Trong cuốn sách Trí tuệ của cơ thể, ông đề xuất thuật ngữ này làm tên cho "các quá trình sinh lý phối hợp duy trì hầu hết các trạng thái ổn định của cơ thể." Sau đó, thuật ngữ này mở rộng đến khả năng duy trì động tính ổn định của trạng thái bên trong của bất kỳ hệ thống mở nào. Tuy nhiên, ý tưởng về sự ổn định của môi trường bên trong đã được nhà khoa học người Pháp Claude Bernard hình thành vào năm 1878.

Thông tin chung

Thuật ngữ "cân bằng nội môi" thường được sử dụng nhiều nhất trong sinh học. Các sinh vật đa bào cần duy trì môi trường bên trong ổn định để tồn tại. Nhiều nhà sinh thái học tin chắc rằng nguyên tắc này cũng áp dụng được cho môi trường bên ngoài. Nếu hệ thống không thể khôi phục lại sự cân bằng, cuối cùng nó có thể ngừng hoạt động.

Các hệ thống phức tạp - chẳng hạn như cơ thể con người - phải có sự cân bằng nội môi để duy trì sự ổn định và tồn tại. Những hệ thống này không chỉ phải nỗ lực để tồn tại mà còn phải thích ứng với những thay đổi và phát triển của môi trường.

Tính chất của cân bằng nội môi

Hệ thống cân bằng nội môi có các đặc tính sau:

• Sự bất ổn hệ thống: kiểm tra cách thích ứng tốt nhất.
• Phấn đấu để cân bằng: Toàn bộ tổ chức bên trong, cấu trúc và chức năng của hệ thống góp phần duy trì sự cân bằng.
• Không thể đoán trước: Kết quả của một hành động nhất định thường có thể khác với những gì được mong đợi.

• Điều hòa lượng vi chất dinh dưỡng và nước trong cơ thể - điều hòa thẩm thấu. Thực hiện ở thận.
• Loại bỏ các chất thải từ quá trình trao đổi chất - bài tiết. Nó được thực hiện bởi các cơ quan ngoại tiết - thận, phổi, tuyến mồ hôi và đường tiêu hóa.
• Điều hòa nhiệt độ cơ thể. Hạ nhiệt độ thông qua đổ mồ hôi, các phản ứng điều nhiệt khác nhau.
• Điều hòa nồng độ glucose trong máu. Chủ yếu được thực hiện bởi gan, insulin và glucagon do tuyến tụy tiết ra.

Điều quan trọng cần lưu ý là mặc dù cơ thể ở trạng thái cân bằng nhưng trạng thái sinh lý của nó có thể rất năng động. Nhiều sinh vật biểu hiện những thay đổi nội sinh dưới dạng nhịp sinh học, nhịp siêu âm và nhịp hồng ngoại. Như vậy, ngay cả khi ở trạng thái cân bằng nội môi, nhiệt độ cơ thể, huyết áp, nhịp tim và hầu hết các chỉ số trao đổi chất không phải lúc nào cũng ở mức không đổi mà thay đổi theo thời gian.

Cơ chế cân bằng nội môi: phản hồi

Khi có sự thay đổi về các biến xảy ra, có hai loại phản hồi chính mà hệ thống phản hồi:

1. Phản hồi tiêu cực, được thể hiện dưới dạng phản ứng trong đó hệ thống phản ứng theo cách đảo ngược hướng thay đổi. Vì phản hồi phục vụ cho việc duy trì tính ổn định của hệ thống nên nó cho phép duy trì cân bằng nội môi.
   • Ví dụ, khi nồng độ carbon dioxide trong cơ thể con người tăng lên, tín hiệu sẽ đến phổi để tăng cường hoạt động và thở ra nhiều carbon dioxide hơn.
   • Điều chỉnh nhiệt độ là một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực. Khi nhiệt độ cơ thể tăng (hoặc giảm), cơ quan thụ cảm nhiệt ở da và vùng dưới đồi ghi lại sự thay đổi, kích hoạt tín hiệu từ não. Ngược lại, tín hiệu này gây ra phản ứng - giảm nhiệt độ (hoặc tăng).
2. Phản hồi tích cực, được thể hiện bằng sự thay đổi ngày càng tăng của một biến. Nó có tác dụng gây mất ổn định và do đó không dẫn đến cân bằng nội môi. Phản hồi tích cực ít phổ biến hơn trong các hệ thống tự nhiên, nhưng nó cũng có những công dụng riêng.
   • Ví dụ, ở dây thần kinh, một điện thế ngưỡng sẽ tạo ra một điện thế hoạt động lớn hơn nhiều. Sự đông máu và các sự kiện khi sinh có thể được coi là những ví dụ khác về phản hồi tích cực.

Hệ thống ổn định đòi hỏi sự kết hợp của cả hai loại phản hồi. Trong khi phản hồi tiêu cực cho phép quay trở lại trạng thái cân bằng nội môi, thì phản hồi tích cực được sử dụng để chuyển sang trạng thái cân bằng nội môi hoàn toàn mới (và có lẽ ít mong muốn hơn), một tình huống được gọi là “khả năng di căn”. Những thay đổi thảm khốc như vậy có thể xảy ra, ví dụ, với sự gia tăng chất dinh dưỡng ở các dòng sông nước trong, dẫn đến trạng thái cân bằng nội môi của hiện tượng phú dưỡng cao (tảo phát triển quá mức ở lòng sông) và độ đục.

Cân bằng nội môi sinh thái

Trong các hệ sinh thái bị xáo trộn, hay các quần xã sinh vật cận cao nguyên - chẳng hạn như đảo Krakatoa, sau một vụ phun trào núi lửa lớn - trạng thái cân bằng nội môi của hệ sinh thái đỉnh cao rừng trước đó đã bị phá hủy, cũng như toàn bộ sự sống trên hòn đảo đó. Krakatoa, trong những năm sau vụ phun trào, đã trải qua một chuỗi thay đổi sinh thái trong đó các loài thực vật và động vật mới nối tiếp nhau, dẫn đến sự đa dạng sinh học và kết quả là quần xã đạt đến đỉnh cao. Diễn thế sinh thái ở Krakatoa diễn ra theo nhiều giai đoạn. Chuỗi liên tiếp hoàn chỉnh dẫn đến cao trào được gọi là preseria. Trong ví dụ về Krakatoa, hòn đảo đã phát triển một cộng đồng đỉnh cao với 8.000 loài khác nhau được ghi nhận vào năm 2012, một trăm năm sau khi vụ phun trào phá hủy sự sống trên đó. Dữ liệu xác nhận rằng tình trạng này vẫn ở trạng thái cân bằng nội môi trong một thời gian, với sự xuất hiện của các loài mới rất nhanh dẫn đến sự biến mất nhanh chóng của các loài cũ.

Trường hợp của Krakatoa và các hệ sinh thái bị xáo trộn hoặc nguyên vẹn khác cho thấy sự xâm chiếm ban đầu của các loài tiên phong xảy ra thông qua các chiến lược sinh sản phản hồi tích cực trong đó các loài phân tán, sinh ra càng nhiều con cái càng tốt, nhưng ít đầu tư vào sự thành công của mỗi cá thể. . Ở những loài như vậy có sự phát triển nhanh chóng và sự sụp đổ cũng nhanh chóng không kém (ví dụ, do một trận dịch). Khi một hệ sinh thái đạt đến đỉnh cao, những loài như vậy được thay thế bằng những loài đạt đến đỉnh cao phức tạp hơn, thông qua phản hồi tiêu cực, thích nghi với các điều kiện cụ thể của môi trường của chúng. Những loài này được kiểm soát cẩn thận bởi khả năng mang theo tiềm năng của hệ sinh thái và tuân theo một chiến lược khác - sinh ra ít con hơn, thành công trong sinh sản được đầu tư nhiều năng lượng hơn vào môi trường vi mô của ổ sinh thái cụ thể của nó.

Sự phát triển bắt đầu từ cộng đồng tiên phong và kết thúc bằng cộng đồng đỉnh cao. Cộng đồng đỉnh cao này hình thành khi hệ thực vật và động vật cân bằng với môi trường địa phương.

Các hệ sinh thái như vậy hình thành các hệ thống dị thể, trong đó cân bằng nội môi ở một cấp độ góp phần vào quá trình cân bằng nội môi ở một cấp độ phức tạp khác. Ví dụ, việc rụng lá ở một cây nhiệt đới trưởng thành sẽ tạo không gian cho sự phát triển mới và làm đất đai màu mỡ hơn. Tương tự, cây nhiệt đới làm giảm khả năng tiếp cận ánh sáng ở các tầng thấp hơn và giúp ngăn chặn sự xâm lấn của các loài khác. Nhưng cây cũng rụng xuống đất và sự phát triển của rừng phụ thuộc vào sự thay đổi liên tục của cây và chu trình dinh dưỡng được thực hiện bởi vi khuẩn, côn trùng và nấm. Tương tự, những khu rừng như vậy góp phần vào các quá trình sinh thái như điều hòa vi khí hậu hoặc chu trình thủy văn của một hệ sinh thái và một số hệ sinh thái khác nhau có thể tương tác với nhau để duy trì cân bằng nội môi của hệ thống thoát nước sông trong một khu vực sinh học. Sự biến đổi vùng sinh học cũng đóng một vai trò trong sự ổn định cân bằng nội môi của vùng sinh học hoặc quần xã.

Cân bằng nội môi sinh học

Cân bằng nội môi hoạt động như một đặc điểm cơ bản của sinh vật sống và được hiểu là duy trì môi trường bên trong trong giới hạn chấp nhận được.

Môi trường bên trong cơ thể bao gồm các chất dịch cơ thể - huyết tương, bạch huyết, chất nội bào và dịch não tủy. Duy trì sự ổn định của các chất lỏng này là rất quan trọng đối với sinh vật, nếu không có nó sẽ dẫn đến hư hỏng vật liệu di truyền.

Cân bằng nội môi trong cơ thể con người

Có nhiều yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến khả năng hỗ trợ sự sống của chất dịch cơ thể. Chúng bao gồm các thông số như nhiệt độ, độ mặn, độ axit và nồng độ chất dinh dưỡng - glucose, các ion khác nhau, oxy và chất thải - carbon dioxide và nước tiểu. Vì các thông số này ảnh hưởng đến các phản ứng hóa học giúp cơ thể tồn tại nên có các cơ chế sinh lý tích hợp để duy trì chúng ở mức cần thiết.

Cân bằng nội môi không thể được coi là nguyên nhân của những quá trình thích ứng vô thức này. Nó nên được coi là một đặc điểm chung của nhiều quá trình bình thường diễn ra cùng nhau chứ không phải là nguyên nhân gốc rễ của chúng. Hơn nữa, có nhiều hiện tượng sinh học không phù hợp với mô hình này - ví dụ như quá trình đồng hóa.

Các khu vực khác

Khái niệm “cân bằng nội môi” cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khác.

Một chuyên gia tính toán có thể nói về nguy cơ cân bằng nội môi, chẳng hạn, những người có phanh chống dính trên ô tô của họ không an toàn hơn những người không trang bị, bởi vì những người này vô thức bù đắp cho chiếc ô tô an toàn hơn bằng cách lái xe mạo hiểm hơn. Điều này xảy ra vì một số cơ chế kìm hãm - ví dụ như sự sợ hãi - ngừng hoạt động.

Các nhà xã hội học và tâm lý học có thể nói về cân bằng nội môi căng thẳng- mong muốn của một cộng đồng hoặc cá nhân duy trì ở một mức độ căng thẳng nhất định, thường gây ra căng thẳng một cách giả tạo nếu mức độ căng thẳng “tự nhiên” không đủ.

Ví dụ

• Điều chỉnh nhiệt
  • Run cơ xương có thể bắt đầu nếu nhiệt độ cơ thể quá thấp.
  • Một loại sinh nhiệt khác liên quan đến sự phân hủy chất béo để tạo ra nhiệt.
  • Đổ mồ hôi làm mát cơ thể thông qua sự bay hơi.
• Quy định hóa học
  • Tuyến tụy tiết ra insulin và glucagon để kiểm soát lượng đường trong máu.
  • Phổi nhận oxy và thải ra carbon dioxide.
  • Thận sản xuất nước tiểu và điều chỉnh lượng nước cũng như một số ion trong cơ thể.

Nhiều cơ quan trong số này được điều khiển bởi các hormone từ trục vùng dưới đồi-tuyến yên.

Xem thêm

Quỹ Wikimedia. 2010.

từ đồng nghĩa:

Xem “Homeostatic” là gì trong các từ điển khác:

Cân bằng nội môi... Sách tham khảo từ điển chính tả

cân bằng nội môi- Nguyên tắc chung về khả năng tự điều chỉnh của cơ thể sống. Perls nhấn mạnh mạnh mẽ tầm quan trọng của khái niệm này trong tác phẩm Phương pháp tiếp cận Gestalt và Nhân chứng tận mắt đối với trị liệu của ông. Từ điển tâm lý và tâm thần giải thích ngắn gọn. Ed. igisheva. 2008... Bách khoa toàn thư tâm lý lớn

Cân bằng nội môi (từ tiếng Hy Lạp tương tự, giống hệt và trạng thái), khả năng của cơ thể để duy trì các thông số và sinh lý của nó. hàm trong định nghĩa phạm vi dựa trên sự ổn định nội bộ. môi trường của cơ thể liên quan đến những ảnh hưởng đáng lo ngại... Bách khoa toàn thư triết học

- (từ tiếng Hy Lạp homoios giống nhau, tương tự và tiếng Hy Lạp ứ bất động, đứng), cân bằng nội môi, khả năng của một sinh vật hoặc hệ thống sinh vật duy trì sự cân bằng ổn định (động) trong việc thay đổi điều kiện môi trường. Cân bằng nội môi trong dân số.... Từ điển sinh thái

Cân bằng nội môi (từ homeo... và tiếng Hy Lạp ứ bất động, trạng thái), khả năng sinh học. hệ thống chống lại sự thay đổi và duy trì tính năng động. đề cập đến sự ổn định của thành phần và tính chất. Thuật ngữ "G." được đề xuất bởi W. Kennon vào năm 1929 để mô tả các trạng thái... Từ điển bách khoa sinh học

Cân bằng nội môi là một quá trình tự điều chỉnh trong đó tất cả các hệ thống sinh học cố gắng duy trì sự ổn định trong thời gian thích nghi với các điều kiện nhất định tối ưu cho sự sống còn. Bất kỳ hệ thống nào, ở trạng thái cân bằng động, đều cố gắng đạt được trạng thái ổn định chống lại các yếu tố và kích thích bên ngoài.

