου ελέγχου πολύπλοκων διεργασιών. Βιολογικά συστήματα όπως κύτταρα, εγκέφαλοι, οργανισμοί, πληθυσμοί, οικοσυστήματα λειτουργούν σύμφωνα με τους ίδιους νόμους.

Ludwig von Bertalanffy (1901–1972) Αυστριακός θεωρητικός βιολόγος, δημιουργός της «γενικής θεωρίας συστημάτων». Από το 1949 εργάστηκε στις ΗΠΑ και στον Καναδά. Προσεγγίζοντας τα βιολογικά αντικείμενα ως οργανωμένα δυναμικά συστήματα, ο Bertalanffy έδωσε μια λεπτομερή ανάλυση των αντιφάσεων μεταξύ μηχανισμού και βιταλισμού, της εμφάνισης και ανάπτυξης ιδεών για την ακεραιότητα του οργανισμού και, με βάση το τελευταίο, του σχηματισμού συστημικών εννοιών στη βιολογία. Ο Bertalanffy είναι υπεύθυνος για μια σειρά προσπαθειών εφαρμογής μιας «οργανιστικής» προσέγγισης (δηλαδή, μιας προσέγγισης από την άποψη της ακεραιότητας) στη μελέτη της αναπνοής των ιστών και της σχέσης μεταξύ μεταβολισμού και ανάπτυξης στα ζώα. Η μέθοδος που πρότεινε ο επιστήμονας για την ανάλυση των συστημάτων ανοικτών ισοτελικών (με στόχο έναν στόχο) κατέστησε δυνατή την ευρεία χρήση των ιδεών της θερμοδυναμικής, της κυβερνητικής και της φυσικής χημείας στη βιολογία. Οι ιδέες του έχουν βρει εφαρμογή στην ιατρική, την ψυχιατρική και άλλους εφαρμοσμένους κλάδους. Όντας ένας από τους πρωτοπόρους της συστημικής προσέγγισης, ο επιστήμονας πρότεινε την πρώτη γενικευμένη έννοια του συστήματος στη σύγχρονη επιστήμη, τα καθήκοντα της οποίας είναι να αναπτύξει μια μαθηματική συσκευή για την περιγραφή διαφορετικών τύπων συστημάτων, να καθορίσει τον ισομορφισμό των νόμων σε διάφορους τομείς γνώση και αναζήτηση μέσων ολοκλήρωσης της επιστήμης («General Systems Theory», 1968). Αυτά τα καθήκοντα, ωστόσο, έχουν πραγματοποιηθεί μόνο σε σχέση με ορισμένους τύπους ανοιχτών βιολογικών συστημάτων.

Ο θεμελιωτής της θεωρίας του ελέγχου στα ζωντανά αντικείμενα είναι ο N. Wiener. Η βάση των ιδεών του είναι η αρχή της αυτορρύθμισης - αυτόματη διατήρηση της σταθερότητας ή αλλαγής σύμφωνα με τον απαιτούμενο νόμο της ρυθμιζόμενης παραμέτρου. Ωστόσο, πολύ πριν από τους N. Wiener και W. Kennon, η ιδέα του αυτόματου ελέγχου εκφράστηκε από τον I.M. Sechenov: «... στο σώμα του ζώου, οι ρυθμιστές μπορούν να είναι μόνο αυτόματοι, δηλ. να τεθούν σε εφαρμογή λόγω αλλαγμένων συνθηκών στην κατάσταση ή την πορεία του μηχανήματος (οργανισμού) και να αναπτύξουν δραστηριότητες με τις οποίες εξαλείφονται αυτές οι ανωμαλίες. Σε αυτή τη φράση, υπάρχει μια ένδειξη της ανάγκης τόσο για άμεσες όσο και για ανατροφοδοτούμενες σχέσεις που αποτελούν τη βάση της αυτορρύθμισης.

Η ιδέα της αυτορρύθμισης στα βιολογικά συστήματα εμβαθύνθηκε και αναπτύχθηκε από τον L. Bertalanffy, ο οποίος κατανοούσε ένα βιολογικό σύστημα ως «ένα διατεταγμένο σύνολο διασυνδεδεμένων στοιχείων». Εξέτασε επίσης τον γενικό βιοφυσικό μηχανισμό της ομοιόστασης στο πλαίσιο των ανοιχτών συστημάτων. Με βάση τις θεωρητικές ιδέες του L. Bertalanffy στη βιολογία, έχει αναπτυχθεί μια νέα κατεύθυνση, που ονομάζεται συστημική προσέγγιση. Τις απόψεις του L. Bertalanffy μοιράστηκε ο V.N. Novoseltsev, ο οποίος παρουσίασε το πρόβλημα της ομοιόστασης ως πρόβλημα ελέγχου των ροών ουσιών και ενέργειας που ένα ανοιχτό σύστημα ανταλλάσσει με το περιβάλλον.

