Homeostazės apibrėžimo biologija. Homeostazė ir ją lemiantys veiksniai; homeostazės biologinė reikšmė. Nervų ir humoralinės sistemos vaidmuo reguliuojant organizmo funkcijas ir užtikrinant jo vientisumą

Homeostazė – vidinės organizmo aplinkos palaikymas

Mus supantis pasaulis nuolat keičiasi. Žiemos vėjai verčia apsivilkti šiltus drabužius ir mūvėti pirštines, o centrinis šildymas skatina juos nusimauti. Vasaros saulė sumažina poreikį išlaikyti šilumą, bent jau tol, kol efektyvus oro kondicionavimas veikia priešingai. Ir vis dėlto, nepaisant aplinkos temperatūros, jūsų pažįstamų sveikų žmonių individuali kūno temperatūra vargu ar skirsis daug daugiau nei viena dešimtadaliu laipsnio. Žmonėms ir kitiems šiltakraujams gyvūnams vidinių kūno dalių temperatūra palaikoma pastovi kažkur apie 37 °C, nors dėl dienos ritmo ji gali kiek pakilti ir kristi.

Dauguma žmonių valgo skirtingai. Kai kurie žmonės renkasi gerus pusryčius, lengvus pietus ir sočius pietus su privalomu desertu. Kiti didžiąją dienos dalį nevalgo, bet vidurdienį mėgsta gerai užkąsti ir trumpai nusnūsti. Kai kurie žmonės nieko nedaro, tik kramto, o kiti, atrodo, visiškai nesirūpina maistu. Ir vis dėlto, jei išmatuosite savo klasės mokinių cukraus kiekį kraujyje, jie visi bus arti 0,001 g (1 mg) viename mililitre kraujo, nepaisant didelių mitybos ir valgio paskirstymo skirtumų.

Tikslus kūno temperatūros ir gliukozės kiekio kraujyje reguliavimas yra tik du svarbiausių nervų sistemos funkcijų pavyzdžiai. Visas mūsų ląsteles supančių skysčių sudėtis yra nuolat reguliuojama, todėl gaunama nuostabi konsistencija.

Nuolatinės kūno vidinės aplinkos palaikymas vadinamas homeostazė (homeo – tas pats, panašus; stazė – stabilumas, pusiausvyra). Pagrindinė atsakomybė už homeostatinį reguliavimą tenka periferinės nervų sistemos autonominei (autonominei) ir žarnyno dalims, taip pat centrinei nervų sistemai, kuri duoda nurodymus organizmui per hipofizę ir kitus endokrininius organus. Veikdamos kartu, šios sistemos derina organizmo poreikius su aplinkos sąlygomis. (Jei šis teiginys jums atrodo pažįstamas, atminkite, kad tai yra lygiai tie patys žodžiai, kuriais apibūdinome pagrindinę smegenų funkciją.)

Prancūzų fiziologas Claude'as Bernardas, gyvenęs XIX amžiuje ir visiškai atsidavęs virškinimo ir kraujotakos reguliavimo procesų tyrimams, kūno skysčius laikė „vidine aplinka“ (milieu interne). Skirtingi organizmai gali turėti šiek tiek skirtingą tam tikrų druskų koncentraciją ir normalią temperatūrą, tačiau rūšies viduje individų vidinė aplinka atitinka tai rūšiai būdingus standartus. Leidžiami tik trumpalaikiai ir ne itin dideli nukrypimai nuo šių standartų, kitaip organizmas negali išlikti sveikas ir prisidėti prie rūšies išlikimo. Walteris B. Cannonas, pagrindinis amžiaus vidurio Amerikos fiziologas, išplėtė Bernardo vidinės aplinkos sampratą. Jis tikėjo, kad individo nepriklausomybę nuo nuolatinių išorinių sąlygų pokyčių užtikrina darbas homeostatiniai mechanizmai, kurios palaiko vidinės aplinkos pastovumą.

Kiekvienos rūšies organizmo gebėjimas susidoroti su aplinkos poreikiais labai skiriasi. Akivaizdu, kad žmogus, kuris, be vidinių homeostazės mechanizmų, naudoja sudėtingus elgesio tipus, turi didžiausią nepriklausomybę nuo išorinių sąlygų. Tačiau daugelis gyvūnų jį pranoksta tam tikromis rūšims būdingomis galimybėmis. Pavyzdžiui, baltieji lokiai yra atsparesni šalčiui; kai kurios dykumose gyvenančių vorų ir driežų rūšys geriau toleruoja šilumą; kupranugariai gali ilgiau išsiversti be vandens. Šiame skyriuje apžvelgsime daugybę struktūrų, kurios leidžia mums įgyti tam tikrą nepriklausomybės laipsnį nuo kintančių išorinio pasaulio fizinių sąlygų. Taip pat atidžiau pažvelgsime į reguliavimo mechanizmus, kurie palaiko mūsų vidinės aplinkos pastovumą.

Astronautai dėvi specialius kostiumus (skafandrus), kurie leidžia palaikyti normalią kūno temperatūrą, pakankamą deguonies įtampą kraujyje ir kraujospūdį dirbant vakuumui artimoje aplinkoje. Šiuose kostiumuose įmontuoti specialūs jutikliai registruoja deguonies koncentraciją, kūno temperatūrą, širdies veiklą ir praneša šiuos duomenis erdvėlaivio kompiuteriams, o šie – antžeminiams valdymo kompiuteriams. Valdomo erdvėlaivio kompiuteriai gali susidoroti su beveik bet kokia nuspėjama situacija, susijusi su kūno poreikiais. Jei iškyla kokia nors nenumatyta problema, jai išspręsti prijungiami Žemėje esantys kompiuteriai, kurie siunčia naujas komandas tiesiai į skafandro prietaisus.
Organizme sensorinių duomenų registravimą ir vietinę kontrolę vykdo autonominė nervų sistema, dalyvaujant endokrininei sistemai, kuri atlieka bendros koordinacijos funkciją.

Autonominė nervų sistema

Kai kurie bendrieji sensorinių ir motorinių sistemų organizavimo principai mums labai pravers studijuojant vidaus reguliavimo sistemas. Visi trys skyriai autonominė (autonominė) nervų sistema turi " jutiminis"Ir" variklis"Komponentai. Pirmieji fiksuoja vidinės aplinkos rodiklius, antrieji sustiprina arba slopina tų struktūrų, kurios pačios vykdo reguliavimo procesą, veiklą.

Intramuskuliniai receptoriai, kartu su receptoriais, esančiais sausgyslėse ir kai kuriose kitose vietose, reaguoja į spaudimą ir tempimą. Kartu jie sudaro ypatingą vidinę jutimo sistemą, kuri padeda kontroliuoti mūsų judesius.
Homeostazėje dalyvaujantys receptoriai veikia kitaip: jie jaučia kraujo chemijos pokyčius ar slėgio svyravimus kraujagyslių sistemoje ir tuščiaviduriuose vidaus organuose, tokiuose kaip virškinamajame trakte ir šlapimo pūslėje. Šios sensorinės sistemos, renkančios informaciją apie vidinę aplinką, savo struktūra labai panašios į sistemas, kurios suvokia signalus iš kūno paviršiaus. Jų receptorių neuronai sudaro pirmuosius sinapsiniai jungikliai nugaros smegenų viduje. Išilgai autonominės sistemos motorinių takų yra komandas tiesiogiai reguliuojantiems vidinę aplinką. Šie keliai prasideda specialiais autonominiai preganglioniniai neuronai nugaros smegenys. Ši organizacija šiek tiek primena motorinės sistemos stuburo lygio organizaciją.

Šiame skyriuje pagrindinis dėmesys bus skiriamas tiems autonominės sistemos motoriniams komponentams, kurie inervuoja širdies raumenis, kraujagysles ir žarnas, sukeldami jų susitraukimą arba atsipalaidavimą. Tos pačios skaidulos inervuoja liaukas, sukeldamos sekrecijos procesą.

Autonominė nervų sistema susideda iš dviejų didelių skyrių užjaučiantis Ir parasimpatinis. Abu skyriai turi vieną struktūrinį bruožą, su kuriuo dar nebuvome susidūrę: neuronai, valdantys vidaus organų ir liaukų raumenis, yra už centrinės nervų sistemos ribų, sudarydami mažas kapsuliuotas ląstelių grupes, vadinamas ganglijai. Taigi, autonominėje nervų sistemoje yra papildomas ryšys tarp nugaros smegenų ir galutinio darbo organo (efektoriaus).

Nugaros smegenų autonominiai neuronai derinti jutiminę informaciją, gaunamą iš vidaus organų ir kitų šaltinių. Tuo remiantis jie reguliuoja veiklą autonominių ganglijų neuronai. Jungtys tarp ganglijų ir nugaros smegenų vadinamos preganglioniniai pluoštai . Neurotransmiteris, naudojamas perduoti impulsus iš nugaros smegenų į ganglioninius neuronus tiek simpatiniame, tiek parasimpatiniame padalinyje, beveik visada acetilcholinas, tas pats siųstuvas, kuriuo nugaros smegenų motoriniai neuronai tiesiogiai valdo griaučių raumenis. Kaip ir griaučių raumenis inervuojančiose skaidulose, acetilcholino veikimas gali sustiprėti esant nikotinui ir blokuoti curare. Bėga aksonai iš autonominių ganglijų neuronų, arba postganglioniniai pluoštai , tada eikite į tikslinius organus, sudarydami ten daug šakų.

Simpatinis ir parasimpatinis autonominės nervų sistemos skyriai skiriasi vienas nuo kito
1) pagal lygius, kuriais preganglioninės skaidulos išeina iš nugaros smegenų;
2) pagal ganglijų artumą prie tikslinių organų;
3) neurotransmiteriu, kurį postganglioniniai neuronai naudoja šių organų taikinių funkcijoms reguliuoti.
Dabar mes apsvarstysime šias funkcijas.

Simpatinė nervų sistema

Simpatinėje sistemoje preganglioninis pluoštai atsiranda iš krūtinės ir juosmens nugaros smegenų. Jos ganglijos išsidėsčiusios gana arti nugaros smegenų, nuo jų iki tikslinių organų tęsiasi labai ilgos postganglioninės skaidulos (žr. 63 pav.). Pagrindinis simpatinių nervų perdavėjas yra norepinefrino, vienas iš katecholaminų, kuris taip pat tarnauja kaip tarpininkas centrinėje nervų sistemoje.

Ryžiai. 63. Simpatinis ir parasimpatinis autonominės nervų sistemos padaliniai, organai, kuriuos jie inervuoja, ir jų poveikis kiekvienam organui.

Norint suprasti, kokius organus veikia simpatinė nervų sistema, lengviausia įsivaizduoti, kas nutinka susijaudinusiam gyvūnui, pasiruošusiam kovoti ar bėk reakcijai.
Vyzdžiai išsiplečia, kad patektų daugiau šviesos; Širdies susitraukimų dažnis padažnėja ir kiekvienas susitraukimas tampa stipresnis, o tai padidina bendrą kraujotaką. Iš odos ir vidaus organų kraujas teka į raumenis ir smegenis. Silpsta virškinamojo trakto sistemos motorika, sulėtėja virškinimo procesai. Kvėpavimo takų, vedančių į plaučius, raumenys atsipalaiduoja, todėl kvėpavimas padažnėja ir dujų mainai. Kepenų ir riebalų ląstelės išskiria į kraują daugiau gliukozės ir riebalų rūgščių, daug energijos turinčių degalų, o kasai nurodoma gaminti mažiau insulino. Tai leidžia smegenims gauti didesnę kraujyje cirkuliuojančios gliukozės dalį, nes, skirtingai nuo kitų organų, smegenims nereikia insulino, kad panaudotų cukraus kiekį kraujyje. Simpatinės nervų sistemos, kuri atlieka visus šiuos pokyčius, tarpininkas yra norepinefrinas.