Khái niệm cân bằng nội môi

Tất cả các hệ thống cơ thể phải làm việc cùng nhau để duy trì cân bằng nội môi thích hợp trong cơ thể. Cân bằng nội môi là sự điều chỉnh các chỉ số trong cơ thể như nhiệt độ, hàm lượng nước và nồng độ carbon dioxide. Ví dụ, bệnh tiểu đường là tình trạng cơ thể không thể điều chỉnh lượng đường trong máu.

Cân bằng nội môi là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả sự tồn tại của các sinh vật trong hệ sinh thái và mô tả hoạt động thành công của các tế bào trong sinh vật. Các sinh vật và quần thể có thể duy trì cân bằng nội môi bằng cách duy trì mức độ sinh và tử vong ổn định.

Nhận xét

Phản hồi là một quá trình xảy ra khi các hệ thống của cơ thể cần được hoạt động chậm lại hoặc dừng hoàn toàn. Khi một người ăn, thức ăn đi vào dạ dày và quá trình tiêu hóa bắt đầu. Dạ dày không nên hoạt động giữa các bữa ăn. Hệ thống tiêu hóa hoạt động với một loạt các hormone và xung thần kinh để ngăn chặn và bắt đầu sản xuất dịch tiết axit trong dạ dày.

Một ví dụ khác về phản hồi tiêu cực có thể được quan sát thấy trong trường hợp nhiệt độ cơ thể tăng lên. Sự điều hòa cân bằng nội môi được thể hiện bằng việc đổ mồ hôi, phản ứng bảo vệ của cơ thể trước tình trạng quá nóng. Do đó, quá trình tăng nhiệt độ dừng lại và vấn đề quá nhiệt được vô hiệu hóa. Trong trường hợp hạ thân nhiệt, cơ thể cũng thực hiện một số biện pháp để làm ấm.

Duy trì cân bằng nội bộ

Cân bằng nội môi có thể được định nghĩa là một đặc tính của một sinh vật hoặc hệ thống giúp nó duy trì các thông số nhất định trong phạm vi giá trị bình thường. Đó là chìa khóa của cuộc sống và sự cân bằng không đúng cách trong việc duy trì cân bằng nội môi có thể dẫn đến các bệnh như tăng huyết áp và tiểu đường.

Cân bằng nội môi là một yếu tố quan trọng để hiểu cách cơ thể con người hoạt động. Định nghĩa chính thức này mô tả một hệ thống điều chỉnh môi trường bên trong của nó và cố gắng duy trì sự ổn định và đều đặn của tất cả các quá trình xảy ra trong cơ thể.

Điều hòa cân bằng nội môi: nhiệt độ cơ thể

Việc kiểm soát nhiệt độ cơ thể ở người là một ví dụ điển hình về cân bằng nội môi trong hệ thống sinh học. Khi một người khỏe mạnh, nhiệt độ cơ thể của họ dao động ở khoảng +37°C, nhưng nhiều yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến giá trị này, bao gồm hormone, tốc độ trao đổi chất và các bệnh khác nhau gây sốt.

Trong cơ thể, việc điều chỉnh nhiệt độ được kiểm soát ở một phần của não gọi là vùng dưới đồi. Thông qua dòng máu, các tín hiệu về các chỉ số nhiệt độ được nhận đến não, cũng như kết quả dữ liệu về nhịp hô hấp, lượng đường trong máu và quá trình trao đổi chất được phân tích. Mất nhiệt trong cơ thể con người cũng góp phần làm giảm hoạt động.

Cân bằng nước-muối

Một người uống bao nhiêu nước thì cơ thể cũng không phồng lên như quả bóng, cũng không co lại như trái nho nếu uống ít. Có lẽ ai đó đã nghĩ đến điều này ít nhất một lần. Bằng cách này hay cách khác, cơ thể biết lượng chất lỏng cần được giữ lại để duy trì mức mong muốn.

Nồng độ muối và glucose (đường) trong cơ thể được duy trì ở mức không đổi (trong trường hợp không có các yếu tố tiêu cực), lượng máu trong cơ thể khoảng 5 lít.

Điều chỉnh lượng đường trong máu

Glucose là một loại đường được tìm thấy trong máu. Cơ thể con người phải duy trì mức glucose thích hợp để duy trì sức khỏe. Khi nồng độ glucose trở nên quá cao, tuyến tụy sẽ sản xuất ra hormone insulin.

Nếu lượng đường trong máu giảm xuống quá thấp, gan sẽ chuyển đổi glycogen trong máu, do đó làm tăng lượng đường. Khi vi khuẩn hoặc vi rút gây bệnh xâm nhập vào cơ thể, nó bắt đầu chống lại sự nhiễm trùng trước khi các yếu tố gây bệnh có thể dẫn đến bất kỳ vấn đề sức khỏe nào.

Huyết áp được kiểm soát

Duy trì huyết áp khỏe mạnh cũng là một ví dụ về cân bằng nội môi. Tim có thể cảm nhận được những thay đổi về huyết áp và gửi tín hiệu đến não để xử lý. Sau đó, não sẽ gửi tín hiệu trở lại tim kèm theo hướng dẫn cách phản ứng chính xác. Nếu huyết áp của bạn quá cao, nó cần phải được hạ xuống.

Cân bằng nội môi đạt được như thế nào?

Cơ thể con người điều chỉnh tất cả các hệ thống, cơ quan và bù đắp cho những thay đổi của môi trường như thế nào? Điều này là do sự hiện diện của nhiều cảm biến tự nhiên theo dõi nhiệt độ, thành phần muối trong máu, huyết áp và nhiều thông số khác. Những máy dò này gửi tín hiệu đến não, trung tâm điều khiển chính, nếu một số giá trị nhất định đi chệch khỏi định mức. Sau đó, các biện pháp đền bù được đưa ra để khôi phục trạng thái bình thường.

Duy trì cân bằng nội môi là vô cùng quan trọng đối với cơ thể. Cơ thể con người chứa một lượng hóa chất nhất định được gọi là axit và kiềm, sự cân bằng chính xác của chúng là cần thiết cho hoạt động tối ưu của tất cả các cơ quan và hệ thống của cơ thể. Mức độ canxi trong máu phải được duy trì ở mức thích hợp. Vì hơi thở là không tự chủ nên hệ thống thần kinh đảm bảo cơ thể nhận được lượng oxy cần thiết. Khi chất độc xâm nhập vào máu của bạn, chúng sẽ phá vỡ cân bằng nội môi của cơ thể. Cơ thể con người phản ứng với chứng rối loạn này thông qua hệ thống tiết niệu.

Điều quan trọng cần nhấn mạnh là cân bằng nội môi của cơ thể sẽ tự động hoạt động nếu hệ thống hoạt động bình thường. Ví dụ, phản ứng với nhiệt - da chuyển sang màu đỏ vì các mạch máu nhỏ tự động giãn ra. Run rẩy là một phản ứng với sự làm mát. Như vậy, cân bằng nội môi không phải là tập hợp các cơ quan mà là sự tổng hợp và cân bằng các chức năng của cơ thể. Cùng nhau, điều này cho phép bạn duy trì toàn bộ cơ thể ở trạng thái ổn định.

Cân bằng nội môi - duy trì môi trường bên trong cơ thể

Thế giới xung quanh chúng ta không ngừng thay đổi. Những cơn gió mùa đông buộc chúng ta phải mặc quần áo ấm và đeo găng tay, còn hệ thống sưởi trung tâm khuyến khích chúng ta cởi bỏ chúng. Nắng mùa hè làm giảm nhu cầu giữ nhiệt, ít nhất là cho đến khi điều hòa không khí hiệu quả thực hiện điều ngược lại. Chưa hết, bất kể nhiệt độ môi trường như thế nào, nhiệt độ cơ thể của từng người khỏe mạnh mà bạn biết khó có thể thay đổi quá 1/10 độ. Ở người và các động vật máu nóng khác, nhiệt độ của các vùng bên trong cơ thể được giữ ở mức không đổi khoảng 37 ° C, mặc dù nó có thể tăng và giảm phần nào do nhịp sống hàng ngày.

Hầu hết mọi người ăn uống khác nhau. Một số người thích bữa sáng ngon, bữa trưa nhẹ và bữa trưa thịnh soạn với món tráng miệng bắt buộc. Những người khác không ăn hầu hết thời gian trong ngày, nhưng vào giữa trưa họ thích ăn nhẹ và chợp mắt một chút. Một số người không làm gì khác ngoài việc nhai, trong khi những người khác dường như không quan tâm đến thức ăn chút nào. Chưa hết, nếu bạn đo lượng đường trong máu của các học sinh trong lớp, tất cả họ sẽ ở mức gần 0,001 g (1 mg) trên mỗi mililit máu, bất chấp sự khác biệt lớn về chế độ ăn uống và cách phân bổ bữa ăn.

Việc điều chỉnh chính xác nhiệt độ cơ thể và lượng đường trong máu chỉ là hai ví dụ về các chức năng quan trọng dưới sự kiểm soát của hệ thần kinh. Thành phần của chất lỏng bao quanh tất cả các tế bào của chúng ta được điều chỉnh liên tục, mang lại sự nhất quán đáng kinh ngạc.

Duy trì môi trường bên trong cơ thể ổn định được gọi là cân bằng nội môi (homeo - giống nhau, tương tự; ứ - ổn định, cân bằng). Trách nhiệm chính trong việc điều hòa cân bằng nội môi thuộc về các bộ phận tự trị (tự trị) và đường ruột của hệ thần kinh ngoại biên, cũng như hệ thần kinh trung ương, đưa ra mệnh lệnh cho cơ thể thông qua tuyến yên và các cơ quan nội tiết khác. Hoạt động cùng nhau, các hệ thống này phối hợp nhu cầu của cơ thể với điều kiện môi trường. (Nếu câu nói này có vẻ quen thuộc với bạn, hãy nhớ rằng đây chính xác là những từ chúng ta dùng để mô tả chức năng chính của não.)

Nhà sinh lý học người Pháp Claude Bernard, sống ở thế kỷ 19 và cống hiến hết mình cho việc nghiên cứu các quá trình tiêu hóa và điều hòa lưu lượng máu, coi chất lỏng cơ thể là “môi trường bên trong” (milieu inne). Các sinh vật khác nhau có thể có nồng độ muối nhất định và nhiệt độ bình thường hơi khác nhau, nhưng trong cùng một loài, môi trường bên trong của các cá thể đáp ứng các tiêu chuẩn đặc trưng của loài đó. Chỉ được phép có những sai lệch ngắn hạn và không quá lớn so với các tiêu chuẩn này, nếu không cơ thể không thể duy trì sức khỏe và góp phần vào sự tồn tại của loài. Walter B. Cannon, nhà sinh lý học hàng đầu của Mỹ vào giữa thế kỷ 20, đã mở rộng khái niệm của Bernard về môi trường bên trong. Ông tin rằng sự độc lập của cá nhân trước những thay đổi liên tục của điều kiện bên ngoài được đảm bảo bằng công việc cơ chế cân bằng nội môi, duy trì sự ổn định của môi trường bên trong.

Khả năng của một sinh vật để đáp ứng nhu cầu môi trường rất khác nhau giữa các loài. Rõ ràng, một người sử dụng các loại hành vi phức tạp bên cạnh các cơ chế cân bằng nội môi bên trong có sự độc lập lớn nhất với các điều kiện bên ngoài. Tuy nhiên, nhiều loài động vật vượt trội hơn nó ở một số khả năng đặc trưng của loài. Ví dụ, gấu Bắc Cực có khả năng chịu lạnh tốt hơn; một số loài nhện và thằn lằn sống ở sa mạc chịu nhiệt tốt hơn; lạc đà có thể đi lâu hơn mà không cần nước. Trong chương này chúng ta sẽ xem xét một số cấu trúc cho phép chúng ta đạt được mức độ độc lập nào đó trước những điều kiện vật chất đang thay đổi của thế giới bên ngoài. Chúng ta cũng sẽ xem xét kỹ hơn các cơ chế điều tiết nhằm duy trì sự ổn định của môi trường bên trong chúng ta.

Các phi hành gia mặc bộ đồ đặc biệt (bộ đồ vũ trụ), cho phép họ duy trì nhiệt độ cơ thể bình thường, lượng oxy vừa đủ trong máu và huyết áp khi làm việc trong môi trường gần chân không. Các cảm biến đặc biệt được tích hợp trong những bộ quần áo này ghi lại nồng độ oxy, nhiệt độ cơ thể, hoạt động của tim và báo cáo dữ liệu này cho các máy tính trên tàu vũ trụ và đến các máy tính điều khiển mặt đất. Các máy tính của tàu vũ trụ được điều khiển có thể đối phó với hầu hết mọi tình huống có thể dự đoán được liên quan đến nhu cầu của cơ thể. Nếu có bất kỳ vấn đề không lường trước nào phát sinh, các máy tính đặt trên Trái đất sẽ được kết nối để giải quyết vấn đề đó và chúng sẽ gửi lệnh mới trực tiếp đến các thiết bị của bộ đồ du hành vũ trụ.
Trong cơ thể, việc đăng ký dữ liệu cảm giác và kiểm soát tại chỗ được thực hiện bởi hệ thống thần kinh tự trị với sự tham gia của hệ thống nội tiết, hệ thống này đảm nhận chức năng phối hợp tổng thể.

Hệ thống thần kinh tự trị

Một số nguyên tắc chung về tổ chức hệ thống cảm giác và vận động sẽ rất hữu ích cho chúng ta khi nghiên cứu các hệ thống điều hòa nội bộ. Tất cả ba phòng ban hệ thống thần kinh tự trị (tự trị) có " giác quan" Và " động cơ" Các thành phần. Trong khi các chỉ số trước đây ghi lại môi trường bên trong, thì các chỉ số sau tăng cường hoặc ức chế hoạt động của các cơ cấu tự thực hiện quy trình điều tiết.

