Фізіологія як наукова основа медицини. Методи фізіологічних досліджень. Єдність організму та довкілля. Гомеостаз, механізми, що його забезпечують.

Фізіологія (від грец. physis — природа і logos — наука) люди­ни вивчає функції і процеси життєдіяльності організму, його ор­ганів, систем, тканин і механізми їх регуляції. Разом із загальною фізіологією виділяють її часткові розділи, наприклад, фізіологію кровообігу, фізіологію травлення.

Фізіологія вивчає також закономірності взаємодії живих організмів із навколишнім середовищем, їх поведінки в різних умовах існування, а також на різних стадіях росту й розвитку, походження й розвиток фізіологічних процесів під час еволюційного та індивідуального розвитку.

Знання закономірностей перебігу фізіологічних процесів дає змогу передбачати їх зміни за різних умов життєдіяльності та відкриває можливість втручатися в перебіг фізіологічних процесів у бажаному напрямку. Тим самим фізіологія є теоретичною основою медицини, ветеринарії та психології.

Для вивчення функцій організму застосовують різні методи. Роботу органів за різних умов вивчають методом спостереження за допомогою електричних і оптичних приладів, а також хімічними методами. Велике значення у фізіології мають методи гострого і хронічного експерименту. Вони були введені у фізіологію такими вченими, як У. Гарвей, К. Людвіг, І. П. Павлов, І. М. Сєченов, Н. Е. Введенський. Метод графічної реєстрації фізіологічних про­цесів дозволив одержувати об'єктивний запис процесу, що вивча­ється (запис артеріального тиску, скорочень серця, скелетних м'язів). Широко застосовуються також хімічні методи, які дозво­ляють вивчати молекулярні механізми фізіологічних процесів. Експеримент як метод дослідження в фізіології (вівісекція, хронічні методи, телеметрія, перфузовані та ізольовані органи, культури тканин, клітин, кібернетичне моделювання).

Гомеостаз(давн.-грец. — однаковий, подібний та στάσις — стан, нерухомість) — стан рівноваги динамічного середовища, в якому відбуваються біологічні процеси. Здебільшого це поняття вживається в біології. Гомеостаз підтримується безперервною роботою систем органів кровообігу, дихання, травлення, виділення тощо, виділенням у кров біологічно активних хімічних речовин, які забезпечують взаємодію клітин і органів. Найважливіша роль у підтриманні гомеостазу належить нервовій системі, яка регулює діяльність органів і систем організму. Гомеостаз регулюється безпосередньо проміжним мозком.

Механізми гомеостазу : зворотний зв'язок

Коли відбувається зміна в змінних, спостерігаються два основні типи зворотного зв'язку, або фидбэка, на які реагує система:

"Негативний зворотний зв'язок" Негативний зворотний зв'язок, що виражається в реакції, при якій система відповідає так, щоб змінити напрям зміни на протилежне. Оскільки зворотний зв'язок служить збереженню постійності системи, це дозволяє дотримувати гомеостаз.

Негативний зворотний зв'язок, що виражається в реакції, при якій система відповідає так, щоб змінити напрям зміни на протилежне. Оскільки зворотний

зв'язок служить збереженню постійності системи, це дозволяє дотримувати гомеостаз.

Наприклад, коли концентрація вуглекислого газу в організмі людини збільшується, легеням приходить сигнал до збільшення їх активності і видихання більшого кількість вуглекислого газу.

Терморегуляція - інший приклад негативного зворотного зв'язку. Коли температура тіла підвищується (чи знижується) терморецептори в шкірі і гіпоталамусі реєструють зміну, викликаючи сигнал з мозку. Цей сигнал, у свою чергу, викликає відповідь - пониження температури (чи підвищення).

Позитивний зворотний зв'язок, який виражається в посиленні зміни змінної. Вона робить дестабілізуючий ефект, тому не призводить до гомеостазу. Позитивний зворотний зв'язок рідше зустрічається в природних системах, але також має своє застосування.

Наприклад, в нервах пороговий електричний потенціал викликає генерацію набагато більшого потенціалу дії. Згортання крові і події при народженні можна привести в якості інших прикладів позитивного зворотного зв'язку.

Стійким системам потрібні комбінації з обох типів зворотного зв'язку. Тоді як негативний зворотний зв'язок дозволяє повернутися до гомеостатичного стану, позитивний зворотний зв'язок використовується для переходу до абсолютно нового (і, цілком може бути, менш бажаному) стану гомеостазу, - така ситуація називається "метастабільна". Такі катастрофічні зміни можуть відбуватися, наприклад, із збільшенням поживних речовин в річках з прозорою водою, що призводить до гомеостатичного стану високої евтрофікації (заростання русла).