Yra papildoma sistema, kuri turi dar labiau apibendrintą poveikį, kad būtų galima tiksliau užtikrinti visus šiuos pokyčius. Ant pumpurų viršūnių jie sėdi kaip dvi mažos kepurėlės, antinksčių liaukos . Jų vidinėje dalyje – smegenyse – yra specialios ląstelės, įnervuotos preganglioninėmis simpatinėmis skaidulomis. Vystantis embrionui šios ląstelės susidaro iš tų pačių nervinio keteros ląstelių, iš kurių formuojasi simpatiniai ganglijos. Taigi, medulla yra simpatinės nervų sistemos komponentas. Kai aktyvinamos preganglioninės skaidulos, meduliarinės ląstelės išskiria savo katecholaminus (norepinefriną ir epinefriną) tiesiai į kraują, kad jie galėtų patekti į tikslinius organus (64 pav.). Cirkuliuojantys hormonų mediatoriai yra pavyzdys, kaip reguliavimą atlieka endokrininiai organai (žr. p. 89).

Parasimpatinė nervų sistema

Parasimpatiniame skyriuje preganglioniniai pluoštai ateina iš smegenų kamieno(„kranialinis komponentas“) ir iš apatinių, sakralinių nugaros smegenų segmentų(žr. 63 pav. aukščiau). Visų pirma jie sudaro labai svarbų nervų kamieną, vadinamą klajoklis nervas , kurio daugybė šakų atlieka visą parasimpatinę širdies, plaučių ir žarnyno inervaciją. (Makšties nervas taip pat perduoda jutiminę informaciją iš šių organų atgal į centrinę nervų sistemą.) Preganglioninis parasimpatiniai aksonai labai ilgi, kaip jie ganglijai, kaip taisyklė, yra šalia audinių arba jų viduje, kuriuos jie inervuoja.

Parasimpatinės sistemos skaidulų galuose naudojamas siųstuvas acetilcholinas. Atitinkamų tikslinių ląstelių atsakas į acetilcholiną yra nejautrus nikotino ar curare poveikiui. Vietoj to, acetilcholino receptorius aktyvuoja muskarinas, o blokuoja atropinas.

Parasimpatinės veiklos dominavimas sudaro sąlygas „ poilsis ir atsigavimas» organizmas. Savo kraštutiniu pasireiškimu bendras parasimpatinės aktyvacijos modelis primena ramybės būseną, atsirandančią po sotaus valgio. Padidėjęs kraujo tekėjimas į virškinamąjį traktą pagreitina maisto judėjimą žarnyne ir padidina virškinimo fermentų sekreciją. Sumažėja širdies susitraukimų dažnis ir stiprumas, siaurėja vyzdžiai, mažėja kvėpavimo takų spindis, didėja gleivių susidarymas juose. Šlapimo pūslė susitraukia. Kartu šie pokyčiai grąžina kūną į taikią būseną, buvusią prieš „kovok arba bėk“ atsaką. (Visa tai pateikta 63 pav.; taip pat žr. 6 skyrių.)

Lyginamosios autonominės nervų sistemos dalių charakteristikos

Simpatinė sistema su itin ilgomis postganglioninėmis skaidulomis labai skiriasi nuo parasimpatinės sistemos, kurioje, priešingai, preganglioninės skaidulos yra ilgesnės, o ganglijos yra šalia tikslinių organų arba jų viduje. Daugelis vidaus organų, tokių kaip plaučiai, širdis, seilių liaukos, šlapimo pūslė, lytinės liaukos, gauna inervaciją iš abiejų autonominės sistemos dalių (kaip sakoma: dviguba inervacija“). Kiti audiniai ir organai, pavyzdžiui, raumenų arterijos, gauna tik simpatinę inervaciją. Apskritai galima sakyti, kad pakaitomis dirba du skyriai: priklausomai nuo organizmo veiklos ir aukštesnių vegetacinių centrų komandų, pirmiausia dominuoja vienas ar kitas iš jų.

Tačiau šis apibūdinimas nėra visiškai teisingas. Abi sistemos nuolat yra skirtingo aktyvumo būsenoje. Tai, kad tiksliniai organai, tokie kaip širdis ar rainelė, gali reaguoti į abiejų dalių impulsus, tiesiog atspindi jų papildomus vaidmenis. Pavyzdžiui, labai supykus, pakyla kraujospūdis, kuris sužadina atitinkamus receptorius, esančius miego arterijose. Šiuos signalus priima integruojantis širdies ir kraujagyslių sistemos centras, esantis apatinėje smegenų kamieno dalyje ir žinomas kaip atskiro trakto branduolys. Šio centro sužadinimas suaktyvina klajoklio nervo preganglionines parasimpatines skaidulas, todėl sumažėja širdies susitraukimų dažnis ir stiprumas. Tuo pačiu metu, veikiant tam pačiam koordinuojančiam kraujagyslių centrui, simpatinė veikla yra slopinama, o tai neutralizuoja kraujospūdžio padidėjimą.

Kiek svarbus kiekvieno skyriaus veikimas adaptyviosioms reakcijoms? Keista, kad gali ne tik gyvūnai, bet ir žmonės toleruoja beveik visišką simpatinės nervų sistemos išjungimą be matomų blogų pasekmių. Šis išjungimas rekomenduojamas kai kurioms nuolatinės hipertenzijos formoms.

Ir čia Ne taip lengva išsiversti be parasimpatinės nervų sistemos. Tokią operaciją patyrę žmonės, atsidūrę už apsauginių ligoninės ar laboratorijos sąlygų, labai prastai prisitaiko prie aplinkos. Jie negali reguliuoti kūno temperatūros esant karščiui ar šalčiui; netekus kraujo, sutrinka kraujospūdžio reguliavimas, greitai atsiranda nuovargis esant bet kokiai intensyviai raumenų veiklai.

Difuzinė žarnyno nervų sistema

Naujausi tyrimai atskleidė egzistavimą trečias svarbus autonominės nervų sistemos padalinys - difuzinė žarnyno nervų sistema . Šis skyrius yra atsakingas už virškinimo organų inervaciją ir koordinavimą. Jo darbas nepriklauso nuo simpatinės ir parasimpatinės sistemos, tačiau gali būti keičiamas jų įtakoje. Tai papildoma grandis, jungianti autonominius postganglioninius nervus su virškinamojo trakto liaukomis ir raumenimis.

Šios sistemos ganglijos inervuoja žarnyno sieneles. Šių ganglioninių ląstelių aksonai sukelia žiedinius ir išilginius raumenų susitraukimus, kurie stumia maistą per virškinimo traktą. Šis procesas vadinamas peristaltika. Taigi šie ganglijos lemia vietinių peristaltinių judesių ypatybes. Kai maisto masė yra žarnyno viduje, ji šiek tiek ištempia jo sieneles, todėl susiaurėja zona, esanti šiek tiek aukščiau išilgai žarnyno, ir atsipalaiduoja sritis, esanti žemiau. Dėl to maisto masė stumiama toliau. Tačiau veikiant parasimpatiniams ar simpatiniams nervams, gali pakisti žarnyno ganglijų veikla. Parazimpatinės sistemos suaktyvinimas padidina peristaltiką, o simpatinė – susilpnina.

Acetilcholinas yra tarpininkas, kuris stimuliuoja lygiuosius žarnyno raumenis. Tačiau atrodo, kad slopinamuosius signalus, vedančius į atsipalaidavimą, perduoda įvairios medžiagos, iš kurių buvo ištirtos tik kelios. Tarp žarnyno neurotransmiterių yra mažiausiai trys, kurie taip pat veikia centrinėje nervų sistemoje: somatostatinas (žr. toliau), endorfinai ir medžiaga P (žr. 6 skyrių).

Centrinis autonominės nervų sistemos funkcijų reguliavimas

Centrinė nervų sistema daug mažiau kontroliuoja autonominę sistemą nei sensorinės ar skeleto motorinės sistemos. Smegenų sritys, labiausiai susijusios su autonominėmis funkcijomis, yra pagumburio Ir smegenų kamienas, ypač ta dalis, kuri yra tiesiai virš nugaros smegenų – pailgosios smegenys. Būtent iš šių sričių ateina pagrindiniai keliai į simpatinius ir parasimpatinius preganglioninius autonominius neuronus stuburo lygmenyje.

Pagumburis. Pagumburis yra viena iš smegenų sričių, kurios bendra struktūra ir organizacija yra daugiau ar mažiau panaši skirtingų stuburinių gyvūnų klasių atstovams.

Apskritai, tai visuotinai priimta pagumburio - tai visceralinių integracinių funkcijų akcentas. Signalai iš pagumburio nervų sistemų tiesiogiai patenka į tinklus, kurie sužadina autonominių nervų takų preganglionines dalis. Be to, ši smegenų sritis tiesiogiai kontroliuoja visą endokrininę sistemą per specifinius neuronus, kurie reguliuoja hormonų sekreciją iš priekinės hipofizės, o kitų pagumburio neuronų aksonai baigiasi užpakalinėje hipofizėje. Čia šios galūnės išskiria mediatorius, kurie cirkuliuoja kraujyje kaip hormonai: 1) vazopresinas, kuris padidina kraujospūdį kritiniais atvejais, kai netenkama skysčių ar kraujo; taip pat sumažina vandens išsiskyrimą su šlapimu (todėl vazopresinas dar vadinamas antidiureziniu hormonu); 2) oksitocinas, skatinantis gimdos susitraukimus paskutinėje gimdymo stadijoje.

Ryžiai. 65. Pagumburis ir hipofizė. Pagrindinės hipotalamo funkcinės sritys parodytos schematiškai.

Nors tarp pagumburio neuronų grupių yra keletas aiškiai atskirtų branduolių, didžioji dalis pagumburio yra zonų su neryškiomis ribomis rinkinys (65 pav.). Tačiau trijose zonose yra gana ryškūs branduoliai. Dabar apsvarstysime šių struktūrų funkcijas.

1. Periventrikulinė zona tiesiogiai greta trečiojo smegenų skilvelio, kuris eina per pagumburio centrą. Skilvelį išklojančios ląstelės perduoda informaciją periventrikulinės zonos neuronams apie svarbius vidinius parametrus, kuriuos gali reikėti reguliuoti, pvz., temperatūrą, druskų koncentraciją, skydliaukės, antinksčių ar lytinių liaukų išskiriamų hormonų kiekį pagal hipofizės nurodymus. liauka.

2. Medialinė zona yra dauguma kelių, kuriais pagumburis per hipofizę vykdo endokrininę kontrolę. Labai apytiksliai galime pasakyti, kad periventrikulinės zonos ląstelės kontroliuoja faktinį komandų, kurias hipofizei duoda medialinės zonos ląstelės, vykdymą.

3. Per šoninės zonos ląstelės Pagumburį valdo aukštesnis smegenų žievės ir limbinės sistemos lygis. Jis taip pat gauna jutiminę informaciją iš pailgųjų smegenų centrų, kurie koordinuoja kvėpavimo ir širdies ir kraujagyslių veiklą. Šoninė zona yra kur aukštesni smegenų centrai gali pakoreguoti pagumburio reakcijasį vidinės aplinkos pokyčius. Pavyzdžiui, žievėje yra iš dviejų šaltinių – vidinės ir išorinės aplinkos – gaunamos informacijos palyginimas. Jei, tarkime, žievė nusprendžia, kad laikas ir aplinkybės valgyti netinkami, pojūčių pranešimas apie sumažėjusį cukraus kiekį kraujyje ir tuščią skrandį bus atidedamas iki palankesnio momento. Limbinė sistema rečiau nepaiso pagumburio. Atvirkščiai, ši sistema gali pridėti emocinių ir motyvacinių spalvų išorinių jutimo signalų interpretavimui arba palyginti šiais signalais pagrįstą aplinkos vaizdavimą su panašiomis situacijomis, kurios įvyko praeityje.

Kartu su žievės ir limbiniais komponentais pagumburis taip pat atlieka daug įprastų integravimo veiksmų ir daug ilgesnį laiką nei atliekant trumpalaikes reguliavimo funkcijas. Pagumburis „žino“ iš anksto, kokių poreikių organizmas turės normaliu kasdienio gyvenimo ritmu. Pavyzdžiui, kai tik pabundame, endokrininė sistema yra visiškai pasirengusi veikti. Taip pat stebima kiaušidžių hormoninė veikla viso menstruacinio ciklo metu; imasi priemonių paruošti gimdą apvaisinto kiaušinėlio atėjimui. Migruojančių paukščių ir žiemojančių žinduolių pagumburis, galintis nustatyti šviesiojo paros valandų trukmę, koordinuoja organizmo gyvybines funkcijas kelių mėnesių trukmės ciklais. (Šie centralizuoto vidaus funkcijų reguliavimo aspektai bus aptarti 5 ir 6 skyriuose.)