Các thụ thể trong cơ, cùng với các thụ thể nằm ở gân và một số nơi khác, phản ứng với áp lực và sự căng giãn. Chúng cùng nhau tạo thành một loại hệ thống cảm giác bên trong đặc biệt giúp kiểm soát chuyển động của chúng ta.
Các thụ thể liên quan đến cân bằng nội môi hoạt động theo một cách khác: chúng cảm nhận được những thay đổi về thành phần hóa học trong máu hoặc sự dao động áp lực trong hệ thống mạch máu và trong các cơ quan nội tạng rỗng như đường tiêu hóa và bàng quang. Những hệ thống cảm giác này, thu thập thông tin về môi trường bên trong, có tổ chức rất giống với các hệ thống nhận biết tín hiệu từ bề mặt cơ thể. Tế bào thần kinh thụ thể của chúng hình thành đầu tiên công tắc synap bên trong tủy sống. Dọc theo con đường vận động của hệ thống tự trị có mệnh lệnh cho các cơ quan trực tiếp điều tiết môi trường bên trong. Những đường dẫn này bắt đầu bằng đặc biệt tế bào thần kinh tiền hạch tự trị tủy sống. Tổ chức này phần nào gợi nhớ đến tổ chức cấp độ cột sống của hệ thống vận động.

Trọng tâm chính của chương này sẽ là các thành phần vận động của hệ thống tự trị chi phối các cơ tim, mạch máu và ruột, khiến chúng co lại hoặc giãn ra. Các sợi tương tự chi phối các tuyến, gây ra quá trình bài tiết.

Hệ thống thần kinh tự trị bao gồm hai bộ phận lớn thông cảm Và phó giao cảm. Cả hai bộ phận đều có chung một đặc điểm cấu trúc mà chúng ta chưa từng gặp trước đây: các tế bào thần kinh điều khiển các cơ của các cơ quan nội tạng và các tuyến nằm bên ngoài hệ thần kinh trung ương, tạo thành các cụm tế bào nhỏ được bao bọc gọi là hạch. Do đó, trong hệ thống thần kinh tự trị còn có một mối liên kết bổ sung giữa tủy sống và cơ quan hoạt động cuối cùng (cơ quan tác động).

Tế bào thần kinh tự trị của tủy sống kết hợp thông tin cảm giác đến từ các cơ quan nội tạng và các nguồn khác. Trên cơ sở đó họ điều chỉnh hoạt động tế bào thần kinh của hạch tự trị. Các mối nối giữa hạch và tủy sống được gọi là sợi trước hạch . Một chất dẫn truyền thần kinh được sử dụng để truyền các xung động từ tủy sống đến các tế bào thần kinh hạch ở cả bộ phận giao cảm và phó giao cảm hầu như luôn luôn được sử dụng. acetylcholin, cùng một chất dẫn truyền mà các tế bào thần kinh vận động tủy sống điều khiển trực tiếp các cơ xương. Giống như các sợi dẫn truyền thần kinh cho cơ xương, hoạt động của acetylcholine có thể được tăng cường khi có nicotin và bị chặn bởi curare. Các sợi trục đang chạy từ tế bào thần kinh của hạch tự trị, hoặc sợi sau hạch , sau đó đi đến các cơ quan đích, tạo thành nhiều nhánh ở đó.

Bộ phận giao cảm và phó giao cảm của hệ thống thần kinh tự trị khác nhau
1) theo mức độ sợi tiền hạch thoát ra khỏi tủy sống;
2) theo mức độ gần của hạch với các cơ quan đích;
3) bởi chất dẫn truyền thần kinh, được sử dụng bởi các tế bào thần kinh hậu hạch để điều chỉnh chức năng của các cơ quan đích này.
Bây giờ chúng ta sẽ xem xét các tính năng này.

Hệ thống thần kinh giao cảm

Trong hệ giao cảm, tiền hạch các sợi thoát ra từ tủy sống ngực và thắt lưng. Các hạch của nó nằm khá gần với tủy sống và các sợi sau hạch rất dài kéo dài từ chúng đến các cơ quan đích (xem Hình 63). Chất dẫn truyền chính của dây thần kinh giao cảm là norepinephrine, một trong những catecholamine, cũng đóng vai trò trung gian trong hệ thần kinh trung ương.

Cơm. 63. Các bộ phận giao cảm và phó giao cảm của hệ thống thần kinh tự trị, các cơ quan mà chúng chi phối và tác động của chúng lên từng cơ quan.

Để hiểu hệ thống thần kinh giao cảm ảnh hưởng đến cơ quan nào, dễ dàng nhất để tưởng tượng điều gì sẽ xảy ra với một con vật bị kích động sẵn sàng cho phản ứng chiến đấu hoặc bỏ chạy.
Đồng tử giãn ra để thu được nhiều ánh sáng hơn; Nhịp tim tăng lên và mỗi cơn co thắt trở nên mạnh mẽ hơn, dẫn đến lưu lượng máu tổng thể tăng lên. Máu chảy từ da và các cơ quan nội tạng đến cơ và não. Khả năng vận động của hệ tiêu hóa suy yếu, quá trình tiêu hóa chậm lại. Các cơ dọc theo đường thở dẫn đến phổi thư giãn, làm cho nhịp thở tăng lên và trao đổi khí tăng lên. Các tế bào gan và mỡ giải phóng nhiều glucose và axit béo, nhiên liệu năng lượng cao, vào máu và tuyến tụy được hướng dẫn sản xuất ít insulin hơn. Điều này cho phép não nhận được phần lớn glucose lưu thông trong máu, vì không giống như các cơ quan khác, não không cần insulin để sử dụng lượng đường trong máu. Chất trung gian của hệ thần kinh giao cảm, thực hiện tất cả những thay đổi này, là norepinephrine.

Có một hệ thống bổ sung có tác dụng tổng quát hơn để đảm bảo chính xác hơn tất cả những thay đổi này. Trên ngọn chồi chúng ngồi như hai chiếc mũ nhỏ, tuyến thượng thận . Ở phần bên trong của chúng - tủy - có các tế bào đặc biệt được phân bố bởi các sợi giao cảm trước hạch. Trong quá trình phát triển phôi thai, những tế bào này được hình thành từ chính các tế bào mào thần kinh mà từ đó các hạch giao cảm được hình thành. Vì vậy, tủy là một thành phần của hệ thần kinh giao cảm. Khi được kích hoạt bởi các sợi trước hạch, các tế bào tủy sẽ giải phóng catecholamine của chính chúng (norepinephrine và epinephrine) trực tiếp vào máu để đưa đến các cơ quan đích (Hình 64). Các chất trung gian hormone tuần hoàn đóng vai trò là một ví dụ về cách thức điều hòa được thực hiện bởi các cơ quan nội tiết (xem trang 89).

Hệ thần kinh đối giao cảm

Ở khoa phó giao cảm sợi trước hạch đang đến từ thân não(“thành phần sọ não”) và từ các đoạn dưới, cùng của tủy sống(xem Hình 63 ở trên). Đặc biệt, chúng tạo thành một thân dây thần kinh rất quan trọng gọi là dây thần kinh phế vị , có nhiều nhánh thực hiện tất cả các hoạt động phân bố phó giao cảm của tim, phổi và đường ruột. (Dây thần kinh phế vị cũng truyền thông tin cảm giác từ các cơ quan này trở lại hệ thần kinh trung ương.) sợi trục phó giao cảm rất dài, vì họ hạch, như một quy luật, nằm ở gần hoặc bên trong các mô mà chúng chi phối.

Một máy phát được sử dụng ở đầu các sợi của hệ phó giao cảm acetylcholin. Phản ứng của các tế bào đích tương ứng với acetylcholine không nhạy cảm với tác dụng của nicotin hoặc curare. Thay vào đó, các thụ thể acetylcholine được kích hoạt bởi muscarine và bị chặn bởi atropine.

Sự chiếm ưu thế của hoạt động phó giao cảm tạo điều kiện cho “ nghỉ ngơi và phục hồi» sinh vật. Trong biểu hiện cực đoan của nó, mô hình chung của sự kích hoạt phó giao cảm giống với trạng thái nghỉ ngơi xảy ra sau một bữa ăn no nê. Lưu lượng máu đến đường tiêu hóa tăng lên sẽ đẩy nhanh tốc độ di chuyển của thức ăn qua ruột và tăng tiết các enzym tiêu hóa. Tần số và cường độ của các cơn co thắt tim giảm, đồng tử thu hẹp, lòng đường thở giảm và sự hình thành chất nhầy trong đó tăng lên. Bàng quang co lại. Tổng hợp lại, những thay đổi này đưa cơ thể trở lại trạng thái yên bình trước phản ứng chiến đấu hoặc bỏ chạy. (Tất cả điều này được trình bày trong Hình 63; xem thêm Chương 6.)

Đặc điểm so sánh của các bộ phận của hệ thống thần kinh tự trị

Hệ giao cảm, với các sợi hậu hạch cực dài, rất khác với hệ phó giao cảm, trong đó, ngược lại, các sợi trước hạch dài hơn và các hạch nằm gần hoặc bên trong các cơ quan đích. Nhiều cơ quan nội tạng, chẳng hạn như phổi, tim, tuyến nước bọt, bàng quang, tuyến sinh dục, nhận được sự phân bố thần kinh từ cả hai phần của hệ thống tự trị (như người ta nói, “có bảo tồn gấp đôi"). Các mô và cơ quan khác, chẳng hạn như động mạch cơ, chỉ nhận được sự phân bố giao cảm. Nói chung có thể nói rằng hai phòng ban luân phiên làm việc: tùy thuộc vào hoạt động của cơ thể và vào mệnh lệnh của các trung tâm thực vật cao hơn, cái này hay cái kia chiếm ưu thế.

Tuy nhiên, đặc điểm này không hoàn toàn chính xác. Cả hai hệ thống luôn ở trạng thái hoạt động ở các mức độ khác nhau. Thực tế là các cơ quan đích như tim hoặc mống mắt có thể phản ứng với các xung động từ cả hai bộ phận chỉ đơn giản phản ánh vai trò bổ sung của chúng. Ví dụ, khi bạn rất tức giận, huyết áp của bạn tăng lên, điều này kích thích các thụ thể tương ứng nằm trong động mạch cảnh. Những tín hiệu này được tiếp nhận bởi trung tâm tích hợp của hệ thống tim mạch, nằm ở phần dưới của thân não và được gọi là nhân của đường đơn độc. Sự kích thích của trung tâm này kích hoạt các sợi phó giao cảm trước hạch của dây thần kinh phế vị, dẫn đến giảm tần số và sức mạnh của các cơn co thắt tim. Đồng thời, dưới tác động của cùng trung tâm mạch máu phối hợp, hoạt động giao cảm bị ức chế, chống lại sự tăng huyết áp.

Chức năng của từng bộ phận đối với các phản ứng thích ứng quan trọng như thế nào? Điều đáng ngạc nhiên là không chỉ động vật mà cả con người cũng có thể chịu đựng được sự ngừng hoạt động gần như hoàn toàn của hệ thống thần kinh giao cảm không có hậu quả xấu rõ ràng. Việc tắt này được khuyến nghị đối với một số dạng tăng huyết áp dai dẳng.

Và đây Điều đó không dễ thực hiện nếu không có hệ thần kinh phó giao cảm. Những người đã trải qua một cuộc phẫu thuật như vậy và thấy mình ở ngoài điều kiện bảo vệ của bệnh viện hoặc phòng thí nghiệm sẽ thích nghi rất kém với môi trường. Chúng không thể điều chỉnh nhiệt độ cơ thể khi tiếp xúc với nhiệt độ nóng hoặc lạnh; khi họ bị mất máu, quá trình điều hòa huyết áp của họ bị gián đoạn và tình trạng mệt mỏi nhanh chóng xuất hiện khi bất kỳ hoạt động cơ bắp căng thẳng nào.

Hệ thống thần kinh khuếch tán của ruột

Nghiên cứu gần đây đã tiết lộ sự tồn tại bộ phận quan trọng thứ ba của hệ thống thần kinh tự trị - hệ thống thần kinh khuếch tán của ruột . Bộ phận này chịu trách nhiệm bảo tồn và điều phối các cơ quan tiêu hóa. Công việc của nó độc lập với hệ thống giao cảm và phó giao cảm, nhưng có thể được sửa đổi dưới ảnh hưởng của chúng. Đây là một liên kết bổ sung kết nối các dây thần kinh hậu hạch tự trị với các tuyến và cơ của đường tiêu hóa.

Các hạch của hệ thống này chi phối thành ruột. Các sợi trục từ các tế bào hạch này gây ra các cơn co cơ tròn và cơ dọc để đẩy thức ăn qua đường tiêu hóa, quá trình này gọi là nhu động ruột. Do đó, các hạch này xác định đặc điểm của chuyển động nhu động cục bộ. Khi khối thức ăn ở bên trong ruột, nó sẽ kéo căng thành ruột một chút, khiến khu vực nằm cao hơn một chút dọc theo ruột bị thu hẹp và khu vực nằm ngay bên dưới bị giãn ra. Kết quả là khối lượng thức ăn được đẩy xa hơn. Tuy nhiên, dưới tác động của các dây thần kinh phó giao cảm hoặc giao cảm, hoạt động của hạch ruột có thể thay đổi. Kích hoạt hệ thống giao cảm làm tăng nhu động và hệ thống giao cảm làm suy yếu nó.

Acetylcholine đóng vai trò như một chất trung gian kích thích các cơ trơn của ruột. Tuy nhiên, các tín hiệu ức chế dẫn đến sự thư giãn dường như được truyền bởi nhiều loại chất, trong đó chỉ có một số ít được nghiên cứu. Trong số các chất dẫn truyền thần kinh ở ruột, có ít nhất ba chất cũng hoạt động trong hệ thần kinh trung ương: somatostatin (xem bên dưới), endorphin và chất P (xem Chương 6).