1.2. Характеристика розвитку фізіології як науки, відкриття. Роль окремих вчених у розвитку світової фізіології. Українська фізіологічна школа.
Розвиток фізіології здебільшого визначався досягненнями анатомії та інших природничих наук. Перші відомості про функції організму викладено в працях Гіппократа (460— 377 рр. до н.е.). Виникнення фізіології як науки пов'язане з працями Уїльяма Гарвея, який відкрив замкнений кровообіг (1628 р.). Важливе значення для подальшого розвитку фізіології на матеріалістичній основі мало відкриття «про відображену діяльність організму», зроблене в XVII ст. французьким ученим Р. Декортом (1596—1650рр.). Інтенсивний науковий розвиток фізіології почався в XIX ст. До того його гальмували панівні метафізичні концепції про абсолютну незмінність природи, наявність в організмі якоїсь нематеріальної життєвої сили, що спрямовує біологічні процеси. Вчені розглядали природні явища та поведінку живих істот ізольовано одне від одного, не в динаміці, а в стані спокою.
Наступ на ідеалістичні концепції метафізики був розпоча¬тий у XVIII ст. Цьому сприяли відкриття кінця XVII, XVIII і першої половини XIX ст., які стали природничонауковим обґрунтуванням діалектико-матеріалістичного погляду на природу, утвердили в ній ідею загального зв'язку і розвитку. До таких відкриттів належать закон про збереження і перетворення енергії, атомно-молекулярна теорія будови тіл, сформульовані М.В. Ломоносовим у 1748 р., клітинна теорія, розроблена Т. Шванном у 1839 р., еволюційне вчення про розвиток живої природи Ч. Дарвіна, опубліковане в 1859р., яке розв'язало також питання про походження людини.
Значний внесок у розвиток фізіології в XIX ст. зробили вчені різних країн: у Франції — К. Бернар (1813—1877 рр.), Німеччині — Е. Дюбуа-Реймон (1818—1878 рр.), Англії — Ч. Шеррінгтон (1885—1949 рр.), США — В. Кеннон (1871—1945рр.) та ін.
У першій половині XVIII ст. розпочався розвиток фізіології в Україні та Росії. У 1725 р. в Петербурзькій академії наук було засновано кафедру анатомії і фізіології, а в 1776 р. в Московському університеті відкрито самостійну кафедру фізіології.Перший російський підручник «Фізіологія, видана для керівництва своїх слухачів» написав професор Московського університету О.М. Філомафітський (1807—1849рр.). У 1848 р. він опублікував «Трактат про переливання крові (як єдиний засіб у багатьох випадках врятувати згасле життя), складений в історичному, фізіологічному і хірургічному відношеннях».
Батьком російської фізіології називають І.М. Сєченова (1829—1905 рр.). У своїй праці «Рефлекси головного мозку» (1863 р.) І.М. Сєченов сформулював матеріалістичне уявлення про діяльність головного мозку, яка відбувається за принципом рефлексу і підлягає не лише спостереженню, а й вивченню. Учений відкрив також явища центрального гальмування і сумації збудження в нервових центрах. Висунуті ним ідеї дістали подальший розвиток у працях його учнів і послідовників І.П. Павлова (1849—1936рр.), О.О. Ухтомського (1875—1942 рр.), М.Є. Введенського (1852—1922 рр.) та ін.
Величезний вплив на розвиток вітчизняної та світової фізіології зробили дослідження І.П. Павлова та його школи. І.П. Павлов є творцем нового аналітично-синтетичного напрямку у фізіології, який базується на трьох засадах: 1) організм — єдине ціле; 2) єдність організму і середовища; 3) принцип нервізму. Вершиною творчості І.П. Павлова є його вчення про сигнальні системи кори великого мозку. Вчення І.П. Павлова про вищу нервову діяльність, кровообіг, травлення та ін., його ідеї і методи, аналітико-синтетичний підхід до вивчення фізіологічних явищ в цілому організмі визначили подальший розвиток фізіології XX ст.

В Україні Ф. т. і л. почала розвиватися у першій половині 19 ст.; природничі й мед. фак. університетів у Харкові, Львові, Києві й Одесі були першими осередками фізіологічної науки. У другій половині 19 ст., поряд з ними, створено кафедри Ф. при ветер. і с.-г. інститутах. Кафедрами в той час керували такі видатні вчені, як В. Данилевський (поклав основи електроенцефалографії; 1889 за праці з Ф. гол. мозку одержав премію Паризької АН), І. Сєченов (рефлекси гол. мозку), Б. Вериго (нейрофізіологія), В. Чаговець (електрофізіологія), І. Щелков. Крім них: В. Томса, Ті. Спіро, С. Чир'єв, М. Білецький (дихання тварин), М. Рогович, І. Чуєвеький та ін.