Η πρώτη προσπάθεια μοντελοποίησης της ομοιόστασης και καθιέρωση πιθανών μηχανισμών για τον έλεγχό της ανήκει στον W.R. Ashby. Σχεδίασε μια τεχνητή αυτορυθμιζόμενη συσκευή που ονομάζεται «homeostat». Ομοιοστάτης U.R. Το Ashby ήταν ένα σύστημα ποτενσιομετρικών κυκλωμάτων και αναπαρήγαγε μόνο τις λειτουργικές πτυχές του φαινομένου. Αυτό το μοντέλο δεν θα μπορούσε να αντικατοπτρίζει επαρκώς την ουσία των διεργασιών που διέπουν την ομοιόσταση.

Το επόμενο βήμα στην ανάπτυξη της ομοιοστατικής έγινε από τον S. Beer, ο οποίος επεσήμανε δύο νέα θεμελιώδη σημεία: την ιεραρχική αρχή της κατασκευής ομοιοστατικών συστημάτων για τη διαχείριση πολύπλοκων αντικειμένων και την αρχή της επιβιωσιμότητας. Ο S. Beer προσπάθησε να εφαρμόσει ορισμένες ομοιοστατικές αρχές στην πρακτική ανάπτυξη οργανωμένων συστημάτων ελέγχου, αποκάλυψε ορισμένες κυβερνητικές αναλογίες μεταξύ ενός ζωντανού συστήματος και της πολύπλοκης παραγωγής.

Ένα ποιοτικά νέο στάδιο στην ανάπτυξη αυτής της κατεύθυνσης ήρθε μετά τη δημιουργία ενός επίσημου μοντέλου ομοιοστάτη από τον Yu.M. Γκόρσκι. Οι απόψεις του διαμορφώθηκαν υπό την επίδραση των επιστημονικών ιδεών του G. Selye, ο οποίος υποστήριξε ότι «... αν είναι δυνατόν να συμπεριληφθούν αντιφάσεις σε μοντέλα που αντικατοπτρίζουν το έργο των ζωντανών συστημάτων, και ταυτόχρονα να κατανοήσουμε γιατί η φύση, δημιουργώντας ζωντανά πράγματα, πήγε με αυτόν τον τρόπο, αυτό θα είναι μια νέα ανακάλυψη στα μυστικά του ζωντανού με εξαιρετική πρακτική απόδοση.

Φυσιολογική ομοιόσταση

Η φυσιολογική ομοιόσταση διατηρείται από το αυτόνομο και σωματικό νευρικό σύστημα, ένα σύμπλεγμα χυμικών-ορμονικών και ιοντικών μηχανισμών που συνθέτουν το φυσικοχημικό σύστημα του σώματος, καθώς και τη συμπεριφορά, στην οποία ο ρόλος τόσο των κληρονομικών μορφών όσο και της επίκτητης ατομικής εμπειρίας είναι υπέροχο.

Η ιδέα του πρωταγωνιστικού ρόλου του αυτόνομου νευρικού συστήματος, ιδιαίτερα του συμπαθοεπινεφριδιακού τμήματός του, αναπτύχθηκε στα έργα των E. Gelgorn, B.R. Hess, W. Kennon, L.A. Ορμπέλη, Α.Γ. Ginetsinsky και άλλοι Ο οργανωτικός ρόλος του νευρικού μηχανισμού (η αρχή του νευρισμού) βρίσκεται κάτω από τη ρωσική φυσιολογική σχολή του I.P. Πάβλοβα, Ι.Μ. Sechenov, A.D. Σπεράνσκι.

Οι χιούμορ-ορμονικές θεωρίες (η αρχή του χιουμοραλισμού) αναπτύχθηκαν στο εξωτερικό στα έργα των G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherrington και άλλων. Οι Ρώσοι επιστήμονες I.P. Razenkov και L.S. Αυστηρός.