Điều hòa trung tâm các chức năng của hệ thống thần kinh tự trị

Hệ thống thần kinh trung ương kiểm soát hệ thống tự trị ít hơn nhiều so với hệ thống cảm giác hoặc vận động xương. Các vùng não liên quan nhiều nhất đến chức năng tự chủ là vùng dưới đồi Và thân não, đặc biệt là phần nằm ngay phía trên tủy sống - hành não. Chính từ những khu vực này mà các con đường chính đến các tế bào thần kinh tự chủ tiền hạch giao cảm và phó giao cảm ở cấp độ cột sống xuất hiện.

Vùng dưới đồi. Vùng dưới đồi là một trong những vùng của não, cấu trúc và tổ chức chung ít nhiều giống nhau ở các đại diện của các lớp động vật có xương sống khác nhau.

Nói chung, người ta thường chấp nhận rằng vùng dưới đồi - đây là trọng tâm của các chức năng tích hợp nội tạng. Tín hiệu từ hệ thống thần kinh của vùng dưới đồi trực tiếp đi vào mạng lưới kích thích các phần trước hạch của đường dẫn truyền thần kinh tự trị. Ngoài ra, vùng não này thực hiện kiểm soát trực tiếp toàn bộ hệ thống nội tiết thông qua các tế bào thần kinh cụ thể điều chỉnh sự tiết hormone từ tuyến yên trước và các sợi trục của các tế bào thần kinh vùng dưới đồi khác kết thúc ở tuyến yên sau. Ở đây những đầu cuối này giải phóng các chất trung gian lưu thông trong máu dưới dạng hormone: 1) vasopressin, làm tăng huyết áp trong trường hợp khẩn cấp khi xảy ra mất nước hoặc mất máu; nó cũng làm giảm sự bài tiết nước qua nước tiểu (đây là lý do tại sao vasopressin còn được gọi là hormone chống bài niệu); 2) oxytoxin, kích thích các cơn co tử cung ở giai đoạn cuối của chuyển dạ.

Cơm. 65. Vùng dưới đồi và tuyến yên. Các khu vực chức năng chính của vùng dưới đồi được thể hiện dưới dạng sơ đồ.

Mặc dù có một số nhân được phân chia ranh giới rõ ràng giữa các cụm tế bào thần kinh vùng dưới đồi, nhưng hầu hết vùng dưới đồi là tập hợp các vùng có ranh giới mờ (Hình 65). Tuy nhiên, trong ba vùng có hạt nhân khá rõ rệt. Bây giờ chúng ta sẽ xem xét chức năng của các cấu trúc này.

1. Vùng quanh não thất tiếp giáp trực tiếp với tâm thất não thứ ba, đi qua trung tâm vùng dưới đồi. Các tế bào lót tâm thất truyền thông tin đến các tế bào thần kinh của vùng quanh não thất về các thông số bên trong quan trọng có thể cần được điều chỉnh, chẳng hạn như nhiệt độ, nồng độ muối, nồng độ hormone do tuyến giáp, tuyến thượng thận hoặc tuyến sinh dục tiết ra theo hướng dẫn của tuyến yên. ốc lắp cáp.

2. Vùng trung gian chứa hầu hết các con đường mà qua đó vùng dưới đồi thực hiện kiểm soát nội tiết thông qua tuyến yên. Nói một cách đại khái, chúng ta có thể nói rằng các tế bào của vùng quanh não thất kiểm soát việc thực hiện các mệnh lệnh được đưa ra cho tuyến yên bởi các tế bào của vùng giữa.

3. Qua tế bào vùng bên Vùng dưới đồi được kiểm soát bởi các cấp độ cao hơn của vỏ não và hệ thống limbic. Nó cũng nhận thông tin cảm giác từ các trung tâm của hành tủy, nơi điều phối hoạt động hô hấp và tim mạch. Vùng bên là nơi các trung tâm não cao hơn có thể điều chỉnh các phản ứng của vùng dưới đồi trước những thay đổi của môi trường bên trong. Ví dụ, ở vỏ não, có so sánh thông tin đến từ hai nguồn - môi trường bên trong và bên ngoài. Chẳng hạn, nếu vỏ não đánh giá rằng thời gian và hoàn cảnh không thích hợp để ăn uống, thì báo cáo của các giác quan về lượng đường trong máu thấp và dạ dày trống rỗng sẽ được gạt sang một bên cho đến thời điểm thuận lợi hơn. Hệ thống limbic ít có khả năng bỏ qua vùng dưới đồi. Đúng hơn, hệ thống này có thể bổ sung thêm các âm bội về cảm xúc và động lực vào việc giải thích các tín hiệu cảm giác bên ngoài hoặc so sánh cách thể hiện môi trường dựa trên các tín hiệu này với các tình huống tương tự đã xảy ra trong quá khứ.

Cùng với các thành phần vỏ não và hệ viền, vùng dưới đồi cũng thực hiện nhiều hoạt động tích hợp thông thường và trong khoảng thời gian dài hơn nhiều so với khi thực hiện các chức năng điều tiết ngắn hạn. Vùng dưới đồi “biết” trước những gì cơ thể sẽ có trong nhịp sống bình thường hàng ngày. Ví dụ, nó đưa hệ thống nội tiết vào trạng thái sẵn sàng hoạt động ngay khi chúng ta thức dậy. Nó cũng theo dõi hoạt động nội tiết tố của buồng trứng trong suốt chu kỳ kinh nguyệt; thực hiện các biện pháp để chuẩn bị cho tử cung đón trứng đã thụ tinh. Ở các loài chim di cư và động vật có vú ngủ đông, vùng dưới đồi, với khả năng xác định độ dài của giờ ban ngày, điều phối các chức năng quan trọng của cơ thể trong các chu kỳ kéo dài vài tháng. (Những khía cạnh của việc điều tiết tập trung các chức năng nội bộ sẽ được thảo luận trong Chương 5 và 6.)

Tủy(đồi thị và vùng dưới đồi)

Vùng dưới đồi chiếm ít hơn 5% tổng khối lượng não. Tuy nhiên, lượng mô nhỏ này chứa các trung tâm hỗ trợ mọi chức năng của cơ thể, ngoại trừ các chuyển động thở tự phát, điều hòa huyết áp và nhịp tim. Các chức năng sau này phụ thuộc vào hành não (xem Hình 66). Với chấn thương sọ não, cái gọi là "chết não" xảy ra khi tất cả các dấu hiệu hoạt động điện của vỏ não biến mất và sự kiểm soát của vùng dưới đồi và hành não bị mất, mặc dù với sự trợ giúp của hô hấp nhân tạo, vẫn có thể duy trì đủ độ bão hòa. của máu lưu thông với oxy.

sự tiếp tục
- -

Như đã biết, tế bào sống là một hệ thống di động, tự điều chỉnh. Tổ chức nội bộ của nó được hỗ trợ bởi các quy trình tích cực nhằm hạn chế, ngăn chặn hoặc loại bỏ những thay đổi do các ảnh hưởng khác nhau từ môi trường bên ngoài và bên trong gây ra. Khả năng trở lại trạng thái ban đầu sau khi lệch khỏi một mức trung bình nhất định do yếu tố “xáo trộn” này hoặc yếu tố khác gây ra là đặc tính chính của tế bào. Cơ thể đa bào là một tổ chức không thể thiếu, trong đó các thành phần tế bào được chuyên môn hóa để thực hiện các chức năng khác nhau. Sự tương tác trong cơ thể được thực hiện bởi các cơ chế điều tiết, phối hợp và tương quan phức tạp với sự tham gia của các yếu tố thần kinh, thể dịch, trao đổi chất và các yếu tố khác. Trong một số trường hợp, nhiều cơ chế riêng lẻ điều chỉnh các mối quan hệ nội bào và giữa các tế bào có tác dụng đối kháng (đối kháng) lẫn nhau và cân bằng lẫn nhau. Điều này dẫn đến việc thiết lập nền tảng sinh lý di động (cân bằng sinh lý) trong cơ thể và cho phép hệ thống sống duy trì trạng thái động tương đối ổn định, bất chấp những thay đổi của môi trường và những thay đổi phát sinh trong suốt cuộc đời của sinh vật.

Thuật ngữ “cân bằng nội môi” được đề xuất vào năm 1929 bởi nhà sinh lý học W. Cannon, người tin rằng các quá trình sinh lý duy trì sự ổn định trong cơ thể rất phức tạp và đa dạng nên nên kết hợp chúng dưới cái tên chung là cân bằng nội môi. Tuy nhiên, trở lại năm 1878, C. Bernard đã viết rằng tất cả các quá trình sống chỉ có một mục tiêu - duy trì sự ổn định của các điều kiện sống trong môi trường bên trong của chúng ta. Những tuyên bố tương tự cũng được tìm thấy trong các tác phẩm của nhiều nhà nghiên cứu ở thế kỷ 19 và nửa đầu thế kỷ 20. (E. Pfluger, S. Richet, Frederic (L.A. Fredericq), I.M. Sechenov, I.P. Pavlov, K.M. Bykov và những người khác). Các công trình của L.S. có tầm quan trọng lớn trong việc nghiên cứu vấn đề cân bằng nội môi. Stern (cùng các đồng nghiệp), chuyên nghiên cứu về vai trò của các chức năng rào cản điều chỉnh thành phần và tính chất của môi trường vi mô của các cơ quan và mô.

Ý tưởng về cân bằng nội môi không tương ứng với khái niệm cân bằng ổn định (không dao động) trong cơ thể - nguyên tắc cân bằng không áp dụng được cho các quá trình sinh lý và sinh hóa phức tạp xảy ra trong hệ thống sống. Cũng không đúng khi so sánh cân bằng nội môi với những dao động nhịp nhàng của môi trường bên trong. Cân bằng nội môi theo nghĩa rộng bao gồm các vấn đề về quá trình phản ứng theo chu kỳ và pha, sự bù trừ, điều hòa và tự điều chỉnh các chức năng sinh lý, động lực của sự phụ thuộc lẫn nhau của các thành phần thần kinh, thể dịch và các thành phần khác của quá trình điều hòa. Ranh giới của cân bằng nội môi có thể cứng nhắc và linh hoạt, thay đổi tùy theo độ tuổi, giới tính, xã hội, nghề nghiệp và các điều kiện khác.

Điều đặc biệt quan trọng đối với sự sống của cơ thể là sự ổn định của thành phần máu - ma trận chất lỏng của cơ thể, như W. Cannon đã nói. Độ ổn định của phản ứng hoạt động (pH), áp suất thẩm thấu, tỷ lệ chất điện giải (natri, canxi, clo, magie, phốt pho), hàm lượng glucose, số lượng các nguyên tố hình thành, v.v. đã được biết đến. Ví dụ, độ pH của máu, theo quy luật, không vượt quá 7,35-7,47. Ngay cả những rối loạn nghiêm trọng về chuyển hóa axit-bazơ với bệnh lý tích tụ axit trong dịch mô, ví dụ như nhiễm toan do tiểu đường, cũng có rất ít ảnh hưởng đến phản ứng hoạt động của máu. Mặc dù thực tế là áp suất thẩm thấu của máu và dịch mô có thể dao động liên tục do được cung cấp liên tục các sản phẩm có hoạt tính thẩm thấu của quá trình chuyển hóa kẽ, nó vẫn duy trì ở một mức nhất định và chỉ thay đổi trong một số tình trạng bệnh lý nghiêm trọng nhất định.

Duy trì áp suất thẩm thấu không đổi là điều hết sức quan trọng đối với quá trình chuyển hóa nước và duy trì cân bằng ion trong cơ thể (xem Chuyển hóa nước-muối). Nồng độ của các ion natri trong môi trường bên trong là ổn định nhất. Hàm lượng các chất điện giải khác cũng thay đổi trong giới hạn hẹp. Sự hiện diện của một số lượng lớn các cơ quan thụ cảm thẩm thấu trong các mô và cơ quan, bao gồm cả ở hệ thần kinh trung ương (vùng dưới đồi, vùng đồi thị) và hệ thống phối hợp các cơ quan điều chỉnh chuyển hóa nước và thành phần ion cho phép cơ thể nhanh chóng loại bỏ sự thay đổi áp suất thẩm thấu của cơ thể. máu xảy ra, ví dụ như khi nước được đưa vào cơ thể.

Mặc dù thực tế là máu đại diện cho môi trường chung bên trong cơ thể, nhưng các tế bào của các cơ quan và mô không tiếp xúc trực tiếp với nó.

Ở sinh vật đa bào, mỗi cơ quan có môi trường bên trong (vi môi trường) riêng, tương ứng với đặc điểm cấu trúc và chức năng của nó, trạng thái bình thường của các cơ quan phụ thuộc vào thành phần hóa học, hóa lý, sinh học và các tính chất khác của vi môi trường này. Cân bằng nội môi của nó được xác định bởi trạng thái chức năng của hàng rào mô máu và tính thấm của chúng theo hướng máu→dịch mô, dịch mô→máu.

Sự ổn định của môi trường bên trong đối với hoạt động của hệ thần kinh trung ương có tầm quan trọng đặc biệt: ngay cả những thay đổi nhỏ về hóa lý và hóa lý xảy ra trong dịch não tủy, tế bào thần kinh đệm và khoang màng ngoài tim cũng có thể gây ra sự gián đoạn mạnh mẽ trong dòng chảy của các quá trình quan trọng trong từng tế bào thần kinh. hoặc trong quần thể của họ. Một hệ thống cân bằng nội môi phức tạp, bao gồm nhiều cơ chế thần kinh, sinh hóa, huyết động và các cơ chế điều hòa khác, là hệ thống đảm bảo mức huyết áp tối ưu. Trong trường hợp này, giới hạn trên của mức huyết áp được xác định bởi chức năng của các cơ quan cảm thụ áp suất trong hệ thống mạch máu của cơ thể và giới hạn dưới được xác định bởi nhu cầu cung cấp máu của cơ thể.

Các cơ chế cân bằng nội môi tiên tiến nhất trong cơ thể động vật bậc cao và con người bao gồm các quá trình điều hòa nhiệt độ; Ở động vật hằng nhiệt, sự dao động nhiệt độ ở các bộ phận bên trong cơ thể không vượt quá một phần mười độ trong những thay đổi nhiệt độ mạnh mẽ nhất của môi trường.

