Что такое внешние раздражители. Реакция на внешние раздражители. Стресс может быть вызван факторами, связанными с работой и деятельностью организации или событиями личной жизни человека


Информация и жизнедеятельность организма

Жизнедеятельность организма или выполнение определенной работы (тренировки) – это постоянная работа морфологических структур организма. Регулируется количество включенных в работу структур изменением влияний (условий) внешней среды с ее биотическими и абиотическими компонентами. Особое внимание следует обратить на постоянно действующие факторы: состав атмосферного воздуха, воды, геомагнитного поля, излучения приборов и различных транслирующих радио- и телестанций, проникающей радиации, ультрафиолетовое изучение и т.д. Часть этих факторов играют основную роль в изменении микроструктур. Постоянно действующие внешние факторы чрезвычайно важны, в исчезновение одного из них может повлиять на жизнь организма, усиливая либо угнетая ее.

К биотическим факторам – взаимодействие с живой природой с патогенными и сапрофитными микроорганизмами – должно быть серьезное отношение, как к антропогенным и социальным факторам.

Живой материи присуще отражение внешней среды, которое начинается с восприятия информации. Информация всегда материальна, так как ведет к различным (химическим, биохимическим, электрическим) сдвигам в организме. Изменение силы потока информации, его частоты, уменьшения или увеличения - всегда приводит к ответным реакциям со стороны отдельных систем организма. Исчезающий или появляющийся поток информации (это может быть и слово) называется раздражителем.

Восприятие информации производится специальными структурами, называемыми рецепторами. Рецептор, иначе приемник, как правило, это специализированное нервное окончание, способное трансформировать внешний раздражитель в биоэлектрический сигнал. Рецепторы являются началом афферентных (чувствительных) нервных волокон. Они могут воспринимать раздражение из внешней и внутренней среды. Воспринимающих рецепторов из внешней среды называют экстерорецепторами. Они могут быть контактными – воспринимающими раздражение при непосредственном соприкосновении с предметом (средой), или дистантными – воспринимающими сигналы (информацию) на расстоянии.

Рецепторы, несущие информацию от мышц (мышечно-суставных веретен), сухожилий, фасций, суставных сумок, надкостницы, получают название проприорецепторов. Они сигнализируют в ЦНС о состоянии натяжения и расслабления перечисленных образований и тем самым создают условия для характеристики отдельных суставов или тела в целом.

Имеются еще интерорецепторы - информирующие ЦНС о состоянии внутренних органов, сосудов и т.п. Каждый рецептор «настроен» на восприятие определенного раздражителя. В основе строения рецептора лежат гликопротеины или гликолипиды. Рецепторных окончаний чрезвычайно много, так на одной клетки печени имеется около 250 000 молекулярных рецепторов. Не все рецепторы связаны с ЦНС. Информация от клетки к клетке передается через межклеточные контакты, путем перехода через мембраны молекулярных структур. Такой механизм передачи информации называется донервным, или химической передачей раздражения.

При встрече рецептора с раздражителем запускается механизм молекулярного ответа молекулярная перестройка мембран, происходит активация ферментов, расположенных в мембране. Процесс раздражения одного клеточного рецептора приводит к активации всей клетки в целом в виде усиления ее функциональной активности. По межклеточным контактам происходит передача раздражителя на соседние структуры, доходя до нервного рецептора.

Нервные рецепторы – это начальные структуры дендритов чувствительных клеток. Они заложены во всех тканях и органах. Обычно одноименные рецепторы группируются воедино, образуя сенсорные поля (или системы). Передача раздражения по дендритам (и аксонам) происходит в виде электрического потенциала, который возникает в результате изменения проницаемости клеточной мембраны для калия и натрия и происходит перемещение отрицательных и положительных зарядов на внутренних и внешних сторонах мембраны.

Передача раздражения с нервной клетки на нервную клетку происходит через специальные образования – синапсы с помощью молекулярных структур – медиаторов. «Передающая» структура синапса всегда находится на ответвленной веточке нервной клетки. «Воспринимающая» часть может находиться на любой части мембраны нервной клетки – исполнителя. Энергия передачи нервного импульса всегда продуцируется за счет АТФ.