Після першої світової війни збільшилося ч. кафедр Ф. при с.-г., ветер., зоотехн., пед. й ін. інститутах, зокрема при УАН. Фізіологічні дослідження, ведуться в багатьох напрямах, особливо в галузі Ф. нервової системи, електрофізіології, біофізики: О. Леонтович (Ф. вегетативної нервової системи), П. Костюк (застосував метод мікроелектродного відведення потенціалів для вивчення мембран нейронів спинного мозку), Г. Фольборт (умовні рефлекси), О. Макаренко (взаємовідносини між корою великих півкуль і підкоровими утворами), В. Василевський (нервова, особливо коркова регуляція м'язової діяльності вищих тварин і людини), П. Сєрков, А. Ємченко (діяльність кори великих півкуль, Ф. серцевої діяльности, травлення), П. Богач (роль різних структур гол. мозку в регуляції діяльності шлунково-кишкового тракту), В. Скок (Ф. периферичної вегетативної нервової системи), Д. Воронцов, П. Каплан та ін.

Визначним фізіологом і представником патологічної Ф. був О. Богомолець, який створив вчення про фізіологічну систему сполучної тканини і на основі цього запропонував методу патогенетичної терапії ряду захворювань при допомозі антиретикулярної цитотоксичної сироватки. Він також організатор Інституту експериментальної біології і патології Наркомздоров'я УССР та Інституту клінічної Ф. АН УРСР. У цих установах працювали видатні учені: М. Стражеско, В. Воробйов, Ф. Філатов, Р. Кавецький, О. Леонтович, М. Сиротинін, М. Горєв, В. Протопопов в, Н. Медведєва та ін., праці яких спричинилися до розвитку нормальної і патологічної Ф.

Порівняльно-фізіологічні і онтофізіологічні дослідження розвинули М. Бєлоусов і О. Нагорний. Створюється окрема галузь — Ф. старіння, гол. ч. завдяки працям ряду укр. фізіологів у Києві (Інститут Ф. ім. О. Богомольця) і Харкові, що стали важливими центрами її розвитку в СССР (О. Богомолець, Ю. Спасокукоцький, О. Середенко, Р. Голубицька, 3. Броновицька, Є. Окунєвська, Є. Сергієнко, В. Фролькіс та ін.).

Проблеми Ф. праці, спрямовані на знайдення засобів для підвищення теплостійкості і працездатності організму, досліджують В. Васильківський, О. Борщевський, Е. Каган, П. Каплан, М. Вітте, О. Фельдман та ін.; Ф. спорту — М. Гoркін.

Дослідження в галузі травлення й обміну речовин провадять Г. Фольборт, А. Воробйов, А. Стражеско, Я. Скляров, Т. Гурєєв, А. Ємченко, М. Спаський, Т. Свистун, П. Богач; Ф. травлення с.-г. тварин — О. Квасницький, М. Поніровський, В. Нікітин. Ф. розмноження с.-г. тварин досліджує О. Квасницький з співробітниками, Ф. й біохімію лактації — В. Нікітин, умовнорефлекторну діяльність коней — X. Арський, Ф. печінки — П. Никифоровський, розлади речовин — Степан Ґжицький.

Ендокринологічні дослідження, розпочаті раніше В. Данилевським і М. Роговичем, продовжують в Укр. Інституті експериментальної ендокринології в Харкові (Є. Приходькова, М. Каплан, Б. Альошин) та в ін. установах. Взаємозв'язок між нервовою системою й ендокринними залозами вивчають С. Генес, В. Комісаренко та ін. Багато уваги присвячується Ф. кровообігу, дихання, процесам виділення (С. Ярослав, Є. Синельников, М. Горєв, М. Фролькіс, В. Березовський, Д. Кочерга, Н. Преображенський). У ряді лабораторій розвивається гістофізіологія і методика тваринних культур (Б. Альошин, А. Кротовський, О. Тимофєєвський).

1929 створено Укр. Товариство фізіологів, біохіміків і фармакологів, що є частиною Всесоюзного Товариства, яке відбуває свої з'їзди з актуальною наук. тематикою (перший з'їзд відбувся у Харкові).

Праці з Ф. друкуються у «Фізіологічному Журналі» (орган Інституту Ф., з 1955 виходив українською мовою, з сер. 1970-их pp. — рос.). Інститут видає також ж. АН УРСР і AH CCCP «Нейрофизиология».