Medulla(talamas ir pagumburis)

Pagumburis sudaro mažiau nei 5% visos smegenų masės. Tačiau šiame nedideliame audinių kiekyje yra centrai, palaikantys visas kūno funkcijas, išskyrus spontaniškus kvėpavimo judesius, kraujospūdžio ir širdies ritmo reguliavimą. Šios pastarosios funkcijos priklauso nuo pailgųjų smegenų (žr. 66 pav.). Su trauminiais smegenų pažeidimais vadinamoji „smegenų mirtis“ įvyksta, kai išnyksta visi žievės elektrinio aktyvumo požymiai ir prarandama pagumburio bei pailgųjų smegenų kontrolė, nors dirbtinio kvėpavimo pagalba vis tiek įmanoma išlaikyti pakankamą sotumą. cirkuliuojančio kraujo su deguonimi.

tęsinys
- -

Kūnas kaip atvira savireguliacinė sistema.

Gyvas organizmas – atvira sistema, turinti ryšį su aplinka per nervų, virškinimo, kvėpavimo, šalinimo sistemas ir kt.

Vykstant medžiagų apykaitai su maistu, vandeniu, dujų mainais į organizmą patenka įvairūs cheminiai junginiai, kurie organizme pakinta, patenka į organizmo struktūrą, bet neišlieka visam laikui. Asimiliuotos medžiagos suyra, išskiria energiją, o skilimo produktai pašalinami į išorinę aplinką. Sunaikinta molekulė pakeičiama nauja ir pan.

Kūnas yra atvira, dinamiška sistema. Nuolat kintančioje aplinkoje organizmas tam tikrą laiką išlaiko stabilią būseną.

Homeostazės samprata. Bendrieji homeostazės modeliai gyvose sistemose.

Homeostazė – gyvo organizmo savybė išlaikyti santykinę dinaminę savo vidinės aplinkos pastovumą. Homeostazė išreiškiama santykine cheminės sudėties pastovumu, osmosiniu slėgiu ir pagrindinių fiziologinių funkcijų stabilumu. Homeostazė yra specifinė ir nulemta genotipo.

Atskirų organizmo savybių vientisumo išsaugojimas yra vienas iš bendriausių biologinių dėsnių. Šį dėsnį vertikalioje kartų eilėje užtikrina dauginimosi mechanizmai, o per visą individo gyvenimą – homeostazės mechanizmai.

Homeostazės reiškinys yra evoliuciškai išvystyta, paveldima fiksuota organizmo prisitaikymo prie normalių aplinkos sąlygų savybė. Tačiau šios sąlygos trumpą ar ilgą laiką gali būti už įprasto diapazono ribų. Tokiais atvejais adaptacijos reiškiniams būdingas ne tik įprastų vidinės aplinkos savybių atstatymas, bet ir trumpalaikiai funkcijos pokyčiai (pavyzdžiui, širdies veiklos ritmo padažnėjimas ir širdies susitraukimų dažnio padidėjimas). kvėpavimo judesiai su padidėjusiu raumenų darbu). Homeostazės reakcijos gali būti skirtos:

išlaikyti žinomus pastovios būsenos lygius;

žalingų veiksnių pašalinimas arba apribojimas;

optimalių organizmo ir aplinkos sąveikos formų kūrimas ar išsaugojimas pasikeitusiomis jo egzistavimo sąlygomis. Visi šie procesai lemia prisitaikymą.

Todėl homeostazės sąvoka reiškia ne tik tam tikrą įvairių organizmo fiziologinių konstantų pastovumą, bet ir apima adaptacijos bei fiziologinių procesų koordinavimo procesus, užtikrinančius organizmo vienovę ne tik normaliai, bet ir kintančiomis jo egzistavimo sąlygomis. .

Pagrindinius homeostazės komponentus nustatė C. Bernardas, juos galima suskirstyti į tris grupes:

A. Medžiagos, užtikrinančios ląstelių poreikius:

Energijos gamybai, augimui ir atsistatymui reikalingos medžiagos – gliukozė, baltymai, riebalai.

NaCl, Ca ir kitos neorganinės medžiagos.

Deguonis.

Vidinė sekrecija.

B. Aplinkos veiksniai, turintys įtakos ląstelių veiklai:

Osmoso slėgis.

Temperatūra.

Vandenilio jonų koncentracija (pH).

B. Struktūrinį ir funkcinį vientisumą užtikrinantys mechanizmai:

Paveldimumas.

Regeneracija.

Imunobiologinis reaktyvumas.

Biologinio reguliavimo principas užtikrina vidinę organizmo būklę (jos turinį), taip pat ryšį tarp ontogenezės ir filogenezės stadijų. Šis principas pasirodė esąs plačiai paplitęs. Jo studijų metu atsirado kibernetika – mokslas apie kryptingą ir optimalų kompleksinių procesų valdymą gyvojoje gamtoje, žmonių visuomenėje, pramonėje (Berg I.A., 1962).

Gyvas organizmas yra sudėtinga valdoma sistema, kurioje sąveikauja daugelis išorinės ir vidinės aplinkos kintamųjų. Visoms sistemoms būdingas buvimas įvestis kintamieji, kurie, priklausomai nuo sistemos savybių ir elgesio dėsnių, transformuojami į savaitgalis kintamieji (10 pav.).

Ryžiai. 10 - Bendra gyvųjų sistemų homeostazės schema

Išvesties kintamieji priklauso nuo įvesties ir sistemos elgesio dėsnių.

Išėjimo signalo įtaka sistemos valdymo daliai vadinama Atsiliepimas , kuri turi didelę reikšmę savireguliacijoje (homeostatinė reakcija). Išskirti neigiamas Irteigiamas Atsiliepimas.

Neigiamas grįžtamasis ryšys sumažina įvesties signalo įtaką išėjimo vertei pagal principą: „kuo daugiau (išėjime), tuo mažiau (įėjime). Tai padeda atkurti sistemos homeostazę.

At teigiamas grįžtamasis ryšys, įvesties signalo dydis didėja pagal principą: „kuo daugiau (išėjime), tuo daugiau (prie įėjimo). Tai sustiprina atsiradusį nukrypimą nuo pradinės būsenos, dėl ko sutrinka homeostazė.

Tačiau visos savireguliacijos rūšys veikia pagal tą patį principą: savaiminis nukrypimas nuo pradinės būsenos, kuris tarnauja kaip paskata įjungti korekcijos mechanizmus. Taigi normalus kraujo pH yra 7,32–7,45. 0,1 pH pokytis sukelia širdies veiklos sutrikimus. Šį principą aprašė Anokhin P.K. 1935 m. ir pavadintas grįžtamojo ryšio principu, kuris tarnauja adaptyviosioms reakcijoms vykdyti.

Bendras homeostatinės reakcijos principas(Anokhin: „Funkcinių sistemų teorija“):

nukrypimas nuo pradinio lygio → signalas → reguliavimo mechanizmų aktyvavimas grįžtamojo ryšio principu → pokyčio koregavimas (normalizavimas).

Taigi fizinio darbo metu CO 2 koncentracija kraujyje didėja → pH pasislenka į rūgštinę pusę → signalas patenka į pailgųjų smegenų kvėpavimo centrą → išcentriniai nervai perduoda impulsą tarpšonkauliniams raumenims ir pagilėja kvėpavimas → CO 2 sumažėja kraujas, atsistato pH.

Homeostazės reguliavimo mechanizmai molekuliniu genetiniu, ląsteliniu, organizmo, populiacijos-rūšies ir biosferos lygiais.

Reguliavimo homeostatiniai mechanizmai veikia genų, ląstelių ir sistemos (organizmo, populiacijos rūšių ir biosferos) lygmenimis.

Genų mechanizmai homeostazė. Visi homeostazės reiškiniai organizme yra nulemti genetiškai. Jau pirminių genų produktų lygmenyje yra tiesioginis ryšys - „vienas struktūrinis genas - viena polipeptidinė grandinė“. Be to, yra kolinearinis atitikimas tarp DNR nukleotidų sekos ir polipeptidinės grandinės aminorūgščių sekos. Paveldima individualios organizmo raidos programa numato rūšiai būdingų savybių formavimąsi ne pastoviomis, o kintančiomis aplinkos sąlygomis, paveldimai nustatytos reakcijos normos ribose. Dvigubas DNR sraigtas yra būtinas jos replikacijos ir taisymo procesuose. Abu yra tiesiogiai susiję su genetinės medžiagos funkcionavimo stabilumo užtikrinimu.

Genetiniu požiūriu galima atskirti elementarias ir sistemines homeostazės apraiškas. Elementarių homeostazės apraiškų pavyzdžiai yra: trylikos kraujo krešėjimo faktorių genų kontrolė, audinių ir organų histo suderinamumo genų kontrolė, leidžianti transplantuoti.

Persodinta sritis vadinama transplantacija. Organizmas, iš kurio paimamas audinys transplantacijai, yra donoras , o kas persodinamas - Gavėjas . Transplantacijos sėkmė priklauso nuo imunologinių organizmo reakcijų. Yra autotransplantacija, singeninė transplantacija, alotransplantacija ir ksenotransplantacija.

Autotransplantacija – audinių transplantacija iš to paties organizmo. Šiuo atveju transplantato baltymai (antigenai) nesiskiria nuo recipiento. Imunologinės reakcijos nėra.

Singeninė transplantacija buvo atliktas identiškiems dvyniams, turintiems tą patį genotipą.

Allotransplantacija – audinių persodinimas iš vieno individo kitam, priklausančiam tai pačiai rūšiai. Donoras ir recipientas skiriasi antigenais, todėl aukštesni gyvūnai patiria ilgalaikį audinių ir organų įsisavinimą.

Ksenotransplantacija – donoras ir recipientas priklauso skirtingų tipų organizmams. Šis transplantacijos būdas sėkmingas kai kuriems bestuburiams, tačiau aukštesniems gyvūnams tokios transplantacijos neįsileidžia.

Transplantacijos metu šis reiškinys turi didelę reikšmę imunologinė tolerancija (histo suderinamumas). Imuninės sistemos slopinimas audinių transplantacijos atveju (imunosupresija) pasiekiamas: slopinant imuninės sistemos aktyvumą, švitinant, skiriant antilimfinį serumą, antinksčių hormonus, chemines medžiagas – antidepresantus (imuraną). Pagrindinis uždavinys – slopinti ne tik imunitetą, bet ir transplantacijos imunitetą.

Transplantacijos imunitetas lemia donoro ir recipiento genetinė sandara. Genai, atsakingi už antigenų, sukeliančių reakciją į persodintą audinį, sintezę, vadinami audinių nesuderinamumo genais.

Žmonėms pagrindinė genetinio histo suderinamumo sistema yra HLA (žmogaus leukocitų antigeno) sistema. Antigenai yra gana pilnai atstovaujami leukocitų paviršiuje ir aptinkami naudojant antiserumus. Žmonių ir gyvūnų sistemos struktūra yra tokia pati. Buvo priimta bendra terminologija, apibūdinanti ŽLA sistemos genetinius lokusus ir alelius. Antigenai žymimi: HLA-A 1; HLA-A 2 ir kt. Nauji antigenai, kurie nebuvo galutinai identifikuoti, yra pažymėti W (darbas). ŽLA sistemos antigenai skirstomi į 2 grupes: SD ir LD (11 pav.).

SD grupės antigenai nustatomi serologiniais metodais ir nustatomi pagal 3 HLA sistemos sublocusų genus: HLA-A; HLA-B; HLA-C.

Ryžiai. 11 – ŽLA yra pagrindinė žmogaus histo suderinamumo genetinė sistema

LD - antigenus kontroliuoja šeštosios chromosomos HLA-D sublocusas, jie nustatomi mišrių leukocitų kultūrų metodu.