Το συσσωρευμένο κολοσσιαίο πραγματικό υλικό που περιγράφει διάφορες εκδηλώσεις ομοιόστασης σε ζωντανά, τεχνικά, κοινωνικά και οικολογικά συστήματα απαιτεί μελέτη και εξέταση από μια ενοποιημένη μεθοδολογική σκοπιά. Η ενοποιητική θεωρία που μπόρεσε να συνδυάσει όλες τις διαφορετικές προσεγγίσεις για την κατανόηση των μηχανισμών και των εκδηλώσεων της ομοιόστασης ήταν θεωρία λειτουργικών συστημάτωνδημιουργήθηκε από την Π.Κ. Ανόχιν. Στις απόψεις του, ο επιστήμονας βασίστηκε στις ιδέες του N. Wiener σχετικά με τα συστήματα αυτοοργάνωσης.

Η σύγχρονη επιστημονική γνώση για την ομοιόσταση ολόκληρου του οργανισμού βασίζεται στην κατανόησή της ως μια φιλική και συντονισμένη αυτορυθμιζόμενη δραστηριότητα διαφόρων λειτουργικών συστημάτων, που χαρακτηρίζεται από ποσοτικές και ποιοτικές αλλαγές στις παραμέτρους τους κατά τη διάρκεια φυσιολογικών, φυσικών και χημικών διεργασιών.

Ο μηχανισμός διατήρησης της ομοιόστασης μοιάζει με εκκρεμές (ζυγαριά). Καταρχήν το κυτταρόπλασμα του κυττάρου θα πρέπει να έχει σταθερή σύσταση – ομοιόσταση του 1ου σταδίου (βλ. διάγραμμα). Αυτό παρέχεται από τους μηχανισμούς ομοιόστασης του 2ου σταδίου - κυκλοφορούντα υγρά, το εσωτερικό περιβάλλον. Με τη σειρά τους, η ομοιόστασή τους συνδέεται με φυτικά συστήματα για τη σταθεροποίηση της σύνθεσης εισερχόμενων ουσιών, υγρών και αερίων και την απελευθέρωση τελικών προϊόντων του μεταβολισμού - στάδιο 3. Έτσι, η θερμοκρασία, η περιεκτικότητα σε νερό και οι συγκεντρώσεις ηλεκτρολυτών, οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα και η ποσότητα των θρεπτικών συστατικών διατηρείται σε σχετικά σταθερό επίπεδο.και αποβάλλονται μεταβολικά προϊόντα.

Το τέταρτο βήμα για τη διατήρηση της ομοιόστασης είναι η συμπεριφορά. Εκτός από τις πρόσφορες αντιδράσεις, περιλαμβάνει συναισθήματα, κίνητρα, μνήμη και σκέψη. Το τέταρτο στάδιο αλληλεπιδρά ενεργά με το προηγούμενο, βασίζεται σε αυτό και το επηρεάζει. Στα ζώα, η συμπεριφορά εκφράζεται στην επιλογή της τροφής, των χώρων τροφοδοσίας, των τόπων φωλεοποίησης, των καθημερινών και εποχιακών μεταναστεύσεων κ.λπ., η ουσία των οποίων είναι η επιθυμία για ειρήνη, η αποκατάσταση της διαταραγμένης ισορροπίας.

Άρα η ομοιόσταση είναι:

1) η κατάσταση του εσωτερικού περιβάλλοντος και οι ιδιότητές του.
2) ένα σύνολο αντιδράσεων και διαδικασιών που διατηρούν τη σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος.
3) την ικανότητα του οργανισμού να αντιστέκεται στις αλλαγές στο περιβάλλον.
4) η προϋπόθεση για την ύπαρξη, την ελευθερία και την ανεξαρτησία της ζωής: «Η σταθερότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος είναι η προϋπόθεση για μια ελεύθερη ζωή» (K. Bernard).

Δεδομένου ότι η έννοια της ομοιόστασης είναι βασική στη βιολογία, θα πρέπει να αναφέρεται κατά τη μελέτη όλων των σχολικών μαθημάτων: «Βοτανική», «Ζωολογία», «Γενική Βιολογία», «Οικολογία». Αλλά, φυσικά, η κύρια προσοχή πρέπει να δοθεί στην αποκάλυψη αυτής της έννοιας στο μάθημα «Ο άνθρωπος και η υγεία του». Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα θεμάτων που μπορούν να μελετηθούν χρησιμοποιώντας τα υλικά του άρθρου. «Όργανα. Συστήματα οργάνων, ο οργανισμός στο σύνολό του. «Νευρική και χυμική ρύθμιση λειτουργιών στο σώμα». «Το εσωτερικό περιβάλλον του σώματος. Αίμα, λέμφος, υγρό ιστού. Σύνθεση και ιδιότητες του αίματος. "Κυκλοφορία". "Αναπνοή". Ο μεταβολισμός ως η κύρια λειτουργία του σώματος. "Απομόνωση". «Θερμορύθμιση».