Следует отметить, что восприятие информации всегда происходит за счет противодействия, приводящего к повышению активности раздражаемой структуры. Характер ответа может быть различным и зависит от природы, мощности раздражителя, продолжительности его действия. В передаче раздражения действует правило Шульца, согласно которому слабые раздражители не оказывают влияния, средние – стимулируют, сильные – угнетают, сверхсильные – нарушают жизнедеятельность.

Понятие о реактивности

Реактивностью (нормой реакции) принято называть свойство организма отвечать изменением активности на внешние воздействия. Реактивность теснейшим образом связана с основными факторами жизни: наследственностью, деятельностью нервной системы, обменом веществ, питанием. Реактивность связана с жизнедеятельностью организма, с его защитно-приспособительным характером.

На фоне общей биологической активности формируется индивидуальная активность, которая отличается широкими ответными реакциями в ответ на одни и те же раздражители. Факторы, определяющие силу индивидуальной реактивности, определяются рядом биологических особенностей: наследственностью, конституциональными особенностями, половой принадлежностью, возрастом субъекта, состоянием нервной и эндокринной системы, состоянием здоровья, предварительной настроенностью и опытом.

В спортивной практике индивидуальная реактивность как нигде имеет огромное значение. Известно, что на пике формы реактивность может резко снижаться – появляется чувствительность к факторам, которые раньше были нейтральными. Так, перед соревнованиями спортсмены чаще простужаются, болеют ангинами, реагируют на перепады барометрического давления.

Воздействия на организм физиологических и чрезвычайных раздражителей

Физиологическими (нормальными или адекватными) называют такие нагрузки и раздражители, в ответ на которые организм (клетка, орган, система органов), биологическая система увеличивает свою специфическую активность, то есть выполняет работу, при которой расход энергии структур и их синтез не превышает уровня физиологических колебаний, характерных для конкретных биологических систем. Адекватный раздражитель, действуя на рецепторный аппарат, вызывает свойственную ему активность при минимальных тратах энергии и нагруженности рабочих структур. Адекватный раздражитель не всегда соответствует «нормальному» для организма, иногда при сдвиге реактивности он становится чрезвычайным, иногда – минимальным.

Все остальные раздражители И. П. Павлов предлагал называть «чрезвычайными», или «экстремальными», или «неадекватными».

Примером сильной ответной реакции на минимальный раздражитель может быть слово. Слово тренера (замечания, указания) вызывает яркую ответную реакцию ученика, это же слово товарища по тренировке может быть нейтральным, оставаться без ответа со стороны структур организма.

В ответ на экстремальный раздражитель биологические системы (организм, аппарат и т.д.) отвечают необычайной активностью – резким усилением функции, приводящей к разрушению структур (вплоть до микротравм). Нарушается равновесие между разрушением и воссозданием действующих структур – происходит нарушение гомеостаза. Если ситуация повторяется, обязательно возникает перетренировка, срыв адаптации. После воздействия чрезвычайного раздражителя обычный, адекватный раздражитель приобретает все черты чрезвычайного раздражителя. Чрезвычайными, или неадекватными, раздражителями могут быть:
- физиологические раздражители, действующие на биологическую систему, которая в данный момент находится в возбужденном состоянии;
- физиологические раздражители, но значительно длительно действующие на систему, или в высоком темпе;
- раздражители, с которыми организм встречается впервые или обладает к ним повышенной чувствительностью;
- отсутствие или резкое снижение величины постоянного действующего фактора (гравитации, силового или магнитного поля, не привычная пища, вода и т.д.).

Раздражители в физической культуре и спорте

Ребенок, начавший заниматься спортом, на каждом занятии сталкивается с новыми непривычными раздражителями. Вначале ответные реакции бурные, неадекватные, но со временем они сглаживаются.

Физические нагрузки являются весьма мощным фактором внешней среды, но фактором легко дозируемым – это их прекрасное свойство. В умелых руках они как из пластилина лепят организм устойчивым к внешним раздражителям.