Các nhà nghiên cứu khác nhau giải thích các cơ chế sinh học chung làm cơ sở cho cân bằng nội môi theo những cách khác nhau. Vì vậy, W. Cannon đặc biệt coi trọng hệ thần kinh bậc cao, L. A. Orbeli coi chức năng dinh dưỡng thích nghi của hệ thần kinh giao cảm là một trong những yếu tố hàng đầu của cân bằng nội môi. Vai trò tổ chức của bộ máy thần kinh (nguyên tắc thần kinh) làm cơ sở cho những ý tưởng được biết đến rộng rãi về bản chất của các nguyên tắc cân bằng nội môi (I. M. Sechenov, I. P. Pavlov, A. D. Speransky và những người khác). Tuy nhiên, không phải nguyên tắc thống trị (A. A. Ukhtomsky), cũng không phải lý thuyết về chức năng rào cản (L. S. Stern), cũng không phải hội chứng thích ứng chung (G. Selye), cũng không phải lý thuyết về các hệ thống chức năng (P. K. Anokhin), cũng như sự điều hòa vùng dưới đồi của cân bằng nội môi (N.I. Grashchenkov) và nhiều lý thuyết khác không giải quyết được hoàn toàn vấn đề cân bằng nội môi.

Trong một số trường hợp, ý tưởng cân bằng nội môi không hoàn toàn được sử dụng một cách hợp pháp để giải thích các trạng thái, quá trình sinh lý biệt lập và thậm chí cả các hiện tượng xã hội. Đây là cách mà các thuật ngữ “miễn dịch học”, “điện phân”, “hệ thống”, “phân tử”, “hóa lý”, “cân bằng nội môi di truyền” và những thuật ngữ tương tự xuất hiện trong tài liệu. Những nỗ lực đã được thực hiện nhằm giảm vấn đề cân bằng nội môi theo nguyên tắc tự điều chỉnh. Một ví dụ về giải quyết vấn đề cân bằng nội môi từ góc độ điều khiển học là nỗ lực của Ashby (W. R. Ashby, 1948) nhằm chế tạo một thiết bị tự điều chỉnh mô phỏng khả năng của các sinh vật sống để duy trì mức độ nhất định trong giới hạn sinh lý có thể chấp nhận được. Một số tác giả coi môi trường bên trong cơ thể dưới dạng một hệ thống chuỗi phức tạp với nhiều “đầu vào hoạt động” (các cơ quan nội tạng) và các chỉ số sinh lý riêng lẻ (lưu lượng máu, huyết áp, trao đổi khí, v.v.), giá trị của từng yếu tố được xác định bởi hoạt động của “đầu vào”.

Trong thực tế, các nhà nghiên cứu và bác sĩ lâm sàng phải đối mặt với các câu hỏi về việc đánh giá khả năng thích ứng (thích ứng) hoặc khả năng bù trừ của cơ thể, khả năng điều hòa, tăng cường và huy động cũng như dự đoán phản ứng của cơ thể trước những ảnh hưởng đáng lo ngại. Một số trạng thái mất ổn định của thực vật, do thiếu, thừa hoặc không đủ các cơ chế điều hòa, được coi là “bệnh cân bằng nội môi”. Với một quy ước nhất định, những điều này có thể bao gồm các rối loạn chức năng của hoạt động bình thường của cơ thể liên quan đến sự lão hóa, buộc phải tái cấu trúc nhịp sinh học, một số hiện tượng loạn trương lực cơ thực vật, phản ứng tăng và giảm bù dưới tác động căng thẳng và cực đoan, v.v.

Để đánh giá trạng thái của cơ chế cân bằng nội môi trong vật lý. Trong thí nghiệm và trong nêm, thực hành, nhiều loại xét nghiệm chức năng định lượng được sử dụng (lạnh, nóng, adrenaline, insulin, mesatone và các loại khác) để xác định tỷ lệ các hoạt chất sinh học (hormone, chất trung gian, chất chuyển hóa) trong máu và nước tiểu và như thế.

Cơ chế sinh lý của cân bằng nội môi

Cơ chế sinh lý của cân bằng nội môi. Theo quan điểm của lý sinh hóa học, cân bằng nội môi là trạng thái trong đó tất cả các quá trình chịu trách nhiệm chuyển đổi năng lượng trong cơ thể đều ở trạng thái cân bằng động. Trạng thái này ổn định nhất và tương ứng với trạng thái sinh lý tối ưu. Theo các khái niệm về nhiệt động lực học, một sinh vật và một tế bào có thể tồn tại và thích nghi với các điều kiện môi trường, theo đó một quá trình cố định của các quá trình hóa lý, tức là cân bằng nội môi, có thể được thiết lập trong một hệ thống sinh học. Vai trò chính trong việc thiết lập cân bằng nội môi chủ yếu thuộc về hệ thống màng tế bào, chịu trách nhiệm về các quá trình năng lượng sinh học và điều chỉnh tốc độ xâm nhập và giải phóng các chất của tế bào.

Từ quan điểm này, nguyên nhân chính của rối loạn là các phản ứng phi enzyme xảy ra trong màng, điều bất thường đối với cuộc sống bình thường; trong hầu hết các trường hợp, đây là những phản ứng dây chuyền oxy hóa liên quan đến các gốc tự do xảy ra trong phospholipid của tế bào. Những phản ứng này dẫn đến phá hủy các thành phần cấu trúc của tế bào và làm gián đoạn chức năng điều hòa. Các yếu tố gây rối loạn cân bằng nội môi cũng bao gồm các tác nhân gây ra sự hình thành gốc tự do - bức xạ ion hóa, chất độc truyền nhiễm, một số loại thực phẩm, nicotin, cũng như thiếu vitamin, v.v.

Một trong những yếu tố chính giúp ổn định trạng thái cân bằng nội môi và chức năng của màng là chất chống oxy hóa sinh học, giúp ức chế sự phát triển của các phản ứng gốc oxy hóa.

Đặc điểm liên quan đến tuổi của cân bằng nội môi ở trẻ em

Đặc điểm liên quan đến tuổi của cân bằng nội môi ở trẻ em. Sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể và sự ổn định tương đối của các chỉ số vật lý và hóa học trong thời thơ ấu được đảm bảo bởi sự vượt trội rõ rệt của các quá trình trao đổi chất đồng hóa so với các quá trình dị hóa. Đây là điều kiện không thể thiếu cho sự tăng trưởng và phân biệt cơ thể trẻ em với cơ thể người lớn, ở đó cường độ của các quá trình trao đổi chất ở trạng thái cân bằng động. Về vấn đề này, sự điều hòa thần kinh nội tiết đối với cân bằng nội môi của cơ thể trẻ con trở nên mãnh liệt hơn ở người lớn. Mỗi lứa tuổi được đặc trưng bởi những đặc điểm cụ thể của cơ chế cân bằng nội môi và sự điều hòa của chúng. Vì vậy, ở trẻ em, thường xảy ra rối loạn cân bằng nội môi nghiêm trọng hơn nhiều so với người lớn, thường đe dọa đến tính mạng. Những rối loạn này thường liên quan đến sự non nớt của chức năng cân bằng nội môi của thận, rối loạn đường tiêu hóa hoặc chức năng hô hấp của phổi.

Sự tăng trưởng của một đứa trẻ, thể hiện ở sự gia tăng khối lượng tế bào, đi kèm với những thay đổi rõ rệt trong việc phân phối chất lỏng trong cơ thể (xem Chuyển hóa nước-muối). Sự gia tăng tuyệt đối về thể tích dịch ngoại bào chậm hơn tốc độ tăng cân tổng thể, do đó thể tích tương đối của môi trường bên trong, được biểu thị bằng phần trăm trọng lượng cơ thể, giảm theo tuổi. Sự phụ thuộc này đặc biệt rõ rệt trong năm đầu tiên sau khi sinh. Ở trẻ lớn hơn, tốc độ thay đổi thể tích tương đối của dịch ngoại bào giảm. Hệ thống điều chỉnh sự ổn định của thể tích chất lỏng (điều chỉnh thể tích) cung cấp sự bù đắp cho những sai lệch trong cân bằng nước trong giới hạn khá hẹp. Mức độ hydrat hóa mô cao ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ xác định nhu cầu nước của trẻ (trên một đơn vị trọng lượng cơ thể) cao hơn đáng kể so với người lớn. Mất nước hoặc hạn chế của nó nhanh chóng dẫn đến sự phát triển của tình trạng mất nước do khu vực ngoại bào, tức là môi trường bên trong. Đồng thời, thận - cơ quan điều hành chính trong hệ thống điều hòa thể tích - không giúp tiết kiệm nước. Yếu tố hạn chế điều hòa là sự non nớt của hệ thống ống thận. Một đặc điểm quan trọng của việc kiểm soát cân bằng nội môi bằng thần kinh nội tiết ở trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ là sự bài tiết và bài tiết aldosterone qua thận tương đối cao, có tác động trực tiếp đến tình trạng hydrat hóa mô và chức năng ống thận.

Việc điều hòa áp suất thẩm thấu của huyết tương và dịch ngoại bào ở trẻ em còn hạn chế. Độ thẩm thấu của môi trường bên trong dao động trong phạm vi rộng hơn (±50 mOsm/L) so với ở người lớn (±6 mOsm/L). Điều này là do diện tích bề mặt cơ thể lớn hơn trên 1 kg trọng lượng và do đó, mất nước đáng kể hơn trong quá trình hô hấp, cũng như cơ chế thận tập trung nước tiểu ở trẻ em còn non nớt. Rối loạn cân bằng nội môi, biểu hiện bằng tình trạng tăng thẩm thấu, đặc biệt phổ biến ở trẻ em trong thời kỳ sơ sinh và những tháng đầu đời; ở độ tuổi lớn hơn, tình trạng giảm thẩm thấu bắt đầu chiếm ưu thế, chủ yếu liên quan đến bệnh đường tiêu hóa hoặc các bệnh về đêm. Ít được nghiên cứu hơn là sự điều hòa ion của cân bằng nội môi, có liên quan chặt chẽ đến hoạt động của thận và bản chất của dinh dưỡng.

Trước đây, người ta tin rằng yếu tố chính quyết định áp suất thẩm thấu của dịch ngoại bào là nồng độ natri, nhưng nhiều nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng không có mối tương quan chặt chẽ giữa hàm lượng natri trong huyết tương và giá trị của tổng áp suất thẩm thấu. trong bệnh lý học. Ngoại lệ là tăng huyết áp. Do đó, thực hiện liệu pháp cân bằng nội môi bằng cách sử dụng dung dịch glucose-muối đòi hỏi phải theo dõi không chỉ hàm lượng natri trong huyết thanh hoặc huyết tương mà còn thay đổi tổng độ thẩm thấu của dịch ngoại bào. Nồng độ đường và urê có tầm quan trọng lớn trong việc duy trì áp suất thẩm thấu chung trong môi trường bên trong. Hàm lượng của các hoạt chất thẩm thấu này và tác dụng của chúng đối với quá trình chuyển hóa nước-muối có thể tăng mạnh trong nhiều tình trạng bệnh lý. Vì vậy, trong trường hợp có bất kỳ rối loạn nào trong cân bằng nội môi, cần xác định nồng độ đường và urê. Do những điều trên, ở trẻ nhỏ, nếu chế độ nước-muối và protein bị xáo trộn, tình trạng tăng hoặc giảm thẩm thấu tiềm ẩn, tăng natri máu có thể phát triển (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Một chỉ số quan trọng đặc trưng cho cân bằng nội môi ở trẻ em là nồng độ ion hydro trong máu và dịch ngoại bào. Trong giai đoạn trước khi sinh và đầu sau khi sinh, sự điều hòa cân bằng axit-bazơ có liên quan chặt chẽ đến mức độ bão hòa oxy trong máu, điều này được giải thích bởi ưu thế tương đối của quá trình phân hủy đường kỵ khí trong các quá trình năng lượng sinh học. Hơn nữa, ngay cả tình trạng thiếu oxy vừa phải ở thai nhi cũng đi kèm với sự tích tụ axit lactic trong các mô của nó. Ngoài ra, chức năng sinh axit của thận còn non nớt tạo tiền đề cho sự phát triển của nhiễm toan “sinh lý”. Do đặc thù của cân bằng nội môi, trẻ sơ sinh thường gặp phải các rối loạn ranh giới giữa sinh lý và bệnh lý.

Tái cấu trúc hệ thống thần kinh nội tiết ở tuổi dậy thì cũng liên quan đến những thay đổi trong cân bằng nội môi. Tuy nhiên, chức năng của các cơ quan điều hành (thận, phổi) đạt đến mức độ trưởng thành tối đa ở độ tuổi này, vì vậy các hội chứng nghiêm trọng hoặc các bệnh về cân bằng nội môi rất hiếm gặp và chúng ta thường nói về những thay đổi bù đắp trong quá trình trao đổi chất, chỉ có thể được phát hiện. bằng xét nghiệm máu sinh hóa. Tại phòng khám, để xác định đặc điểm cân bằng nội môi ở trẻ em, cần kiểm tra các chỉ số sau: hematocrit, tổng áp suất thẩm thấu, hàm lượng natri, kali, đường, bicarbonat và urê trong máu, cũng như pH máu, pO 2 và pCO 2.

Đặc điểm cân bằng nội môi ở người già và người già

Đặc điểm cân bằng nội môi ở tuổi già và tuổi già. Mức giá trị cân bằng nội môi như nhau ở các độ tuổi khác nhau được duy trì do sự thay đổi khác nhau trong hệ thống điều chỉnh của chúng. Ví dụ, mức huyết áp không đổi ở người trẻ tuổi được duy trì do cung lượng tim cao hơn và tổng sức cản mạch ngoại biên thấp, còn ở người già và người già - do tổng sức cản ngoại biên cao hơn và giảm cung lượng tim. Trong quá trình lão hóa của cơ thể, sự ổn định của các chức năng sinh lý quan trọng nhất được duy trì trong điều kiện độ tin cậy giảm dần và giảm phạm vi thay đổi sinh lý có thể có trong cân bằng nội môi. Việc duy trì cân bằng nội môi tương đối trong những thay đổi đáng kể về cấu trúc, trao đổi chất và chức năng đạt được nhờ thực tế là không chỉ sự tuyệt chủng, sự gián đoạn và suy thoái xảy ra đồng thời mà còn cả sự phát triển của các cơ chế thích ứng cụ thể. Nhờ đó, lượng đường trong máu, độ pH trong máu, áp suất thẩm thấu, điện thế màng tế bào, v.v. được duy trì ổn định.