Kiekvienas genas, kontroliuojantis žmogaus ŽLA antigenus, turi daug alelių. Taigi, HLA-A sublocus kontroliuoja 19 antigenų; HLA-B – 20; HLA-C – 5 „darbiniai“ antigenai; HLA-D – 6. Taigi žmonėms jau buvo atrasta apie 50 antigenų.

ŽLA sistemos antigeninis polimorfizmas yra vienų iš kitų atsiradimo ir glaudaus genetinio ryšio tarp jų rezultatas. Transplantacijai būtina nustatyti donoro ir recipiento tapatybę pagal ŽLA antigenus. Inksto persodinimas, identiškas 4 sistemos antigenams, užtikrina 70% išgyvenamumą; 3 – 60 %; 2 – 45 %; po 1-25 proc.

Yra specialūs centrai, kurie atlieka donoro ir recipiento atranką transplantacijai, pavyzdžiui, Olandijoje - „Eurotransplant“. Tipavimas pagal ŽLA sistemos antigenus taip pat atliekamas Baltarusijos Respublikoje.

Ląstelių mechanizmai homeostazė yra skirta atkurti audinių ląsteles ir organus, jei pažeidžiamas jų vientisumas. Vadinamas procesų visuma, kuria siekiama atkurti sunaikintas biologines struktūras regeneracija. Šis procesas būdingas visiems lygiams: baltymų, ląstelių organelių komponentų, ištisų organelių ir pačių ląstelių atsinaujinimui. Organų funkcijų atkūrimas po traumos ar nervo plyšimo ir žaizdų gijimas yra svarbūs medicinai šių procesų įsisavinimo požiūriu.

Audiniai pagal savo regeneracinį gebėjimą skirstomi į 3 grupes:

Audiniai ir organai, kuriems būdinga ląstelinis regeneracija (kaulai, laisvas jungiamasis audinys, hematopoetinė sistema, endotelis, mezotelis, žarnyno, kvėpavimo takų ir urogenitalinės sistemos gleivinės.

Audiniai ir organai, kuriems būdinga ląstelinis ir tarpląstelinis regeneracija (kepenys, inkstai, plaučiai, lygiieji ir griaučių raumenys, autonominė nervų sistema, endokrininė sistema, kasa).

Audiniai, kuriems būdinga daugiausia tarpląstelinis regeneracija (miokardas) arba išskirtinai intracelulinė regeneracija (centrinės nervų sistemos ganglinės ląstelės). Ji apima makromolekulių ir ląstelių organelių atkūrimo procesus sumontuojant elementarias struktūras arba jas dalijant (mitochondrijas).

Evoliucijos procese susiformavo 2 regeneracijos tipai fiziologinis ir reparacinis .

Fiziologinė regeneracija – Tai natūralus kūno elementų atstatymo procesas visą gyvenimą. Pavyzdžiui, eritrocitų ir leukocitų atstatymas, odos epitelio, plaukų keitimas, pieninių dantų keitimas nuolatiniais. Šiuos procesus įtakoja išoriniai ir vidiniai veiksniai.

Atkuriamoji regeneracija – tai dėl pažeidimo ar sužalojimo prarastų organų ir audinių atstatymas. Procesas vyksta po mechaninių sužalojimų, nudegimų, cheminių ar radiacinių sužalojimų, taip pat dėl ​​ligų ir chirurginių operacijų.

Atkuriamoji regeneracija skirstoma į tipiškas (homomorfozė) ir netipiškas (heteromorfozė). Pirmuoju atveju pašalintas ar sunaikintas organas atsinaujina, antruoju – vietoje pašalinto organo išsivysto kitas.

Netipinis regeneravimas dažniau pasitaiko bestuburiams.

Hormonai skatina regeneraciją hipofizė Ir Skydliaukė . Yra keli regeneravimo būdai:

Epimorfozė arba visiškas regeneravimas – žaizdos paviršiaus atstatymas, dalies užbaigimas iki visumos (pvz., driežui atauga uodega, tritonui – galūnės).

Morfollaksija – likusios vargonų dalies rekonstrukcija į visumą, tik mažesnio dydžio. Šiam metodui būdingas naujos atkūrimas iš seno liekanų (pavyzdžiui, galūnės atkūrimas tarakonui).

Endomorfozė – atstatymas dėl tarpląstelinio audinių ir organų restruktūrizavimo. Dėl padidėjusio ląstelių skaičiaus ir jų dydžio organo masė artėja prie pradinės.

Stuburiniams gyvūnams reparacinė regeneracija vyksta tokia forma:

Pilnas regeneravimas – pirminio audinio atkūrimas po jo pažeidimo.

Regeneracinė hipertrofija , būdingas vidaus organams. Tokiu atveju žaizdos paviršius sugyja randu, pašalinta vieta neatauga ir organo forma neatsistato. Likusios organo dalies masė didėja padidėjus ląstelių skaičiui ir jų dydžiams ir artėja prie pradinės vertės. Taip žinduolių kepenys, plaučiai, inkstai, antinksčiai, kasa, seilės ir skydliaukė atsinaujina.

Intraląstelinė kompensacinė hiperplazija ląstelių ultrastruktūros. Tokiu atveju pažeidimo vietoje susidaro randas, o pradinės masės atkūrimas atsiranda dėl ląstelių tūrio padidėjimo, o ne jų skaičiaus, pagrįsto tarpląstelinių struktūrų (nervinio audinio) proliferacija (hiperplazija).

Sisteminius mechanizmus užtikrina reguliavimo sistemų sąveika: nervų, endokrininės ir imuninės .

Nervų reguliavimas atlieka ir koordinuoja centrinė nervų sistema. Į ląsteles ir audinius patekę nerviniai impulsai ne tik sukelia jaudulį, bet ir reguliuoja cheminius procesus bei biologiškai aktyvių medžiagų mainus. Šiuo metu žinoma daugiau nei 50 neurohormonų. Taigi pagumburis gamina vazopresiną, oksitociną, liberinus ir statinus, kurie reguliuoja hipofizės funkciją. Sisteminių homeostazės apraiškų pavyzdžiai yra pastovios temperatūros ir kraujospūdžio palaikymas.

Homeostazės ir adaptacijos požiūriu nervų sistema yra pagrindinė visų organizmo procesų organizatorė. Adaptacijos pagrindas yra organizmų subalansavimas su aplinkos sąlygomis, anot N.P. Pavlovo, refleksiniai procesai meluoja. Tarp skirtingų homeostatinio reguliavimo lygių organizmo vidaus procesų reguliavimo sistemoje yra privatus hierarchinis pavaldumas (12 pav.).

Ryžiai. 12. - Hierarchinis pavaldumas organizmo vidinių procesų reguliavimo sistemoje.

Pirminį lygį sudaro homeostatinės sistemos ląstelių ir audinių lygiuose. Virš jų yra periferinių nervų reguliavimo procesai, tokie kaip vietiniai refleksai. Toliau šioje hierarchijoje yra tam tikrų fiziologinių funkcijų savireguliacijos sistemos su įvairiais „grįžtamojo ryšio“ kanalais. Šios piramidės viršūnę užima smegenų žievė ir smegenys.

Sudėtingame daugialąsčiame organizme tiek tiesioginius, tiek grįžtamuosius ryšius vykdo ne tik nerviniai, bet ir hormoniniai (endokrininiai) mechanizmai. Kiekviena į endokrininę sistemą įtraukta liauka veikia kitus šios sistemos organus, o savo ruožtu yra veikiama pastarųjų.

Endokrininiai mechanizmai homeostazė pagal B.M. Zavadskio, tai pliuso minuso sąveikos mechanizmas, t.y. liaukos funkcinės veiklos subalansavimas su hormono koncentracija. Esant didelei hormono koncentracijai (virš normalios), susilpnėja liaukos veikla ir atvirkščiai. Šis poveikis pasireiškia hormonui veikiant jį gaminančią liauką. Daugelyje liaukų reguliavimas nustatomas per pagumburį ir priekinę hipofizę, ypač stresinės reakcijos metu.

Endokrininės liaukos galima suskirstyti į dvi grupes pagal jų santykį su priekine hipofizės skiltele. Pastaroji laikoma centrine, o kitos endokrininės liaukos – periferinėmis. Šis skirstymas pagrįstas tuo, kad priekinėje hipofizės skiltyje gaminami vadinamieji tropiniai hormonai, kurie aktyvina kai kurias periferines endokrinines liaukas. Savo ruožtu periferinių endokrininių liaukų hormonai veikia priekinę hipofizės skiltį, slopindami tropinių hormonų sekreciją.

Homeostazę užtikrinančios reakcijos negali apsiriboti viena endokrinine liauka, bet vienu ar kitu laipsniu apima visas liaukas. Gauta reakcija įgauna grandininį kursą ir plinta į kitus efektorius. Fiziologinė hormonų reikšmė slypi kitų organizmo funkcijų reguliavime, todėl grandininė prigimtis turėtų būti kiek įmanoma išreikšta.

Nuolatiniai organizmo aplinkos sutrikimai padeda išlaikyti jo homeostazę ilgą gyvenimą. Jei sukursite gyvenimo sąlygas, kuriose niekas nesukeltų reikšmingų pokyčių vidinėje aplinkoje, tai organizmas, susidūręs su aplinka, bus visiškai neapginkluotas ir greitai mirs.

Nervų ir endokrininių reguliavimo mechanizmų derinys pagumburyje leidžia sukelti sudėtingas homeostatines reakcijas, susijusias su visceralinės kūno funkcijos reguliavimu. Nervų ir endokrininės sistemos yra vienijantis homeostazės mechanizmas.

Bendros nervinių ir humoralinių mechanizmų reakcijos pavyzdys – nepalankiomis gyvenimo sąlygomis susiformuojanti stresinė būsena ir gresia homeostazės sutrikimas. Esant stresui, pakinta daugumos sistemų būklė: raumenų, kvėpavimo, širdies ir kraujagyslių, virškinimo, jutimo organų, kraujospūdžio, kraujo sudėties. Visi šie pokyčiai yra individualių homeostatinių reakcijų, skirtų padidinti organizmo atsparumą nepalankiems veiksniams, pasireiškimas. Greitas organizmo jėgų mobilizavimas veikia kaip apsauginė reakcija į stresą.

Esant „somatiniam stresui“, bendro kūno pasipriešinimo didinimo problema išspręsta pagal schemą, parodytą 13 paveiksle.

Ryžiai. 13 - Schema, skirta padidinti bendrą organizmo atsparumą per

Homeostazė(iš graikų - panašus, tapatus + būsena, nejudrumas) - santykinis dinaminis vidinės aplinkos sudėties ir savybių pastovumas bei pagrindinių gyvo organizmo fiziologinių funkcijų stabilumas; rūšinės sudėties ir individų skaičiaus pastovumo palaikymas biocenozėse; populiacijos gebėjimas išlaikyti dinamišką genetinės sudėties pusiausvyrą, užtikrinančią maksimalų jos gyvybingumą. ( TSB)

Homeostazė- charakteristikų, būtinų sistemos gyvavimui, pastovumas, esant išorinės aplinkos trikdžiams; santykinio pastovumo būsena; santykinis vidinės aplinkos nepriklausomumas nuo išorinių sąlygų. (Novoseltevas V.N.)

Homeostazė - atviros sistemos gebėjimas išlaikyti savo vidinės būsenos pastovumą koordinuotomis reakcijomis, kuriomis siekiama išlaikyti dinaminę pusiausvyrą.

Amerikiečių fiziologas Walteris B. Cannonas savo 1932 m. knygoje „Kūno išmintis“ pasiūlė šį terminą kaip „koordinuotų fiziologinių procesų, palaikančių daugumą pastovių organizmo būsenų“, pavadinimą.

žodis" homeostazė“ gali būti išverstas kaip „stabilumo galia“.

Biologijoje dažniausiai vartojamas terminas homeostazė. Daugialąsčiai organizmai turi palaikyti pastovią vidinę aplinką, kad egzistuotų. Daugelis ekologų įsitikinę, kad šis principas galioja ir išorinei aplinkai. Jei sistema negali atkurti pusiausvyros, galiausiai ji gali nustoti veikti.
Sudėtingos sistemos, tokios kaip žmogaus kūnas, turi turėti homeostazę, kad išliktų stabilios ir egzistuotų. Šios sistemos turi ne tik stengtis išlikti, bet ir prisitaikyti prie aplinkos pokyčių bei vystytis.

