Гуморальные и нервные механизмы регуляции функций

Физиологической регуляцией называется активное изменение функций организма или его поведения, направленное на обеспечение оптимальных условий жизнедеятельности, сохранение гомеостаза в меняющихся условиях окружающей среды.

Например, в состоянии покоя артериальное давление поддерживается на определенном уровне. При физической работе благодаря регуляторным механизмам артериальное давление повышается и тем самым обеспечивает лучшую работу мышечной системы, а после прекращения нагрузки оно восстанавливается на прежнем значении. Таким образом, благодаря регуляции органы кровообращения обеспечивают оптимальную величину артериального давления и в покое, и при нагрузке.

Регуляция функций может проявляться различными изменениями. Иногда бывает необходимым включить или выключить какую-то функцию: сокращение и расслабление мышцы, начало и прекращение слюноотделения. В других случаях требуется усилить или ослабить какой-то процесс: сокращения сердца, частоту и глубину дыхания, или же произвести количественные и качественные изменения в составе секретов - желудочного сока, молока и т.п.

В процессе эволюции в живом организме сложились две регуляторные системы - гуморальная (химическая) и нервная (рефлекторная).

Гуморальная регуляция (humor - жидкость) осуществляется за счет биологически активных веществ, которые образуются в организме и оказывают влияние через кровь на другие ткани и органы.

Какие вещества могут участвовать в регуляции функций и являются гуморальными агентами?

1. Электролиты. Ионы натрия, калия, кальция, магния, хлора ответственны за возникновение и проведение электрических импульсов в биологических мембранах (биотоки). Растворенные в крови минеральные соли создают осмотическое давление, определяют кислотно-щелочные свойства крови, от величины которых зависят многие процессы в организме.

2. Конечные и промежуточные продукты обмена веществ - углекислый газ, глюкоза, мочевина и др. Так, например, углекислый газ является важнейшим стимулятором дыхательного центра, а от уровня глюкозы в крови зависит деятельность многих желез внутренней секреции и других органов.

3. Гормоны - биологически активные вещества, образующиеся во многих эндокринных железах и клетках.

4. Нервные медиаторы - вещества, образующиеся в нервных окончаниях и передающие возбуждение с нерва на мышцу или железу.

5. Цитомедины - вещества, образующиеся в различных клетках и несущие информацию для других клеток.

Гуморальная регуляция - более древний способ регуляции, она имеется у растений, одноклеточных и многоклеточных животных. У высших животных гуморальная регуляция не утратила своего значения.

В процессе эволюции в связи с усложнением строения организмов гуморальной регуляции оказалось недостаточно для быстрых изменений жизненных реакций, их корреляции и взаимодействия в условиях меняющейся окружающей среды. На определенном этапе развития появилась нервная система, которая обеспечила быструю и направленную передачу сигналов в виде нервных импульсов (биотоков) к определенным органам - адресатам, в то время как гуморальная регуляция - неспецифична, так как гуморальные раздражители, циркулируя в крови, оказывают воздействие на любые чувствительные к ним ткани (инсулин, например - гормон поджелудочной железы - участвует в 22 реакциях, а адреналин - гормон надпочечников - влияет почти на все функции организма).

Нервная система состоит из центрального и периферического отделов. Центральная нервная система - это головной и спинной мозг, где расположены нервные клетки (нейроны), объединенные в нервные центры. Периферическая нервная система - это отростки нейронов, формирующие нервы и пронизывающие все тело животного.

По функциям нервная система подразделяется на соматическую и вегетативную.

Соматическая нервная система иннервирует поперечно-полосатые мышцы и обеспечивает движение животного, поэтому называется также анимальной («животной»), или двигательной нервной системой.

Вегетативная нервная система иннервирует внутренние органы и регулирует системы органов пищеварения, кровообращения, дыхания, выделения, размножения и обмен веществ. Эти функции имеются и у растений, а слово «вегетативный» означает «растительный».

Как соматическая, так и вегетативная нервная система имеют нервные центры в головном и спинном мозге, и периферические нервы, через которые осуществляется двусторонняя связь нервной системы с органами.

Основной формой деятельности нервной системы является рефлекс. Рефлекс- это ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды при участии нервной системы. Примерами могут служить отдергивание руки от горячего предмета (двигательный рефлекс) или выделение желчи из желчного пузыря (вегетативный рефлекс).

Любой рефлекс осуществляется при участии определенных морфологических структур, которые составляют рефлекторную дугу. Рефлекторная дуга - это путь, по которому проходит возбуждение от места раздражения через центральную нервную систему к исполнительному органу.

Рефлекторная дуга состоит из следующих звеньев.

1. Рецепторы - чувствительные нервные окончания, воспринимающие раздражения. Под воздействием раздражителя в рецепторах возникает потенциал действия (биоток).

2. Центростремительный, или афферентный нерв, по которому возбуждение (потенциал действия) передается в центральную нервную систему.

3. Нервный центр - совокупность нейронов, перерабатывающих полученную от рецепторов информацию и подготавливающих команду для исполнительных органов.

4. Центробежный, или эфферентный нерв, по которому нервный импульс передается исполнительным органам.

5. Эффектор, или исполнительный орган.