Tầm quan trọng đáng kể trong việc duy trì cân bằng nội môi trong quá trình lão hóa là những thay đổi trong cơ chế điều hòa thần kinh thể dịch, sự gia tăng độ nhạy cảm của các mô đối với hoạt động của hormone và các chất trung gian chống lại sự suy yếu của các ảnh hưởng thần kinh.

Khi cơ thể già đi, chức năng của tim, thông khí phổi, trao đổi khí, chức năng thận, bài tiết của tuyến tiêu hóa, chức năng của tuyến nội tiết, trao đổi chất và những chức năng khác thay đổi đáng kể. Những thay đổi này có thể được mô tả như là homeoresis - một quỹ đạo (động lực) tự nhiên của những thay đổi về tốc độ trao đổi chất và chức năng sinh lý theo tuổi tác theo thời gian. Tầm quan trọng của quá trình thay đổi liên quan đến tuổi tác là rất quan trọng để mô tả quá trình lão hóa của một người và xác định tuổi sinh học của người đó.

Ở tuổi già và tuổi già, tiềm năng chung của các cơ chế thích ứng giảm dần. Do đó, ở tuổi già, dưới tải trọng gia tăng, căng thẳng và các tình huống khác, khả năng thất bại của các cơ chế thích ứng và rối loạn cân bằng nội môi sẽ tăng lên. Sự giảm độ tin cậy của các cơ chế cân bằng nội môi này là một trong những điều kiện tiên quyết quan trọng nhất cho sự phát triển của các rối loạn bệnh lý ở tuổi già.

Bạn có thực sự không hài lòng với viễn cảnh biến mất khỏi thế giới này mãi mãi không? Bạn có muốn sống một cuộc sống khác không? Bắt đầu tất cả một lần nữa? Sửa chữa những lỗi lầm của cuộc đời này? Biến những giấc mơ chưa thực hiện thành hiện thực? Theo liên kết này:

Lịch sử phát triển của học thuyết cân bằng nội môi

K. Bernard và vai trò của ông trong việc phát triển học thuyết về môi trường bên trong

Lần đầu tiên, các quá trình cân bằng nội môi trong cơ thể là quá trình đảm bảo sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể được nhà tự nhiên học và sinh lý học người Pháp C. Bernard xem xét vào giữa thế kỷ 19. Bản thân thuật ngữ này cân bằng nội môiđược nhà sinh lý học người Mỹ W. Cannon đề xuất chỉ vào năm 1929.

Trong quá trình hình thành học thuyết về cân bằng nội môi, ý tưởng của C. Bernard đóng vai trò chủ đạo cho rằng đối với một sinh vật sống “thực sự có hai môi trường: một môi trường bên ngoài nơi sinh vật được đặt vào, môi trường bên trong còn lại nơi các thành phần mô sống. .” Năm 1878, nhà khoa học đã đưa ra khái niệm về tính không đổi của thành phần và tính chất của môi trường bên trong. Ý tưởng chính của khái niệm này là ý tưởng rằng môi trường bên trong không chỉ bao gồm máu mà còn bao gồm tất cả các chất lỏng plasmatic và blastomatic đến từ nó. “Môi trường bên trong,” K. Bernard viết, “... được hình thành từ tất cả các thành phần của máu - nitơ và không nitơ, protein, fibrin, đường, chất béo, v.v., ... ngoại trừ máu các giọt, vốn đã là những nguyên tố hữu cơ độc lập.”

Môi trường bên trong chỉ bao gồm các thành phần chất lỏng của cơ thể, có chức năng rửa sạch tất cả các thành phần mô, tức là. huyết tương, bạch huyết và dịch mô. C. Bernard coi thuộc tính của môi trường bên trong là “tiếp xúc trực tiếp với các yếu tố giải phẫu của một sinh vật”. Ông lưu ý, khi nghiên cứu tính chất sinh lý của các nguyên tố này cần xem xét điều kiện biểu hiện và sự phụ thuộc của chúng vào môi trường.

Claude Bernard (1813-1878) Nhà sinh lý học, bệnh lý học, nhà tự nhiên học lớn nhất người Pháp. Năm 1839, ông tốt nghiệp Đại học Paris. Năm 1854–1868 đứng đầu khoa sinh lý học đại cương tại Đại học Paris, và từ năm 1868, ông là nhân viên của Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên. Thành viên của Viện Hàn lâm Paris (từ 1854), phó chủ tịch (1868) và chủ tịch (1869), thành viên tương ứng nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học St. Petersburg (từ 1860). Nghiên cứu khoa học của C. Bernard tập trung vào sinh lý học của hệ thần kinh, tiêu hóa và tuần hoàn máu. Những thành tựu to lớn của nhà khoa học trong việc phát triển sinh lý học thực nghiệm. Ông đã tiến hành các nghiên cứu cổ điển về giải phẫu và sinh lý của đường tiêu hóa, vai trò của tuyến tụy, chuyển hóa carbohydrate, chức năng của dịch tiêu hóa, phát hiện ra sự hình thành glycogen trong gan, nghiên cứu sự phân bố của mạch máu, tác dụng co mạch của hệ giao cảm. thần kinh, v.v. Một trong những người tạo ra học thuyết cân bằng nội môi, đã đưa ra khái niệm về môi trường bên trong cơ thể. Đặt nền móng cho dược lý học và độc chất học. Ông đã chỉ ra sự tương đồng, thống nhất của một số hiện tượng sống ở động vật và thực vật.

Nhà khoa học đã tin tưởng một cách đúng đắn rằng những biểu hiện của sự sống là do sự xung đột giữa các lực lượng hiện có của cơ thể (hiến pháp) và ảnh hưởng của môi trường bên ngoài. Sự xung đột sự sống trong cơ thể biểu hiện dưới dạng hai hiện tượng đối lập và biện chứng liên quan đến nhau: tổng hợp và suy tàn. Kết quả của các quá trình này là cơ thể thích nghi hoặc thích nghi với các điều kiện môi trường.

Phân tích các tác phẩm của C. Bernard cho phép chúng ta kết luận rằng tất cả các cơ chế sinh lý, cho dù chúng có thể khác nhau đến đâu, đều nhằm duy trì sự ổn định của các điều kiện sống trong môi trường bên trong. “Sự ổn định của môi trường bên trong là điều kiện cho một cuộc sống tự do, độc lập. Điều này đạt được thông qua một quá trình duy trì trong môi trường bên trong tất cả các điều kiện cần thiết cho sự sống của các nguyên tố." Sự ổn định của môi trường giả định sự hoàn hảo như vậy của sinh vật trong đó các biến số bên ngoài sẽ được bù đắp và cân bằng tại mọi thời điểm. Đối với môi trường lỏng, các điều kiện cơ bản để duy trì liên tục môi trường lỏng đã được xác định: sự hiện diện của nước, oxy, chất dinh dưỡng và nhiệt độ nhất định.

Sự độc lập của cuộc sống với môi trường bên ngoài mà C. Bernard đã nói đến là rất tương đối. Môi trường bên trong có mối quan hệ chặt chẽ với môi trường bên ngoài. Hơn nữa, nó vẫn giữ được nhiều đặc tính của môi trường nguyên sinh nơi sự sống từng bắt nguồn. Các sinh vật sống như thể đóng nước biển thành hệ thống mạch máu và biến môi trường bên ngoài luôn biến động thành môi trường bên trong, sự ổn định của nó được bảo vệ bởi các cơ chế sinh lý đặc biệt.

Chức năng chính của môi trường bên trong là đưa “các yếu tố hữu cơ vào mối quan hệ với nhau và với môi trường bên ngoài”. K. Bernard giải thích rằng có sự trao đổi liên tục các chất giữa môi trường bên trong và tế bào của cơ thể do sự khác biệt về chất và số lượng bên trong và bên ngoài tế bào. Môi trường bên trong do chính cơ thể tạo ra và sự ổn định về thành phần của nó được duy trì bởi các cơ quan tiêu hóa, hô hấp, bài tiết, v.v., chức năng chính của nó là “chuẩn bị chất lỏng dinh dưỡng chung” cho các tế bào của cơ thể. thân hình. Hoạt động của các cơ quan này được điều hòa bởi hệ thần kinh và với sự trợ giúp của “các chất được sản xuất đặc biệt”. Điều này “chứa một vòng tròn liên tục của những ảnh hưởng lẫn nhau tạo nên sự hài hòa sống còn.”

Do đó, vào nửa sau thế kỷ 19, C. Bernard đã đưa ra định nghĩa khoa học chính xác về môi trường bên trong cơ thể, xác định các yếu tố của nó, mô tả thành phần, tính chất, nguồn gốc tiến hóa của nó và nhấn mạnh tầm quan trọng của nó trong việc đảm bảo sự sống của con người. thân hình.

Học thuyết cân bằng nội môi của W. Cannon

Không giống như K. Bernard, người có kết luận dựa trên những khái quát hóa sinh học rộng rãi, W. Cannon đi đến kết luận về tầm quan trọng của tính ổn định của môi trường bên trong cơ thể bằng một phương pháp khác: trên cơ sở các nghiên cứu sinh lý thực nghiệm. Nhà khoa học thu hút sự chú ý đến thực tế là cuộc sống của động vật và con người, mặc dù thường xuyên gặp phải những tác động bất lợi, vẫn diễn ra bình thường trong nhiều năm.

Nhà sinh lý học người Mỹ. Sinh ra ở Prairie du Chin (Wisconsin), ông tốt nghiệp Đại học Harvard năm 1896. Năm 1906–1942 – Giáo sư Sinh lý học tại Trường Sau đại học Harvard, Thành viên danh dự nước ngoài của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (từ năm 1942). Các công trình khoa học chính được dành cho sinh lý học của hệ thần kinh. Ông đã phát hiện ra vai trò của adrenaline như một chất dẫn truyền giao cảm và đưa ra khái niệm về hệ thống giao cảm-tuyến thượng thận. Ông phát hiện ra rằng khi các sợi thần kinh giao cảm bị kích thích, chất giao cảm được giải phóng ở đầu mút của chúng, một chất có tác dụng tương tự như adrenaline. Một trong những người sáng tạo ra học thuyết cân bằng nội môi, được ông vạch ra trong tác phẩm “Trí tuệ của cơ thể” (1932). Ông coi cơ thể con người như một hệ thống tự điều chỉnh với vai trò chủ đạo là hệ thần kinh tự trị.

W. Cannon lưu ý rằng các điều kiện không đổi được duy trì trong cơ thể có thể được gọi là THĂNG BẰNG. Tuy nhiên, từ này trước đây đã có một ý nghĩa rất cụ thể: nó biểu thị trạng thái có thể xảy ra nhất của một hệ cô lập, trong đó tất cả các lực đã biết đều cân bằng lẫn nhau, do đó, ở trạng thái cân bằng, các tham số của hệ không phụ thuộc vào thời gian, và không có dòng vật chất hoặc năng lượng trong hệ thống. Các quá trình sinh lý phối hợp phức tạp liên tục xảy ra trong cơ thể, đảm bảo sự ổn định của các trạng thái. Một ví dụ là hoạt động phối hợp của não, dây thần kinh, tim, phổi, thận, lá lách và các cơ quan và hệ thống nội tạng khác. Vì vậy, W. Cannon đề xuất một cách gọi đặc biệt cho những bang như vậy - cân bằng nội môi. Từ này hoàn toàn không ám chỉ một cái gì đó đông cứng và bất động. Nó có nghĩa là một điều kiện có thể thay đổi nhưng vẫn tương đối ổn định.

Thuật ngữ cân bằng nội môi được hình thành từ hai từ tiếng Hy Lạp: người đồng tính- tương tự, tương tự và ứ đọng- đứng, bất động. Khi giải thích thuật ngữ này, W. Cannon nhấn mạnh rằng từ này ứ đọng không chỉ hàm ý trạng thái ổn định mà còn là điều kiện dẫn đến hiện tượng này, và từ người đồng tính biểu thị sự giống nhau và tương đồng của các hiện tượng.

Khái niệm cân bằng nội môi, theo W. Cannon, cũng bao gồm các cơ chế sinh lý đảm bảo sự ổn định của sinh vật. Sự ổn định đặc biệt này không được đặc trưng bởi sự ổn định của các quá trình, trái lại, chúng năng động và thay đổi liên tục, tuy nhiên, trong điều kiện “bình thường”, sự dao động của các chỉ số sinh lý bị hạn chế khá nghiêm ngặt.

Sau đó, W. Cannon đã chỉ ra rằng tất cả các quá trình trao đổi chất và các điều kiện cơ bản để thực hiện các chức năng quan trọng nhất của cơ thể - nhiệt độ cơ thể, nồng độ glucose và muối khoáng trong huyết tương, áp suất trong mạch máu - dao động trong khoảng rất ngắn. giới hạn hẹp gần các giá trị trung bình nhất định - hằng số sinh lý Việc duy trì những hằng số này trong cơ thể là điều kiện tiên quyết để tồn tại.

W. Cannon xác định và phân loại thành phần chính của cân bằng nội môi. Anh ấy đã nhắc đến họ vật liệu cung cấp nhu cầu tế bào(vật liệu cần thiết cho sự tăng trưởng, phục hồi và sinh sản - glucose, protein, chất béo; nước; natri, kali clorua và các muối khác; oxy; các hợp chất điều hòa), và yếu tố vật lý và hóa học, ảnh hưởng đến hoạt động của tế bào (áp suất thẩm thấu, nhiệt độ, nồng độ ion hydro, v.v.). Ở giai đoạn phát triển kiến ​​thức hiện nay về cân bằng nội môi, sự phân loại này đã được mở rộng các cơ chế đảm bảo tính ổn định về cấu trúc của môi trường bên trong cơ thể và tính toàn vẹn về cấu trúc và chức năng toàn bộ cơ thể. Bao gồm các:

a) di truyền;
b) tái tạo và sửa chữa;
c) phản ứng sinh học miễn dịch.