Homeostatinės sistemos turi šias savybes:
- Nestabilumas: sistema išbando, kaip geriausiai prisitaikyti.
- Pusiausvyros siekimas: visa vidinė, struktūrinė ir funkcinė sistemų organizacija prisideda prie pusiausvyros palaikymo.
- Nenuspėjamumas: tam tikro veiksmo rezultatas dažnai gali skirtis nuo to, ko tikėtasi.

Žinduolių homeostazės pavyzdžiai:
- Mineralų ir vandens kiekio organizme reguliavimas – osmoreguliacija. Atliekama inkstuose.
- Atliekų pašalinimas iš medžiagų apykaitos proceso – išskyrimas. Jį atlieka egzokrininiai organai – inkstai, plaučiai, prakaito liaukos.
- Kūno temperatūros reguliavimas. Temperatūros mažinimas prakaituojant, įvairios termoreguliacinės reakcijos.
- Gliukozės kiekio kraujyje reguliavimas. Daugiausia atlieka kepenys, insulinas ir gliukagonas, kurį išskiria kasa.
Svarbu pažymėti, kad nors kūnas yra pusiausvyroje, jo fiziologinė būsena gali būti dinamiška. Daugelis organizmų pasižymi endogeniniais cirkadiniais, ultradiniais ir infradiniais ritmais. Taigi, net esant homeostazei, kūno temperatūra, kraujospūdis, širdies susitraukimų dažnis ir dauguma medžiagų apykaitos rodiklių ne visada būna pastovaus lygio, bet laikui bėgant kinta.

Homeostazės mechanizmai: grįžtamasis ryšys

Kai pasikeičia kintamieji, sistema reaguoja į du pagrindinius grįžtamojo ryšio tipus:
1. Neigiamas atsiliepimas, išreikštas kaip reakcija, kurios metu sistema reaguoja taip, kad pakeistų pokyčio kryptį. Kadangi grįžtamasis ryšys padeda palaikyti sistemos pastovumą, jis leidžia palaikyti homeostazę.
Pavyzdžiui, kai žmogaus organizme padidėja anglies dioksido koncentracija, į plaučius ateina signalas padidinti jų aktyvumą ir iškvėpti daugiau anglies dvideginio.
Termoreguliavimas yra dar vienas neigiamo grįžtamojo ryšio pavyzdys. Kai kūno temperatūra pakyla (arba nukrenta), odoje ir pagumburyje esantys termoreceptoriai registruoja pokyčius, sukeldami signalą iš smegenų. Šis signalas savo ruožtu sukelia atsaką – temperatūros sumažėjimą.
2. Teigiami atsiliepimai, kuris išreiškiamas didėjančiu kintamojo pokyčiu. Jis turi destabilizuojantį poveikį, todėl nesukelia homeostazės. Teigiamas grįžtamasis ryšys yra mažiau paplitęs natūraliose sistemose, tačiau jis taip pat turi savo paskirtį.
Pavyzdžiui, nervuose elektrinio potencialo slenkstis sukelia daug didesnio veikimo potencialo susidarymą. Kraujo krešėjimas ir įvykiai gimimo metu gali būti paminėti kaip kiti teigiamų atsiliepimų pavyzdžiai.
Stabilioms sistemoms reikia abiejų grįžtamojo ryšio tipų derinių. Neigiamas grįžtamasis ryšys leidžia grįžti į homeostatinę būseną, o teigiamas grįžtamasis ryšys naudojamas pereiti į visiškai naują (ir galbūt mažiau pageidaujamą) homeostazės būseną, situaciją, vadinamą „metastabilumu“. Tokie katastrofiški pokyčiai gali įvykti, pavyzdžiui, skaidraus vandens upėse padaugėjus maistinių medžiagų, dėl kurių atsiranda homeostatinė didelės eutrofikacijos (upės vagos užaugimas dumbliais) ir drumstumo būsena.

Ekologinė homeostazė pastebėta kulminacijos bendruomenėse, kurių biologinis kintamumas palankiomis aplinkos sąlygomis yra didžiausias.
Sutrikusiose ekosistemose arba subklimaksinėse biologinėse bendruomenėse, pvz., Krakatau saloje, po didžiulio ugnikalnio išsiveržimo 1883 m., ankstesnės miško kulminacijos ekosistemos homeostazė buvo sunaikinta, kaip ir visa gyvybė toje saloje. Kelerius metus po išsiveržimo Krakatoa patyrė ekologinių pokyčių grandinę, kurios metu naujos augalų ir gyvūnų rūšys pakeitė viena kitą, o tai paskatino biologinę įvairovę ir dėl to susiformavusią kulminacijos bendruomenę. Ekologinė sukcesija Krakatau vyko keliais etapais. Visa paveldėjimo grandinė, vedanti į kulminaciją, vadinama preseria. Krakatau pavyzdyje sala sukūrė kulminacinę bendruomenę su aštuoniais tūkstančiais skirtingų rūšių, užregistruotų 1983 m., praėjus šimtui metų po to, kai išsiveržimas sunaikino joje gyvybę. Duomenys patvirtina, kad padėtis dar kurį laiką išlieka homeostazėje, labai greitai atsiradus naujoms rūšims, greitai išnyksta senosios.
Krakatoa ir kitų sutrikdytų ar nepažeistų ekosistemų atvejis rodo, kad pradinė pionierių rūšių kolonizacija vyksta taikant teigiamą grįžtamąjį ryšį su dauginimosi strategija, kai rūšys išsisklaido, susilaukdamos kuo daugiau palikuonių, tačiau mažai investuojant į kiekvieno individo sėkmę. Tokios rūšys sparčiai vystosi ir taip pat greitai žlunga (pavyzdžiui, per epidemiją). Ekosistemai artėjant prie kulminacijos, tokias rūšis pakeičia sudėtingesnės kulminacijos rūšys, kurios dėl neigiamo grįžtamojo ryšio prisitaiko prie specifinių savo aplinkos sąlygų. Šios rūšys yra kruopščiai kontroliuojamos potencialios ekosistemos talpos ir laikosi kitokios strategijos – susilaukia mažiau palikuonių, kurių reprodukcinei sėkmei daugiau energijos investuojama į specifinės ekologinės nišos mikroaplinką.
Vystymasis prasideda pionierių bendruomene ir baigiasi kulminacijos bendruomene. Ši kulminacijos bendruomenė susiformuoja, kai flora ir fauna susibalansuoja su vietine aplinka.
Tokios ekosistemos sudaro heterarchijas, kuriose homeostazė vienu lygiu prisideda prie homeostatinių procesų kitame sudėtingame lygyje. Pavyzdžiui, subrendusio atogrąžų medžio lapų netekimas suteikia vietos naujam augimui ir praturtina dirvą. Taip pat atogrąžų medis sumažina šviesos patekimą į žemesnius lygius ir padeda išvengti kitų rūšių invazijos. Tačiau medžiai krenta ir ant žemės, o miško vystymasis priklauso nuo nuolatinės medžių kaitos ir bakterijų, vabzdžių ir grybų vykdomo maisto medžiagų ciklo. Panašiai tokie miškai prisideda prie ekologinių procesų, tokių kaip mikroklimato ar ekosistemos hidrologinių ciklų reguliavimas, o kelios skirtingos ekosistemos gali sąveikauti, kad palaikytų upių drenažo homeostazę biologiniame regione. Bioregioninis kintamumas taip pat turi įtakos biologinio regiono arba biomo homeostatiniam stabilumui.

Biologinė homeostazė veikia kaip pagrindinė gyvų organizmų savybė ir suprantama kaip vidinės aplinkos palaikymas priimtinose ribose.
Vidinę organizmo aplinką sudaro kūno skysčiai – kraujo plazma, limfa, tarpląstelinė medžiaga ir smegenų skystis. Šių skysčių stabilumo palaikymas yra gyvybiškai svarbus organizmams, o jo nebuvimas pažeidžia genetinę medžiagą.
Pagal bet kurį parametrą organizmai skirstomi į konformacinius ir reguliuojamuosius. Reguliuojantys organizmai palaiko pastovų parametrą, nepaisant to, kas vyksta aplinkoje. Konformaciniai organizmai leidžia aplinkai nustatyti parametrą. Pavyzdžiui, šiltakraujai gyvūnai palaiko pastovią kūno temperatūrą, o šaltakraujai gyvūnai pasižymi plačiu temperatūrų diapazonu.
Tai nereiškia, kad konformaciniai organizmai neturi elgesio adaptacijų, leidžiančių jiems tam tikru mastu reguliuoti tam tikrą parametrą. Pavyzdžiui, ropliai dažnai ryte sėdi ant įkaitusių akmenų, kad pakeltų kūno temperatūrą.
Homeostatinio reguliavimo pranašumas yra tas, kad jis leidžia organizmui veikti efektyviau. Pavyzdžiui, šaltakraujai gyvūnai būna mieguisti esant žemai temperatūrai, o šiltakraujai gyvūnai yra beveik tokie pat aktyvūs kaip bet kada. Kita vertus, reguliavimui reikia energijos. Priežastis, kodėl kai kurios gyvatės gali valgyti tik kartą per savaitę, yra ta, kad jos išeikvoja daug mažiau energijos homeostazei palaikyti nei žinduoliai.

Homeostazė žmogaus organizme
Kūno skysčių gebėjimą palaikyti gyvybę įtakoja įvairūs veiksniai, įskaitant tokius parametrus kaip temperatūra, druskingumas, rūgštingumas, maistinių medžiagų – gliukozės, įvairių jonų, deguonies ir atliekų – anglies dioksido ir šlapimo – koncentracija. Kadangi šie parametrai įtakoja chemines reakcijas, kurios palaiko organizmo gyvybę, yra įmontuoti fiziologiniai mechanizmai, padedantys juos palaikyti reikiamu lygiu.
Homeostazė negali būti laikoma šių nesąmoningų adaptacijos procesų priežastimi. Tai turėtų būti suvokiama kaip bendra daugelio normalių procesų, veikiančių kartu, charakteristika, o ne kaip pagrindinė jų priežastis. Be to, yra daug biologinių reiškinių, kurie neatitinka šio modelio, pavyzdžiui, anabolizmas. ( Iš interneto)

Homeostazė- biologinių ir socialinių (suprabiologinių) objektų vidinės aplinkos charakteristikų santykinis dinaminis stabilumas.
Palyginti su į įmonę homeostazė- tai vidinių procesų stabilumas su minimaliomis darbuotojų pastangomis. ( Korolevas V.A.)

Homeostatas

Homeostatas- mechanizmas, leidžiantis palaikyti dinaminį sistemos veikimo pastovumą nustatytose ribose.
(Stepanovas A.M.)

Homeostatas(senovės graikų k. – panašus, identiškas + stovintis, nejudantis) – homeostazės užtikrinimo mechanizmas, signalų reguliavimo jungčių, koordinuojančių dalių veiklą ir sąveiką, visuma. įmonių o taip pat koreguoti jos elgesį santykiuose su besikeičiančia išorine aplinka, kad būtų užtikrinta homeostazė. Archajiško termino „vadyba“ sinonimas, kuris žemesnio evoliucijos lygio įmonėse tradiciškai suprantamas kaip komandavimas ir atitinkamai komandų perdavimo ir vykdymo užtikrinimo mechanizmas; tie. atlieka tik dalį homeostatinių funkcijų. ( Korolevas V.A.)

Homeostatas- savaime besitvarkanti sistema, modeliuojanti gyvų organizmų gebėjimą išlaikyti tam tikras vertes fiziologiškai priimtinose ribose. 1948 m. pasiūlė anglų mokslininkas biologijos ir kibernetikos srityse W. R. Ashby, sukūręs jį kaip prietaisą, sudarytą iš keturių elektromagnetų su kryžminio grįžtamojo ryšio jungtimis. ( TSB)

Homeostatas- analoginis elektromechaninis prietaisas, imituojantis gyvų organizmų gebėjimą išlaikyti kai kurias savo charakteristikas (pavyzdžiui, kūno temperatūrą, deguonies kiekį kraujyje) priimtinose ribose. Homeostato principas naudojamas optimalioms techninių automatinio valdymo sistemų (pavyzdžiui, autopilotų) parametrų reikšmėms nustatyti. ( BEKM)

„Kalbant apie efektyvaus viešosios informacijos kiekio klausimą, tai pažymėtina kaip vienas ryškiausių faktų valstybės gyvenimą, kad yra labai mažai veiksmingų homeostatiniai procesai . Daugelyje šalių paplitusi nuomonė, kad laisva konkurencija pati savaime yra homeostatinis procesas, t.y. kad laisvoje rinkoje prekybininkų savanaudiškumas, kiekvienas siekiantis parduoti kuo brangiau ir pirkti kuo pigiau, galiausiai sukels stabilų kainų judėjimą ir skatins didžiausią bendrą gėrį. Ši nuomonė yra susijusi su „guodžiančiu“ požiūriu, kad privatus verslininkas, siekdamas užsitikrinti savo naudą, tam tikra prasme yra visuomenės geradarys, todėl nusipelno didžiulio atlygio, kuriuo visuomenė jį apipila. Deja, faktai prieštarauja šiai paprasta teorijai.
Turgus yra žaidimas. Jis griežtai pavaldus generolui žaidimo teorija, kurį sukūrė von Neumannas ir Morgensternas. Ši teorija remiasi prielaida, kad bet kuriame žaidimo etape kiekvienas žaidėjas, remdamasis jam turima informacija, žaidžia pagal visiškai pagrįstą strategiją, kuri galiausiai turėtų suteikti jam didžiausią matematinį laimėjimo lūkesčius. Tai rinkos žaidimas, kurį žaidžia visiškai protingi ir visiškai begėdiški verslininkai. Net ir su dviem žaidėjais teorija yra sudėtinga, nors dažnai ji lemia tam tikros žaidimo krypties pasirinkimą. Tačiau daugeliu atvejų su trimis žaidėjais ir daugeliu atvejų su daug žaidėjų žaidimo baigtis pasižymi dideliu neapibrėžtumu ir nestabilumu. Pavieniai žaidėjai, vedami savo godumo, sudaro koalicijas; tačiau šios koalicijos paprastai nėra kuriamos kokiu nors konkrečiu būdu ir dažniausiai baigiasi išdavysčių, atskalūnų ir apgaulių pandemonija. Tai tikslus aukščiausio verslo ir su juo glaudžiai susijusio politinio, diplomatinio ir karinio gyvenimo vaizdas. Galų gale net pats genialiausias ir nesąžiningiausias brokeris susidurs su pražūtimi. Bet tarkime, brokeriai nuo to pavargo ir sutiko gyventi taikiai tarpusavyje. Tuomet atlygį gaus tas, kuris, pasirinkęs tinkamą momentą, sulaužys susitarimą ir išduos savo partnerius. Čia nėra homeostazės. Turime pereiti verslo klestėjimo ir nuosmukio ciklus, vienas po kito einančius diktatūros pokyčius ir revoliuciją, karus, kuriuose visi pralaimi ir kurie tokie būdingi mūsų laikams.
Žinoma, von Neumanno nupieštas žaidėjo kaip visiškai protingo ir visiškai begėdiško žmogaus įvaizdis reprezentuoja abstrakciją ir tikrovės iškraipymą. Retai galima pamatyti daugybę visiškai protingų ir nesąžiningų žmonių, žaidžiančių kartu. Kur renkasi aferistai, visada būna kvailių; o jei yra pakankamai kvailių, jie yra pelningesnis išnaudojimo objektas aferistams. Kvailio psichologija tapo problema, verta rimto sukčių dėmesio. Užuot siekęs didžiausios naudos, kaip fon Neumanno lošėjai, kvailys elgiasi taip, kaip paprastai nuspėjama kaip žiurkės bandymai rasti kelią labirinte. Iliustruotas laikraštis bus parduodamas tam tikru tiksliai apibrėžtu religijos, pornografijos ir pseudomokslo mišiniu. Įžeidimo, kyšininkavimo ir bauginimo derinys privers jauną mokslininką dirbti su valdomomis raketomis ar atominėmis bombomis. Šių mišinių receptams nustatyti naudojamas radijo apklausų, išankstinių balsavimų, atrankinių visuomenės nuomonės tyrimų ir kitų psichologinių tyrimų mechanizmas, kurio objektas – paprastas žmogus; ir visada yra statistikų, sociologų ir ekonomistų, pasiruošusių parduoti savo paslaugas šioms įmonėms.
Mažos, glaudžiai susietos bendruomenės turi aukštą homeostazės laipsnį, ar tai bus kultūrinės bendruomenės civilizuotoje šalyje, ar primityvių laukinių kaimai. Kad ir kokie keisti ir net atstumiantys mums atrodytų daugelio barbarų genčių papročiai, šie papročiai, kaip taisyklė, turi labai apibrėžtą homeostatinę vertę, kurios paaiškinimas yra vienas iš antropologų uždavinių. Tik didelėje bendruomenėje, kur tikrosios daiktų būklės valdovai savo turtais ginasi nuo bado, nuo viešosios nuomonės slaptumu ir anonimiškumu, nuo privačios kritikos įstatymais, nukreiptais prieš šmeižtą ir tuo, kad jų žinioje yra komunikacijos priemonės. , tik tokioje bendruomenėje begėdiškumas gali pasiekti aukščiausią lygį. Iš visų šių antihomeostatinių socialinių veiksnių komunikacijos valdymas yra veiksmingiausia ir svarbiausia“.
(N. Wiener. Kibernetika. 1948)

CERTICOM Vadybos konsultacijos

HOMEOSTAZĖ, homeostazė (homeostazė; Graikiškai, homoios panašus, tas pats + stazės būsena, nejudrumas), - santykinis dinaminis vidinės aplinkos (kraujo, limfos, audinių skysčio) pastovumas ir pagrindinių fiziologinių funkcijų (cirkuliacija, kvėpavimas, termoreguliacija, medžiagų apykaita ir kt.) stabilumas. ) žmonių ir gyvūnų kūnai. Reguliavimo mechanizmai, palaikantys fiziol. viso organizmo ląstelių, organų ir sistemų būklė ar savybės optimaliame lygyje vadinamos homeostatinėmis.

Kaip žinoma, gyva ląstelė yra mobili, save reguliuojanti sistema. Jos vidinę organizaciją palaiko aktyvūs procesai, kuriais siekiama apriboti, užkirsti kelią ar panaikinti poslinkius, kuriuos sukelia įvairios išorinės ir vidinės aplinkos įtakos. Galimybė grįžti į pradinę būseną po nukrypimo nuo tam tikro vidutinio lygio, kurį sukelia vienas ar kitas „trukdantis“ veiksnys, yra pagrindinė ląstelės savybė. Daugialąstis organizmas yra vientisa organizacija, kurios ląsteliniai elementai yra specializuoti atlikti įvairias funkcijas. Sąveika organizme vykdoma sudėtingais reguliavimo, koordinavimo ir koreliacijos mechanizmais, dalyvaujant nerviniams, humoraliniams, metaboliniams ir kitiems veiksniams. Daugelis atskirų mechanizmų, reguliuojančių vidinius ir tarpląstelinius santykius, kai kuriais atvejais turi priešingą (antagonistinį) poveikį, kuris subalansuoja vienas kitą. Tai lemia judriojo fiziolo, fono (fiziolio, balanso) įsitvirtinimą organizme ir leidžia gyvajai sistemai išlaikyti santykinį dinaminį pastovumą, nepaisant aplinkos pokyčių ir poslinkių, atsirandančių organizmo gyvavimo metu.

Terminą „homeostazė“ 1929 m. pasiūlė Amer. fiziologas W. Cannonas, manęs, kad fiziol, stabilumą organizme palaikantys procesai yra tokie sudėtingi ir įvairūs, kad patartina juos sujungti bendriniu pavadinimu G. Tačiau dar 1878 metais C. Bernardas rašė, kad visi gyvybės procesai turi tik vieną tikslą – palaikyti pastovias gyvenimo sąlygas mūsų vidinėje aplinkoje. Panašūs teiginiai aptinkami daugelio XIX amžiaus ir XX amžiaus pirmosios pusės tyrinėtojų darbuose. [E. Pflugeris, S. Richetas, Frederikas (L. A. Frederikas), I. M. Sechenovas, I. P. Pavlovas, K. M. Bykovas ir kt.]. L. S. Sterno (o., bendradarbių) darbai, skirti barjerinių funkcijų vaidmeniui (žr.), reguliuojančių organų ir audinių mikroaplinkos sudėtį ir savybes, turėjo didelę reikšmę tiriant G.

Pati G. idėja neatitinka stabilios (nesvyruojančios) organizmo pusiausvyros sampratos - pusiausvyros principas netaikomas sudėtingam fizioliui ir biocheminiam. procesai, vykstantys gyvose sistemose. Taip pat neteisinga G. kontrastuoti su ritminiais vidinės aplinkos svyravimais (žr. Biologiniai ritmai). G. plačiąja prasme apima reakcijų ciklinės ir fazinės eigos, kompensavimo (žr. Kompensaciniai procesai), fiziologijos, funkcijų reguliavimo ir savireguliacijos klausimus (žr. Fiziologinių funkcijų savireguliacija), tarpusavio priklausomybės dinamiką. nerviniai, humoraliniai ir kiti reguliavimo proceso komponentai. G. ribos gali būti griežtos ir lanksčios bei skirtis priklausomai nuo individualaus amžiaus, lyties, socialinių ir profesijos. ir kitos sąlygos.

Ypatingą reikšmę organizmo gyvybei turi kraujo – skystos kūno matricos – sudėties pastovumas, kaip teigia W. Cannonas. Gerai žinomas jo aktyvios reakcijos stabilumas (pH), osmosinis slėgis, elektrolitų (natrio, kalcio, chloro, magnio, fosforo) santykis, gliukozės kiekis, susidariusių elementų skaičius ir kt.. Taigi, pavyzdžiui, kraujo pH, kaip taisyklė, neviršija 7,35–7,47. Netgi sunkūs rūgščių-šarmų apykaitos sutrikimai vartojant patolį, rūgščių kaupimasis audinių skystyje, pavyzdžiui, sergant diabetine acidoze, labai mažai veikia aktyvią kraujo reakciją (žr. Rūgščių ir šarmų pusiausvyra). Nepaisant to, kad kraujo ir audinių skysčio osmosinis slėgis nuolat svyruoja dėl nuolatinio osmosiškai aktyvių intersticinės apykaitos produktų tiekimo, jis išlieka tam tikrame lygyje ir kinta tik esant kai kurioms sunkioms patolinėms sąlygoms (žr. Osmosinis slėgis). Nuolatinio osmosinio slėgio palaikymas yra itin svarbus vandens apykaitai ir jonų pusiausvyros palaikymui organizme (žr. Vandens-druskų apykaita). Natrio jonų koncentracija vidinėje aplinkoje yra pati pastoviausia. Kitų elektrolitų kiekis taip pat skiriasi siauromis ribomis. Daugelio osmoreceptorių (žr.) buvimas audiniuose ir organuose, įskaitant centrinės nervų darinius (pagumburį, hipokampą), ir suderinta vandens apykaitos ir jonų sudėties reguliatorių sistema leidžia organizmui greitai pašalinti osmoso poslinkius. kraujo spaudimas, atsirandantis, pavyzdžiui, kai į organizmą patenka vandens.

Nepaisant to, kad kraujas yra bendra vidinė kūno aplinka, organų ir audinių ląstelės su juo tiesiogiai nesiliečia. Daugialąsčiuose organizmuose kiekvienas organas turi savo vidinę aplinką (mikroaplinką), atitinkančią jo struktūrines ir funkcines savybes, o normali organų būklė priklauso nuo cheminės medžiagos. šios mikroaplinkos sudėtis, fizikinės-cheminės, biol ir kitos savybės. Jo G. lemia histohematinių barjerų funkcinė būklė (žr. Barjerinės funkcijos) ir jų pralaidumas kryptimis kraujas -> audinių skystis, audinių skystis -> kraujas.