Điều kiện tự động duy trì cân bằng nội môi, theo W. Cannon, là:

– một hệ thống báo động hoạt động hoàn hảo nhằm thông báo cho các thiết bị điều tiết trung tâm và ngoại vi về bất kỳ thay đổi nào đe dọa đến cân bằng nội môi;
– sự hiện diện của các thiết bị khắc phục có hiệu lực kịp thời và trì hoãn việc bắt đầu những thay đổi này.

E. Pfluger, S. Riche, I.M. Sechenov, L. Frederick, D. Haldane và các nhà nghiên cứu khác làm việc vào đầu thế kỷ 19 và 20 cũng tiếp cận ý tưởng về sự tồn tại của các cơ chế sinh lý đảm bảo sự ổn định của cơ thể và sử dụng thuật ngữ riêng của họ. Tuy nhiên, thuật ngữ phổ biến nhất giữa các nhà sinh lý học và các nhà khoa học thuộc các chuyên ngành khác là cân bằng nội môi, do W. Cannon đề xuất để mô tả các trạng thái và quá trình tạo ra khả năng đó.

Đối với khoa học sinh học, hiểu về cân bằng nội môi theo W. Cannon, điều có giá trị là các sinh vật sống được coi là hệ thống mở có nhiều mối liên hệ với môi trường. Những kết nối này được thực hiện thông qua các cơ quan hô hấp và tiêu hóa, các cơ quan thụ cảm bề mặt, hệ thần kinh và cơ bắp, v.v. Những thay đổi của môi trường ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến các hệ thống này, gây ra những thay đổi tương ứng trong chúng. Tuy nhiên, những tác động này thường không đi kèm với những sai lệch lớn so với định mức và không gây ra những rối loạn nghiêm trọng trong quá trình sinh lý.

Đóng góp của LS Nghiêm túc trong việc phát triển các ý tưởng về cân bằng nội môi

Nhà sinh lý học người Nga, viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (từ năm 1939). Sinh ra ở Libau (Litva). Năm 1903, bà tốt nghiệp Đại học Geneva và làm việc ở đó cho đến năm 1925. Năm 1925–1948 - Giáo sư Viện Y học Matxcơva thứ 2, đồng thời là Giám đốc Viện Sinh lý học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Từ năm 1954 đến 1968, bà đứng đầu khoa sinh lý học tại Viện Vật lý sinh học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô. Tác phẩm của L.S. Stern được dành cho việc nghiên cứu các cơ sở hóa học của các quá trình sinh lý xảy ra ở các bộ phận khác nhau của hệ thần kinh trung ương. Bà đã nghiên cứu vai trò của chất xúc tác trong quá trình oxy hóa sinh học và đề xuất phương pháp đưa thuốc vào dịch não tủy trong điều trị một số bệnh.

Đồng thời với W. Cannon vào năm 1929 tại Nga, nhà sinh lý học người Nga L.S. đã hình thành ý tưởng của mình về cơ chế duy trì sự ổn định của môi trường bên trong. Nghiêm khắc. “Không giống như đơn giản nhất, ở các sinh vật đa bào phức tạp hơn, sự trao đổi với môi trường xảy ra thông qua cái gọi là môi trường, từ đó các mô và cơ quan riêng lẻ lấy vật liệu chúng cần và giải phóng các sản phẩm trao đổi chất của chúng vào đó. ... Khi các bộ phận riêng lẻ của cơ thể (các cơ quan và mô) phân hóa và phát triển, mỗi cơ quan và mỗi mô phải có môi trường dinh dưỡng trực tiếp riêng, thành phần và tính chất của môi trường đó phải tương ứng với đặc điểm cấu trúc và chức năng của cơ quan đó. Môi trường giàu dinh dưỡng hoặc thân mật ngay lập tức này phải có độ ổn định nhất định, đảm bảo hoạt động bình thường của cơ quan được rửa sạch. ... Môi trường dinh dưỡng tức thời của từng cơ quan và mô là dịch gian bào hoặc mô.”

L.S. Stern đã xác định tầm quan trọng đối với hoạt động bình thường của các cơ quan và mô về tính ổn định của thành phần và tính chất của không chỉ máu mà còn cả dịch mô. Cô ấy đã cho thấy sự tồn tại của các rào cản mô huyết học- Hàng rào sinh lý ngăn cách máu và mô. Theo ý kiến ​​​​của cô, những thành tạo này bao gồm nội mô mao mạch, màng đáy, mô liên kết và màng lipoprotein của tế bào. Tính thấm chọn lọc của các rào cản giúp duy trì cân bằng nội môi và tính đặc hiệu đã biết của môi trường bên trong cần thiết cho chức năng bình thường của một cơ quan hoặc mô cụ thể. Được đề xuất và thành lập bởi L.S. Lý thuyết về cơ chế rào cản của Stern là một đóng góp mới về cơ bản cho học thuyết về môi trường bên trong.

mô bệnh học , hoặc mô mạch máu , rào chắn - về bản chất, đây là một cơ chế sinh lý quyết định tính ổn định tương đối của thành phần và tính chất của môi trường của cơ quan và tế bào. Nó thực hiện hai chức năng quan trọng: điều tiết và bảo vệ, tức là. đảm bảo điều hòa thành phần và tính chất của môi trường riêng của cơ quan và tế bào, đồng thời bảo vệ cơ quan đó khỏi sự xâm nhập của các chất lạ từ máu vào cơ quan đó hoặc toàn bộ cơ thể.

Các rào cản mô học có mặt ở hầu hết các cơ quan và có các tên tương ứng: máu não, máu-mắt, hematolabyrinthine, hematoliquor, máu bạch huyết, máu phổi và máu màng phổi, máu, cũng như hàng rào "tuyến sinh dục máu" (ví dụ, máu tinh hoàn), vân vân.

Những ý tưởng hiện đại về cân bằng nội môi

Ý tưởng cân bằng nội môi hóa ra rất hiệu quả trong suốt thế kỷ 20. nó được phát triển bởi nhiều nhà khoa học trong và ngoài nước. Tuy nhiên, khái niệm này vẫn chưa có định nghĩa thuật ngữ rõ ràng trong khoa học sinh học. Trong tài liệu khoa học và giáo dục, người ta có thể tìm thấy sự tương đương giữa các thuật ngữ “môi trường bên trong” và “cân bằng nội môi”, hoặc những cách giải thích khác nhau về khái niệm “cân bằng nội môi”.

Nhà sinh lý học người Nga, viện sĩ Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô (1966), thành viên chính thức của Viện Hàn lâm Khoa học Y tế Liên Xô (1945). Tốt nghiệp Học viện Kiến thức Y khoa Leningrad. Từ năm 1921, ông làm việc tại Viện Não bộ dưới sự chỉ đạo của V.M. Bekhterev, năm 1922–1930. tại Học viện Quân y trong phòng thí nghiệm của I.P. Pavlova. Năm 1930–1934 Giáo sư Khoa Sinh lý học, Viện Y học Gorky. Năm 1934–1944 – Trưởng khoa tại Viện Y học Thực nghiệm Toàn Liên minh ở Moscow. Năm 1944–1955 làm việc tại Viện Sinh lý học của Viện Hàn lâm Khoa học Y tế Liên Xô (từ năm 1946 - giám đốc). Từ năm 1950 - trưởng Phòng thí nghiệm Sinh lý thần kinh của Viện Hàn lâm Khoa học Y tế Liên Xô, và sau đó là trưởng khoa sinh lý thần kinh tại Viện Sinh lý học Bình thường và Bệnh lý của Viện Hàn lâm Khoa học Y tế Liên Xô. Giải thưởng Lênin (1972). Tác phẩm chính của ông tập trung vào việc nghiên cứu hoạt động của cơ thể và đặc biệt là não bộ dựa trên lý thuyết về các hệ thống chức năng do ông phát triển. Việc áp dụng lý thuyết này vào sự phát triển của các chức năng đã giúp P.K. Anokhin xây dựng khái niệm về sự hình thành hệ thống như một mô hình chung của quá trình tiến hóa.

Môi trường bên trong cơ thể gọi toàn bộ tập hợp các chất lỏng tuần hoàn của cơ thể: máu, bạch huyết, dịch gian bào (mô) rửa sạch các tế bào và mô cấu trúc, tham gia vào quá trình trao đổi chất, biến đổi hóa học và vật lý. Các thành phần của môi trường bên trong cũng bao gồm dịch nội bào (cytosol), vì đây là môi trường trực tiếp diễn ra các phản ứng chính của quá trình chuyển hóa tế bào. Thể tích tế bào chất trong cơ thể người trưởng thành là khoảng 30 lít, dịch gian bào khoảng 10 lít, máu và bạch huyết chiếm không gian nội mạch là 4–5 lít.

Trong một số trường hợp, thuật ngữ “cân bằng nội môi” được sử dụng để biểu thị sự ổn định của môi trường bên trong và khả năng cung cấp nó của cơ thể. Cân bằng nội môi là một hằng số động tương đối của môi trường bên trong, dao động trong các ranh giới được xác định chặt chẽ và sự ổn định (ổn định) của các chức năng sinh lý cơ bản của cơ thể. Trong các trường hợp khác, cân bằng nội môi được hiểu là các quá trình sinh lý hoặc hệ thống kiểm soát điều chỉnh, phối hợp và điều chỉnh các chức năng quan trọng của cơ thể nhằm duy trì trạng thái ổn định.

Như vậy, định nghĩa về khái niệm cân bằng nội môi được tiếp cận từ hai phía. Một mặt, cân bằng nội môi được coi là hằng số định lượng và định tính của các thông số lý hóa và sinh học. Mặt khác, cân bằng nội môi được định nghĩa là một tập hợp các cơ chế duy trì sự ổn định của môi trường bên trong cơ thể.

Việc phân tích các định nghĩa có sẵn trong tài liệu tham khảo và sinh học giúp làm nổi bật các khía cạnh quan trọng nhất của khái niệm này và đưa ra định nghĩa chung: cân bằng nội môi là trạng thái cân bằng động tương đối của hệ thống, được duy trì thông qua các cơ chế tự điều chỉnh. Định nghĩa này không chỉ bao gồm kiến ​​thức về tính tương đối của tính ổn định của môi trường bên trong mà còn thể hiện tầm quan trọng của cơ chế cân bằng nội môi của các hệ thống sinh học nhằm đảm bảo tính ổn định này.

Các chức năng quan trọng của cơ thể bao gồm các cơ chế cân bằng nội môi có tính chất và hoạt động rất khác nhau: thần kinh, nội tiết-dịch thể, rào cản, kiểm soát và đảm bảo sự ổn định của môi trường bên trong và hoạt động ở các cấp độ khác nhau.

Nguyên lý hoạt động của cơ chế cân bằng nội môi

Nguyên lý hoạt động của các cơ chế cân bằng nội môi đảm bảo sự điều hòa và tự điều chỉnh ở các cấp độ tổ chức khác nhau của vật chất sống đã được mô tả bởi G.N. Kassil. Các cấp độ điều chỉnh sau đây được phân biệt:

1) dưới phân tử;
2) phân tử;
3) dưới tế bào;
4) tế bào;
5) chất lỏng (môi trường bên trong, mối quan hệ dịch thể-nội tiết-ion, chức năng rào cản, khả năng miễn dịch);
6) vải;
7) thần kinh (cơ chế thần kinh trung ương và ngoại biên, phức hợp hàng rào nội tiết-thần kinh-nội tiết);
8) sinh vật;
9) quần thể (quần thể tế bào, sinh vật đa bào).

Mức độ cân bằng nội môi cơ bản của hệ thống sinh học cần được xem xét thuộc về sinh vật. Trong ranh giới của nó, một số khác được phân biệt: cân bằng nội môi tế bào, soma, bản thể và chức năng (sinh lý), cân bằng gen soma.

Cân bằng nội môi tế bào khả năng thích ứng về hình thái và chức năng thể hiện sự tái cấu trúc liên tục của sinh vật phù hợp với điều kiện tồn tại như thế nào. Trực tiếp hoặc gián tiếp, các chức năng của cơ chế như vậy được thực hiện bởi bộ máy di truyền (gen) của tế bào.

Cân bằng nội môi soma– hướng của sự thay đổi tổng thể trong hoạt động chức năng của sinh vật theo hướng thiết lập các mối quan hệ tối ưu nhất với môi trường.

Cân bằng nội môi là sự phát triển riêng lẻ của một sinh vật từ khi hình thành tế bào mầm cho đến khi chết hoặc ngừng tồn tại với khả năng trước đây của nó.

Dưới cân bằng nội môi chức năng hiểu hoạt động sinh lý tối ưu của các cơ quan, hệ thống và toàn bộ cơ thể trong các điều kiện môi trường cụ thể. Đổi lại, nó bao gồm: trao đổi chất, hô hấp, tiêu hóa, bài tiết, điều hòa (cung cấp mức độ điều hòa thần kinh thể dịch tối ưu trong những điều kiện nhất định) và cân bằng nội môi tâm lý.

Sự chuyển gen somađại diện cho sự kiểm soát tính ổn định di truyền của các tế bào soma tạo nên cá thể sinh vật.

Chúng ta có thể phân biệt cân bằng nội môi tuần hoàn, vận động, cảm giác, tâm thần vận động, tâm lý và thậm chí cả thông tin, đảm bảo cơ thể phản ứng tối ưu với thông tin đến. Một mức độ bệnh lý riêng biệt được phân biệt - các bệnh về cân bằng nội môi, tức là. sự gián đoạn của các cơ chế cân bằng nội môi và hệ thống điều tiết.

Cầm máu như một cơ chế thích ứng

Cầm máu là một phức hợp quan trọng của các quá trình phức tạp liên kết với nhau, một phần không thể thiếu trong cơ chế thích ứng của cơ thể. Do vai trò đặc biệt của máu trong việc duy trì các thông số cơ bản của cơ thể nên nó được phân biệt như một loại phản ứng cân bằng nội môi độc lập.

Thành phần chính của cầm máu là một hệ thống phức tạp gồm các cơ chế thích ứng đảm bảo tính lưu động của máu trong mạch và sự đông máu của nó khi tính toàn vẹn của chúng bị vi phạm. Tuy nhiên, cầm máu không chỉ đảm bảo duy trì trạng thái lỏng của máu trong mạch, sức cản của thành mạch và cầm máu mà còn ảnh hưởng đến huyết động và tính thấm của mạch, tham gia vào quá trình lành vết thương, phát triển các phản ứng viêm và miễn dịch. và liên quan đến sức đề kháng không đặc hiệu của cơ thể.