Ypatingą reikšmę centro veiklai turi vidinės aplinkos pastovumas. n. p.: net smulkios cheminės medžiagos. ir fizikinės-cheminės poslinkiai, atsirandantys smegenų skystyje, glia ir periceliulinėse erdvėse, gali smarkiai sutrikdyti gyvybinių procesų eigą atskiruose neuronuose arba jų ansambliuose (žr. Kraujo ir smegenų barjerą). Sudėtinga homeostatinė sistema, apimanti įvairius neurohumoralinius, biocheminius, hemodinaminius ir kitus reguliavimo mechanizmus, yra optimalaus kraujospūdžio lygio užtikrinimo sistema (žr.). Šiuo atveju viršutinę kraujospūdžio lygio ribą lemia organizmo kraujagyslių sistemos baroreceptorių funkcionalumas (žr. Angioreceptoriai), o apatinę – organizmo aprūpinimo krauju poreikius.

Pažangiausi homeostatiniai mechanizmai aukštesniųjų gyvūnų ir žmonių organizme apima termoreguliacijos procesus (žr.); Homeoterminiams gyvūnams temperatūrų svyravimai vidinėse kūno dalyse neviršija dešimtųjų laipsnio per drastiškiausius aplinkos temperatūros pokyčius.

Skirtingi tyrinėtojai skirtingai aiškina bendrosios biologijos mechanizmus. pobūdis, kuriuo grindžiamas G. Taigi W. Cannonas ypatingą reikšmę skyrė c. n. L.A.Orbeli adaptyviąją-trofinę simpatinės nervų sistemos funkciją laikė vienu iš pagrindinių veiksnių. Nervinio aparato organizacinis vaidmuo (nervizmo principas) remiasi plačiai žinomomis idėjomis apie G. principų esmę (I. M. Sechenovas, I. P. Pavlovas, A. D. Speranskis ir kt.). Tačiau nei dominuojantis principas (A. A. Ukhtomsky), nei barjerinių funkcijų teorija (L. S. Stern), nei bendras adaptacijos sindromas (G. Selye), nei funkcinių sistemų teorija (P. K. Anokhin), nei pagumburio reguliavimas G. (N.I. Grashchenkov) ir daugelis kitų teorijų iki galo neišsprendžia G.

Kai kuriais atvejais G. idėja nėra visiškai teisėtai naudojama paaiškinti izoliuotą fiziologiją, sąlygas, procesus ir net socialinius reiškinius. Taip atsirado literatūroje aptinkami terminai „imunologinis“, „elektrolitas“, „sisteminis“, „molekulinis“, „fizikinis-cheminis“, „genetinė homeostazė“ ir kt.. Bandyta mažinti problemą G. į savireguliacijos principą (žr. Biologinė sistema, autoreguliacija biologinėse sistemose). G. problemos sprendimo pavyzdys kibernetikos požiūriu yra Ashby bandymas (W. R. Ashby, 1948) sukonstruoti savireguliacinį įrenginį, kuris modeliuotų gyvų organizmų gebėjimą išlaikyti tam tikrų kiekių lygį fiziolėje, priimtiną. ribos (žr. Homeostatą). Kai kurie autoriai vidinę organizmo aplinką laiko sudėtingos grandinės sistemos forma su daugybe „aktyvių įėjimų“ (vidaus organų) ir individualių fiziologinių rodiklių (kraujo tėkmės, kraujospūdžio, dujų mainų ir kt.), kiekvieno iš jų verte. kurį lemia „įėjimų“ aktyvumas.

Praktikoje tyrėjams ir gydytojams iškyla kūno adaptacinių (adaptyviųjų) ar kompensacinių gebėjimų vertinimo, jų reguliavimo, stiprinimo ir mobilizavimo bei organizmo reakcijų į trikdančius poveikius numatymo klausimai. Kai kurios vegetatyvinio nestabilumo būsenos, atsirandančios dėl reguliavimo mechanizmų nepakankamumo, pertekliaus ar netinkamumo, yra laikomos „homeostazės ligomis“. Tam tikra sutartimi tai gali būti funkciniai normalaus organizmo funkcionavimo sutrikimai, susiję su jo senėjimu, priverstinis biologinių ritmų pertvarkymas, kai kurie vegetacinės distonijos reiškiniai, hiper- ir hipokompensacinis reaktyvumas esant stresui ir ekstremalioms įtakoms (žr. Stresas) ir kt. .

Homeostatinių mechanizmų būklei įvertinti fiziolėje, eksperimente ir pleištinėje, praktikoje naudojami įvairūs dozuoti funkciniai testai (šaltis, karštis, adrenalinas, insulinas, mezatonas ir kt.), nustatant biologiškai aktyvių medžiagų (hormonų) santykį. , mediatoriai, metabolitai) kraujyje ir šlapime.

Biofizikiniai homeostazės mechanizmai

Cheminiu požiūriu. Biofizikoje homeostazė yra būsena, kai visi procesai, atsakingi už energijos transformacijas organizme, yra dinaminėje pusiausvyroje. Ši būsena yra stabiliausia ir atitinka fiziolą, optimalią. Pagal termodinamikos sampratas (žr.) organizmas ir ląstelė gali egzistuoti ir prisitaikyti prie tokių aplinkos sąlygų, kurioms esant biol sistemoje gali susidaryti stacionarus fizikinių-cheminių medžiagų srautas. procesai, t.y. homeostazė. Pagrindinis vaidmuo kuriant dujas visų pirma tenka ląstelių membranų sistemoms, kurios yra atsakingos už bioenergetikos procesus ir reguliuoja medžiagų patekimo ir išsiskyrimo iš ląstelių greitį (žr. Biologinės membranos).

Šiuo požiūriu pagrindinės sutrikimo priežastys yra nefermentinės reakcijos, atsirandančios membranose, neįprastos normaliam gyvenimui; daugeliu atvejų tai yra oksidacijos grandininės reakcijos, kuriose dalyvauja laisvieji radikalai, atsirandantys ląstelių fosfolipiduose. Dėl šių reakcijų pažeidžiami ląstelių struktūriniai elementai ir sutrinka reguliavimo funkcija (žr. Radikalai, Grandininės reakcijos). Prie G. sutrikimus sukeliančių veiksnių priskiriamos ir radikalų formavimąsi sukeliančios priemonės – jonizuojanti spinduliuotė, infekciniai toksinai, tam tikri maisto produktai, nikotinas, taip pat vitaminų trūkumas ir kt.

Vienas pagrindinių faktorių, stabilizuojančių membranų homeostatinę būseną ir funkcijas, yra bioantioksidantai, kurie stabdo oksidacinių radikalų reakcijų vystymąsi (žr. Antioksidantai).

Su amžiumi susiję vaikų homeostazės ypatumai

Vidinės kūno aplinkos pastovumas ir santykinis fizikinio-cheminio stabilumas. rodiklius vaikystėje užtikrina ryškus anabolinių medžiagų apykaitos procesų vyravimas prieš katabolinius. Tai yra būtina augimo sąlyga (žr.) ir išskiria vaiko kūną nuo suaugusiųjų, kurių medžiagų apykaitos procesų intensyvumas yra dinaminės pusiausvyros būsenoje. Šiuo atžvilgiu neuroendokrininis vaiko kūno reguliavimas yra intensyvesnis nei suaugusiųjų. Kiekvienam amžiaus periodui būdingi specifiniai G. mechanizmų ir jų reguliavimo ypatumai. Todėl sunkūs virškinamojo trakto sutrikimai, dažnai pavojingi gyvybei, vaikams pasireiškia daug dažniau nei suaugusiems. Šie sutrikimai dažniausiai siejami su homeostatinių inkstų funkcijų nebrandumu, su virškinamojo trakto funkcijų sutrikimais. takų ar plaučių kvėpavimo funkcija (žr. Kvėpavimas).

Vaiko augimą, išreikštą jo ląstelių masės padidėjimu, lydi ryškūs skysčių pasiskirstymo organizme pokyčiai (žr. Vandens ir druskos metabolizmą). Absoliutus ekstraląstelinio skysčio tūrio padidėjimas atsilieka nuo bendro svorio padidėjimo greičio, todėl santykinis vidinės aplinkos tūris, išreikštas kūno masės procentais, su amžiumi mažėja. Ši priklausomybė ypač ryški pirmaisiais metais po gimimo. Vyresniems vaikams santykinio tarpląstelinio skysčio tūrio kitimo greitis mažėja. Skysčio tūrio pastovumo reguliavimo sistema (tūrio reguliavimas) kompensuoja vandens balanso nukrypimus gana siaurose ribose. Didelis naujagimių ir mažų vaikų audinių hidratacijos laipsnis lemia, kad vaiko vandens poreikis (kūno svorio vienetui) yra žymiai didesnis nei suaugusiųjų. Vandens praradimas arba jo apribojimas greitai sukelia dehidrataciją dėl ekstraląstelinio sektoriaus, ty vidinės aplinkos. Tuo pačiu metu inkstai – pagrindiniai tūrio reguliavimo sistemos vykdomieji organai – nesutaupo vandens. Ribojantis reguliavimo veiksnys yra inkstų kanalėlių sistemos nesubrendimas. Svarbiausias naujagimių ir mažų vaikų G. neuroendokrininės kontrolės požymis yra gana didelė aldosterono sekrecija ir išskyrimas per inkstus (žr.), kuris turi tiesioginės įtakos audinių hidratacijos būklei ir inkstų kanalėlių funkcijai.

Vaikų kraujo plazmos ir tarpląstelinio skysčio osmosinio slėgio reguliavimas taip pat yra ribotas. Vidinės aplinkos osmoliariškumas svyruoja platesniame diapazone (+ 50 mOsm/L) nei suaugusiųjų (+ 6 mOsm/L). Taip yra dėl didesnio kūno paviršiaus ploto 1 kg svorio ir dėl to didesnio vandens netekimo kvėpuojant, taip pat dėl ​​nesubrendusių vaikų šlapimo koncentracijos inkstų mechanizmų. G. sutrikimai, pasireiškiantys hiperosmoze, ypač dažni vaikams naujagimio laikotarpiu ir pirmaisiais gyvenimo mėnesiais; vyresniame amžiuje pradeda vyrauti hipoosmozė, susijusi su ch. arr. su geltona-kish. inkstų liga ar liga. Mažiau ištirtas joninis kraujo reguliavimas, glaudžiai susijęs su inkstų veikla ir mitybos pobūdžiu.

Anksčiau buvo manoma, kad pagrindinis veiksnys, lemiantis ekstraląstelinio skysčio osmosinį slėgį, buvo natrio koncentracija, tačiau naujausi tyrimai parodė, kad nėra glaudaus ryšio tarp natrio kiekio kraujo plazmoje ir bendro osmosinio slėgio vertės. esant patologijai. Išimtis yra plazminė hipertenzija. Vadinasi, atliekant homeostatinį gydymą gliukozės-druskos tirpalais, reikia stebėti ne tik natrio kiekį serume ar kraujo plazmoje, bet ir bendro tarpląstelinio skysčio osmoliarumo pokyčius. Cukraus ir karbamido koncentracija turi didelę reikšmę palaikant bendrą osmosinį slėgį vidinėje aplinkoje. Šių osmosiškai aktyvių medžiagų kiekis ir jų poveikis vandens-druskų apykaitai daugelyje patolių gali smarkiai padidėti. Todėl esant bet kokiems G. pažeidimams, būtina nustatyti cukraus ir karbamido koncentraciją. Dėl to, kas išdėstyta pirmiau, mažiems vaikams, sutrikus vandens-druskos ir baltymų režimui, gali išsivystyti latentinė hiper- arba hipoosmozės būsena, hiperazotemija (E. Kerpel-Froniusz, 1964).

Svarbus G. charakterizuojantis rodiklis vaikams yra vandenilio jonų koncentracija kraujyje ir tarpląsteliniame skystyje. Antenataliniu ir ankstyvuoju postnataliniu laikotarpiu rūgščių ir šarmų pusiausvyros reguliavimas yra glaudžiai susijęs su kraujo prisotinimo deguonimi laipsniu, o tai paaiškinama santykiniu anaerobinės glikolizės vyravimu bioenergetiniuose procesuose. Be to, net vidutinio sunkumo vaisiaus hipoksiją lydi pieno kaupimasis jo audiniuose. Be to, inkstų acidogenetinės funkcijos nesubrendimas sukuria prielaidas „fiziologinei“ acidozei išsivystyti (žr. Dėl G. ypatumų naujagimiai dažnai patiria sutrikimų, kurie ribojasi tarp fiziologinių ir patologinių.

Neuroendokrininės sistemos restruktūrizavimas brendimo laikotarpiu taip pat yra susijęs su liaukos pokyčiais, tačiau vykdomųjų organų funkcijos (inkstai, plaučiai) šiame amžiuje pasiekia maksimalų brandos laipsnį, todėl sunkūs sindromai ar liaukos ligos yra retos. bet dažniau kalbame apie

apie kompensuotus medžiagų apykaitos pokyčius, kuriuos galima nustatyti tik atlikus biocheminius kraujo tyrimus. Klinikoje, norint apibūdinti G. vaikams, būtina ištirti šiuos rodiklius: hematokritą, bendrą osmosinį slėgį, natrio, kalio, cukraus, bikarbonatų ir karbamido kiekį kraujyje, taip pat kraujo pH, pO 2 ir pCO 2.

Homeostazės ypatybės senatvėje ir senatvėje

Toks pat homeostatinių verčių lygis skirtingais amžiaus laikotarpiais išlaikomas dėl įvairių jų reguliavimo sistemų poslinkių. Pavyzdžiui, kraujospūdžio lygio pastovumas jauname amžiuje išlaikomas dėl didesnio širdies tūrio ir mažo bendro periferinių kraujagyslių pasipriešinimo, o vyresnio amžiaus ir senatviniams – dėl didesnio bendro periferinio pasipriešinimo ir sumažėjusio širdies išstūmimo. Organizmui senstant, svarbiausio fiziolo, funkcijų pastovumas išlaikomas mažėjančio patikimumo ir galimo fiziolio diapazono, pokyčių G sąlygomis sąlygomis. Giminės G. išsaugojimas su reikšmingais struktūriniais, metaboliniais ir funkciniais pokyčiais. pasiekiama tuo, kad tuo pačiu metu vyksta ne tik išnykimas, sutrikimas ir degradacija, bet ir specifinių adaptacinių mechanizmų vystymasis. Dėl to palaikomas pastovus cukraus kiekis kraujyje, kraujo pH, osmosinis slėgis, ląstelės membranos potencialas ir kt.

Išsaugant G. organizmo senėjimo procese didelę reikšmę turi neurohumoralinio reguliavimo mechanizmų pokyčiai (žr.), audinių jautrumo hormonų ir mediatorių veikimui padidėjimas silpnėjančio nervinio poveikio fone.

Senstant organizmui, labai kinta širdies darbas, plaučių ventiliacija, dujų mainai, inkstų funkcijos, virškinimo liaukų sekrecija, endokrininių liaukų funkcija, medžiagų apykaita ir kt.. Šiuos pokyčius galima apibūdinti kaip homeorezę - natūrali medžiagų apykaitos ir fiziolos intensyvumo pokyčių trajektorija (dinamika). laikui bėgant veikia su amžiumi. Su amžiumi susijusių pokyčių eigos reikšmė labai svarbi charakterizuojant žmogaus senėjimo procesą, nustatant jo biol, amžių.

Senatvėje ir senatvėje sumažėja bendras adaptacinių mechanizmų potencialas. Todėl senatvėje, esant padidėjusiems krūviams, stresui ir kitose situacijose, padidėja adaptacijos mechanizmų gedimo ir sveikatos sutrikdymo tikimybė. Toks G. mechanizmų patikimumo sumažėjimas yra viena iš svarbiausių prielaidų patolio ir sutrikimų išsivystymui senatvėje.

Bibliografija: Adolf E. Fiziologinių reguliacijų raida, vert. iš anglų k., M., 1971, bibliogr.; Anokhin P.K. Esė apie funkcinių sistemų fiziologiją, M., 1975, bibliogr.; In e l t i-sh e Yu. E., Samsygina G, A. ir Ermakova I. A. Apie inkstų osmoreguliacinės funkcijos ypatybes naujagimių vaikams, Pediatrics, Nr. 5, p. 46, 1975; Gellhorn E. Autonominės nervų sistemos reguliavimo funkcijos, trans. iš anglų k., M., 1948, bibliogr.; Glensdorfas P. ir Prigožinas. Termodinaminė struktūros teorija“ stabilumas ir svyravimai, trans. iš anglų k., M., 1973, bibliogr.; Homeostazė, red. P. D. Gorizontova, M., 1976; Vaisiaus kraujo kvėpavimo funkcija akušerijos klinikoje, red. L. S. Persianinova ir kt., M., 1971; Kassil G.N. Homeostazės problema fiziologijoje ir klinikoje, Vestn. SSRS medicinos mokslų akademija, Nr.7, p. 64, 1966, bibliogr.; Rozanova V.D. Esė apie eksperimentinę amžiaus farmakologiją, L., 1968, bibliogr.; F r apie l-k ir su V. V. Reguliavimas, prisitaikymas ir senėjimas, JI., 1970, bibliogr.; Stern L. S. Tiesioginė organų ir audinių maistinė terpė, M., 1960; CannonW. B. Fiziologinės homeostazės organizacija, Physiol. Rev., v. 9, p. 399, 1929; Homeostatiniai reguliatoriai, red. pateikė G, E. W. Wolstenholme a. J. Knight, L., 1969; Langley L. L. Homeostazė, Stroudsburg, 1973 m.

G. N. Kasilas; Yu. E. Veltishchev (ped.), B. N. Tarusov (biofiz.), V. V. Frolkis (ger.).

Homeostazė(iš graikų kalbos homoios- panašus, identiškas ir statusą- nejudrumas) yra gyvų sistemų gebėjimas atsispirti pokyčiams ir išlaikyti biologinių sistemų sudėties ir savybių pastovumą.

Terminą „homeostazė“ W. Cannonas pasiūlė 1929 m., kad apibūdintų būsenas ir procesus, užtikrinančius organizmo stabilumą. Idėją apie fizinių mechanizmų, kuriais siekiama palaikyti pastovią vidinę aplinką, egzistavimą XIX amžiaus antroje pusėje išsakė C. Bernardas, kuris fizinių ir cheminių sąlygų stabilumą vidinėje aplinkoje laikė pagrindu. gyvų organizmų laisvė ir nepriklausomybė nuolat kintančioje išorinėje aplinkoje. Homeostazės reiškinys stebimas skirtinguose biologinių sistemų organizavimo lygiuose.

Homeostazės pasireiškimas skirtinguose biologinių sistemų organizavimo lygiuose.

Atkuriamieji procesai vykdomi nuolat ir įvairiais struktūriniais ir funkciniais asmens organizacijos lygmenimis - molekulinis genetinis, tarpląstelinis, ląstelinis, audinys, organas, organizmas.

Apie molekulinę genetiką lygiu, vyksta DNR replikacija (jos molekulinis atstatymas, fermentų ir baltymų, atliekančių kitas (ne katalizines) funkcijas ląstelėje, ATP molekulių, pavyzdžiui, mitochondrijose ir kt., sintezė. Daugelis šių procesų įtraukti į sąvoką medžiagų apykaitą ląstelės.

Subląsteliniame lygyje vyksta įvairių tarpląstelinių struktūrų atstatymas (daugiausia kalbame apie citoplazminius organelius) per neoplazmą (membranas, plazmalemą), subvienetų (mikrotubulių) surinkimą, dalijimąsi (mitochondrijas).

Ląstelių regeneracijos lygis reiškia ląstelės struktūros ir, kai kuriais atvejais, funkcijų atkūrimą. Regeneracijos ląstelių lygiu pavyzdžiai apima nervinių ląstelių proceso atkūrimą po sužalojimo. Žinduolių organizme šis procesas vyksta 1 mm per dieną greičiu. Tam tikro tipo ląstelės funkcijų atkūrimas gali būti atliekamas per ląstelių hipertrofiją, tai yra, padidėjus citoplazmos tūriui ir atitinkamai organelių skaičiui (šiuolaikinių autorių ląstelinė regeneracija arba regeneracinė ląstelė). klasikinės histologijos hipertrofija).

Kitame lygyje – audiniai arba ląstelių populiacija (ląstelinių audinių sistemų lygis – žr. 3.2) atsiranda tam tikros diferenciacijos krypties prarastų ląstelių papildymas. Tokį papildymą sukelia ląstelinės medžiagos pokyčiai ląstelių populiacijose (ląstelių audinių sistemose), dėl kurių atkuriamos audinių ir organų funkcijos. Taigi žmonėms žarnyno epitelio ląstelių gyvenimo trukmė yra 4-5 dienos, trombocitų - 5-7 dienos, eritrocitų - 120-125 dienos. Pavyzdžiui, esant nurodytam raudonųjų kraujo kūnelių mirties žmogaus organizme greičiui, kas sekundę sunaikinama apie 1 milijonas raudonųjų kraujo kūnelių, tačiau raudonuosiuose kaulų čiulpuose vėl susidaro tiek pat. Galimybę atkurti per gyvenimą susidėvėjusias ar dėl traumos, apsinuodijimo ar patologinio proceso prarastas ląsteles užtikrina tai, kad net subrendusio organizmo audiniuose išsaugomos kambinės ląstelės, galinčios mitoziškai dalytis ir vėliau citodiferenciacija. Šios ląstelės dabar vadinamos regioninėmis arba nuolatinėmis kamieninėmis ląstelėmis (žr. 3.1.2 ir 3.2). Kadangi jie yra įsipareigoję, jie gali sukelti vieną ar daugiau specifinių ląstelių tipų. Be to, jų diferenciaciją į tam tikrą ląstelių tipą lemia signalai, ateinantys iš išorės: vietiniai, iš artimiausios aplinkos (tarpląstelinės sąveikos pobūdis) ir tolimieji (hormonai), sukeliantys selektyvią specifinių genų ekspresiją. Taigi plonosios žarnos epitelyje kambinės ląstelės yra apatinėse kriptų zonose. Esant tam tikram poveikiui, jie gali sukelti „ribinio“ sugeriančio epitelio ląsteles ir kai kurias organo vienaląstes liaukas.

Regeneracija įjungta organų lygis turi pagrindinę užduotį – atkurti organo funkciją, atkuriant jam tipinę struktūrą (makroskopinę, mikroskopinę) arba be jos. Šio lygio regeneracijos procese vyksta ne tik transformacijos ląstelių populiacijose (ląstelinių audinių sistemose), bet ir morfogenetiniai procesai. Šiuo atveju suaktyvinami tie patys mechanizmai, kaip ir formuojantis organams embriogenezės metu (galutinio fenotipo vystymosi laikotarpis). Tai, kas pasakyta teisingai, leidžia regeneraciją laikyti tam tikru vystymosi proceso variantu.

Struktūrinė homeostazė, jos palaikymo mechanizmai.

Homeostazės tipai:

 Genetinė homeostazė . Zigotos genotipas, sąveikaudamas su aplinkos veiksniais, lemia visą organizmo kintamumo kompleksą, jo adaptacines galimybes, tai yra homeostazę. Į aplinkos sąlygų pokyčius organizmas reaguoja specifiškai, paveldėtos reakcijos normos ribose. Genetinės homeostazės pastovumas palaikomas matricinių sintezių pagrindu, o genetinės medžiagos stabilumą užtikrina daugybė mechanizmų (žr. Mutagenezę).

 Struktūrinė homeostazė. Ląstelių ir audinių morfologinės organizacijos sudėties ir vientisumo išlaikymas. Celių daugiafunkciškumas padidina visos sistemos kompaktiškumą ir patikimumą, padidina potencialias jos galimybes. Ląstelių funkcijų formavimas vyksta regeneruojant.

Regeneracija:

1. Ląstelinis (tiesioginis ir netiesioginis dalijimasis)

2. Tarpląstelinis (molekulinis, intraorganoidinis, organoidinis)