Hệ thống cầm máu có sự tương tác chức năng với hệ thống miễn dịch. Hai hệ thống này tạo thành một cơ chế bảo vệ thể dịch duy nhất, các chức năng của chúng một mặt liên quan đến cuộc đấu tranh cho sự tinh khiết của mã di truyền và ngăn ngừa các bệnh khác nhau, mặt khác là duy trì trạng thái lỏng của máu trong hệ thống tuần hoàn và cầm máu trong trường hợp vi phạm tính toàn vẹn của mạch máu. Hoạt động chức năng của chúng được điều chỉnh bởi hệ thống thần kinh và nội tiết.

Sự hiện diện của các cơ chế chung để “bật” hệ thống phòng thủ của cơ thể - miễn dịch, đông máu, tiêu sợi huyết, v.v. - cho phép chúng ta coi chúng như một hệ thống được xác định về mặt cấu trúc và chức năng duy nhất.

Các đặc điểm của nó là: 1) nguyên tắc phân tầng bao gồm tuần tự và kích hoạt các yếu tố cho đến khi hình thành các hoạt chất sinh lý cuối cùng: trombin, plasmin, kinin; 2) khả năng kích hoạt các hệ thống này ở bất kỳ phần nào của giường mạch; 3) cơ chế chung để bật hệ thống; 4) phản hồi về cơ chế tương tác của các hệ thống này; 5) sự tồn tại của các chất ức chế phổ biến.

Đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của hệ thống cầm máu, giống như các hệ thống sinh học khác, được thực hiện theo nguyên tắc chung về độ tin cậy. Điều này có nghĩa là độ tin cậy của hệ thống đạt được nhờ sự dư thừa của các phần tử điều khiển và sự tương tác động của chúng, sự trùng lặp chức năng hoặc khả năng thay thế lẫn nhau của các phần tử điều khiển với khả năng quay trở lại trạng thái trước đó nhanh chóng hoàn hảo, khả năng tự tổ chức năng động và tìm kiếm các trạng thái ổn định.

Tuần hoàn chất lỏng giữa không gian tế bào và mô, cũng như mạch máu và bạch huyết

Cân bằng nội môi tế bào

Vị trí quan trọng nhất trong việc tự điều chỉnh và duy trì cân bằng nội môi là cân bằng nội môi tế bào. Nó cũng được gọi là sự tự điều hòa của tế bào.

Về cơ bản, cả hệ thống nội tiết và thần kinh đều không có khả năng đối phó với nhiệm vụ duy trì sự ổn định thành phần tế bào chất của từng tế bào. Mỗi tế bào của cơ thể đa bào đều có cơ chế tự điều hòa riêng của mình đối với các quá trình trong tế bào chất.

Vị trí dẫn đầu trong quy định này thuộc về màng tế bào chất bên ngoài. Nó đảm bảo việc truyền tín hiệu hóa học vào và ra khỏi tế bào, thay đổi tính thấm của tế bào, tham gia điều chỉnh thành phần chất điện giải của tế bào và thực hiện chức năng của “máy bơm” sinh học.

Cân bằng nội môi và mô hình kỹ thuật của quá trình cân bằng nội môi

Trong những thập kỷ gần đây, vấn đề cân bằng nội môi bắt đầu được xem xét từ góc độ điều khiển học - khoa học về kiểm soát có mục tiêu và tối ưu các quá trình phức tạp. Các hệ thống sinh học, chẳng hạn như tế bào, bộ não, sinh vật, quần thể, hệ sinh thái đều hoạt động theo những quy luật giống nhau.

Ludwig von Bertalanffy (1901–1972) Nhà sinh học lý thuyết người Áo, người sáng tạo ra “lý thuyết hệ thống tổng quát”. Từ năm 1949 ông làm việc ở Mỹ và Canada. Tiếp cận các đối tượng sinh học như các hệ thống năng động có tổ chức, Bertalanffy đã đưa ra một phân tích chi tiết về những mâu thuẫn giữa cơ chế và chủ nghĩa sống, sự xuất hiện và phát triển các ý tưởng về tính toàn vẹn của sinh vật và trên cơ sở đó, sự hình thành các khái niệm hệ thống trong sinh học. Bertalanffy đã thực hiện một số nỗ lực áp dụng cách tiếp cận “sinh vật” (tức là cách tiếp cận từ quan điểm về tính toàn vẹn) trong nghiên cứu hô hấp mô và mối quan hệ giữa trao đổi chất và tăng trưởng ở động vật. Phương pháp do nhà khoa học đề xuất để phân tích các hệ thống cân bằng mở (phấn đấu hướng tới mục tiêu) giúp có thể sử dụng rộng rãi các ý tưởng về nhiệt động lực học, điều khiển học và hóa lý trong sinh học. Ý tưởng của ông đã được ứng dụng trong y học, tâm thần học và các ngành ứng dụng khác. Là một trong những người tiên phong trong cách tiếp cận hệ thống, nhà khoa học đã đưa ra khái niệm hệ thống tổng quát đầu tiên trong khoa học hiện đại, mục tiêu của nó là phát triển một bộ máy toán học để mô tả các loại hệ thống khác nhau, thiết lập tính đẳng cấu của các quy luật trong các lĩnh vực kiến ​​thức khác nhau. và tìm kiếm các phương tiện tích hợp khoa học (“Lý thuyết chung về hệ thống”, 1968). Tuy nhiên, những nhiệm vụ này chỉ được thực hiện liên quan đến một số loại hệ thống sinh học mở nhất định.

Người sáng lập ra lý thuyết điều khiển các vật thể sống là N. Wiener. Ý tưởng của ông dựa trên nguyên tắc tự điều chỉnh - tự động duy trì sự cố định hoặc thay đổi theo quy luật bắt buộc của thông số quy định. Tuy nhiên, rất lâu trước N. Wiener và W. Cannon, ý tưởng về điều khiển tự động đã được I.M. Sechenov: “...trong cơ thể động vật, các cơ quan điều chỉnh chỉ có thể tự động, tức là. được đưa vào hoạt động do các điều kiện thay đổi về trạng thái hoặc tiến trình của máy (sinh vật) và phát triển các hoạt động nhằm loại bỏ những bất thường này.” Cụm từ này cho thấy sự cần thiết của cả kết nối trực tiếp và phản hồi làm nền tảng cho sự tự điều chỉnh.

Ý tưởng về khả năng tự điều chỉnh trong các hệ thống sinh học đã được L. Bertalanffy đào sâu và phát triển, người hiểu hệ thống sinh học là “một tập hợp có trật tự các yếu tố liên kết với nhau”. Ông cũng xem xét cơ chế sinh lý chung của cân bằng nội môi trong bối cảnh các hệ thống mở. Dựa trên những ý tưởng lý thuyết của L. Bertalanffy, một hướng đi mới đã xuất hiện trong sinh học, được gọi là phương pháp tiếp cận hệ thống. Quan điểm của L. Bertalanffy được chia sẻ bởi V.N. Novoseltsev, người đã trình bày vấn đề cân bằng nội môi như vấn đề kiểm soát dòng chất và năng lượng mà một hệ thống mở trao đổi với môi trường.

Nỗ lực đầu tiên nhằm mô hình hóa cân bằng nội môi và thiết lập các cơ chế kiểm soát khả thi được thực hiện bởi U.R. Ashby. Ông đã thiết kế một thiết bị tự điều chỉnh nhân tạo được gọi là “bộ cân bằng nội môi”. Điều hòa nội môi U.R. Ashby đại diện cho một hệ thống mạch đo điện thế và chỉ tái tạo các khía cạnh chức năng của hiện tượng này. Mô hình này không thể phản ánh đầy đủ bản chất của các quá trình cân bằng nội môi.

Bước tiếp theo trong quá trình phát triển cân bằng nội môi được thực hiện bởi S. Beer, người đã chỉ ra hai điểm cơ bản mới: nguyên tắc phân cấp của việc xây dựng hệ thống cân bằng nội môi để kiểm soát các vật thể phức tạp và nguyên tắc sống sót. S. Beer đã cố gắng áp dụng các nguyên tắc cân bằng nội môi nhất định trong quá trình phát triển thực tế các hệ thống kiểm soát có tổ chức và xác định một số điểm tương đồng về mặt điều khiển học giữa một hệ thống sống và quá trình sản xuất phức tạp.

Một giai đoạn mới về chất lượng trong quá trình phát triển theo hướng này bắt đầu sau khi Yu.M. tạo ra mô hình cân bằng nội môi chính thức. Gorsky. Quan điểm của ông được hình thành dưới ảnh hưởng của các ý tưởng khoa học của G. Selye, người cho rằng “... nếu có thể đưa những mâu thuẫn vào các mô hình phản ánh hoạt động của các hệ thống sống, đồng thời hiểu được tại sao tự nhiên, khi tạo ra các sinh vật sống đã đi theo con đường này, đây sẽ là một bước đột phá mới vào những bí mật của sự sống với những kết quả thiết thực tuyệt vời.”

Cân bằng nội môi sinh lý

Cân bằng nội môi sinh lý được duy trì bởi hệ thống thần kinh tự trị và soma, một phức hợp các cơ chế nội tiết tố và ion tạo nên hệ thống hóa lý của cơ thể, cũng như hành vi, trong đó vai trò của cả hình thức di truyền và kinh nghiệm cá nhân có được là quan trọng.

Ý tưởng về vai trò chủ đạo của hệ thần kinh tự chủ, đặc biệt là bộ phận giao cảm của nó, đã được phát triển trong các tác phẩm của E. Gelgorn, B.R. Hess, W. Cannon, L.A. Orbeli, A.G. Ginetsinsky và những người khác Vai trò tổ chức của bộ máy thần kinh (nguyên tắc của thần kinh) là nền tảng của trường phái sinh lý học người Nga của I.P. Pavlova, I.M. Sechenova, A.D. Speransky.

Các lý thuyết về nội tiết tố dịch thể (nguyên lý của chủ nghĩa dịch thể) đã được phát triển ở nước ngoài trong các tác phẩm của G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherrington và những người khác. Các nhà khoa học Nga I.P. rất quan tâm đến vấn đề này. Razenkov và L.S. Nghiêm khắc.

Tài liệu thực tế khổng lồ được tích lũy mô tả các biểu hiện khác nhau của cân bằng nội môi trong các hệ thống sống, kỹ thuật, xã hội và sinh thái đòi hỏi phải nghiên cứu và xem xét từ một quan điểm phương pháp luận thống nhất. Lý thuyết thống nhất có thể kết nối tất cả các cách tiếp cận đa dạng để hiểu cơ chế và biểu hiện của cân bằng nội môi đã trở thành lý thuyết hệ thống chức năng, được tạo bởi P.K. Anokhin. Theo quan điểm của mình, nhà khoa học đã dựa trên ý tưởng của N. Wiener về các hệ thống tự tổ chức.

Kiến thức khoa học hiện đại về cân bằng nội môi của toàn bộ sinh vật dựa trên sự hiểu biết nó như một hoạt động tự điều chỉnh thân thiện và phối hợp của các hệ thống chức năng khác nhau, được đặc trưng bởi những thay đổi về số lượng và chất lượng trong các thông số của chúng trong quá trình sinh lý, vật lý và hóa học.

Cơ chế duy trì cân bằng nội môi giống như một con lắc (cân). Trước hết, tế bào chất của tế bào phải có thành phần không đổi - cân bằng nội môi của giai đoạn 1 (xem sơ đồ). Điều này được đảm bảo bởi cơ chế cân bằng nội môi của giai đoạn 2 - chất lỏng tuần hoàn, môi trường bên trong. Đổi lại, sự cân bằng nội môi của chúng gắn liền với hệ thống sinh dưỡng để ổn định thành phần của các chất, chất lỏng và khí đến và giải phóng các sản phẩm trao đổi chất cuối cùng - giai đoạn 3. Do đó, nhiệt độ, hàm lượng nước và nồng độ các chất điện giải, oxy và carbon dioxide, và lượng chất dinh dưỡng được duy trì ở mức tương đối ổn định và đào thải các sản phẩm trao đổi chất.

Giai đoạn thứ tư của việc duy trì cân bằng nội môi là hành vi. Ngoài những phản ứng thích hợp, nó còn bao gồm cảm xúc, động lực, trí nhớ và suy nghĩ. Giai đoạn thứ tư tương tác tích cực với giai đoạn trước, xây dựng và ảnh hưởng đến nó. Ở động vật, hành vi được thể hiện trong việc lựa chọn thức ăn, nơi kiếm ăn, nơi làm tổ, di cư hàng ngày và theo mùa, v.v., bản chất của nó là mong muốn hòa bình, khôi phục lại sự cân bằng bị xáo trộn.

Vì vậy, cân bằng nội môi là:

1) trạng thái của môi trường bên trong và các đặc tính của nó;
2) một tập hợp các phản ứng và quá trình duy trì sự ổn định của môi trường bên trong;
3) khả năng chống chịu của cơ thể trước những thay đổi của môi trường;
4) điều kiện tồn tại, tự do và độc lập của cuộc sống: “Sự ổn định của môi trường bên trong là điều kiện cho một cuộc sống tự do” (C. Bernard).

Vì khái niệm cân bằng nội môi là chìa khóa trong sinh học nên nó cần được đề cập khi học tất cả các khóa học ở trường: “Thực vật học”, “Động vật học”, “Sinh học đại cương”, “Sinh thái học”. Nhưng, tất nhiên, cần chú ý chính đến việc tiết lộ khái niệm này trong khóa học “Con người và sức khỏe của anh ta”. Dưới đây là các chủ đề gần đúng trong nghiên cứu mà tài liệu của bài viết có thể được sử dụng. "Nội tạng. Các hệ cơ quan, toàn bộ Sinh vật." “Điều hòa thần kinh và thể dịch của các chức năng trong cơ thể.” “Môi trường bên trong cơ thể. Máu, bạch huyết, dịch mô." "Thành phần và tính chất của máu." "Vòng tuần hoàn". "Hơi thở". " Trao đổi chất là chức năng chính của cơ thể." "Sự lựa chọn". "Điều chỉnh nhiệt độ".