Физические нагрузки в спорте принято различать по мощности воздействия (максимальные, субмаксимальные, большие, умеренные, переменные), по характеру воздействия (циклические, ациклические, однократные, повторные), по времени воздействия (кратковременные, длительные).

Начальные занятия физической культурой, а затем и спортом приходится на первое детство или преддошкольный период. Это период повышенной сенситивности, и дозирование нагрузок должно быть не только строгоопределенным, но обязательно соответствовать соматическим особенностям ребенка и его варианту развития. Тренер должен помнить, что завтрашний ребенок – это ребенок с новой реактивностью, с измененным гомеостазом. В период до 6 лет время идет в ускоренном темпе, создавая новые структуры и новые функции.

У спортсменов 10-16 лет подход должен быть иным. Время, потраченное на создание и обновление внутриклеточных структур, растягивается, но меняется от полугодия к полугодию из-за вступления в активный период желез внутренней секреции (препубертатный и пубертатный период). Реактивность организма становится неустойчивой, гомиорез? подвижным и контролируемым внешними факторами. Опыт тренера и наблюдения за ответными реакциями – инструменты разумного дозирования нагрузок. В этот период необходим строгий педагогический и медицинский контроль для предупреждения неблагоприятных последствий неадекватных нагрузок. Также необходимо обратить внимание на то, что бывшие нормальные (адекватные) нагрузки становятся максимальными, поэтому необходимы факторы восстановления и т.д.
У спортсмена в предсоревновательный и соревновательный периоды добавляются к физическим нагрузкам антропогенные факторы – изменение собственного эмоционального состояния, воздействие публики, сбивающие факторы, свет софитов и т.д.

У спортсменов в период тренировок постоянно действуют добавочные факторы, которые обычный подросток на уроках физической культуры почти не ощущает – это угловые ускорения, изменение сил земного притяжения, смещение внутренних органов, кратковременная невесомость. Сглаживающими моментами служат гигиенические факторы: гигиенические условия проведения тренировок, закаливание, особенности питания и т.д.

Изменение структур в ответ на тренировочные воздействия

Все раздражители по своей сути сходны в действии на жизнедеятельность организма, если не в макро-, то в микроструктурах. Объединяющим фактором служат обменные процессы, обмен веществ, энергии и информации. Жизнь и работа любого организма, органа, клетки, органоида возможны только за счет расхода энергии и структур. В процессе работы (тренировки) структуры клеток изнашиваются и восстанавливаются в количествах, пропорциональных работе. При длительных воздействиях происходит избыточное восстановление, то есть строится разрушившийся органоид плюс новый. В общем, образование энергии в клетках человеческого организма происходит за счет сложных превращений животных и растительных белков, жиров, углеводов и кислорода, поступающих в организм. В каждой клетке отдельно путем анаэробного и аэробного расщепления глюкозы и жирных кислот образуется универсальный носитель энергии – АТФ, который и обеспечивает все функции клетки. Для образования этого универсального носителя энергии, кроме глюкозы и жирных кислот необходимы различные классы ферментов (белковых молекул), катализирующих расщепление и синтез, а также белковые структуры – матрицы, на которых и происходит окисление и синтез.

Для обеспечения обычной жизнедеятельности необходимо поступление из внешней среды: животных и растительных белков – 125 г, жиров – 75 г, углеводов – 450 г, кислорода – 460 л, воды – 2-2,5 л и множество (до 40 наименований) других компонентов. В течение суток синтезируется и расщепляется 30-70 кг АТФ.

Следовательно, выполнение любой функции организма, поддержание жизнедеятельности всегда связано с затратой энергии, распадом одних структур и одновременным синтезом энергетических веществ и реставрацией поврежденных структур. Внешняя среда при этом играет роль поступления «полуфабрикатов» и информации. Организм существует до тех пор, пока два взаимнопротивоположных процесса – распад и синтез – стойко уравновешивают друг друга и поддерживают единство структуры и функции. Нарушение этих процессов ведет к гибели или клетки, или органа, или организма.

Жизнедеятельность любой структуры, клетки, ткани, органа, организма обязательно характеризуется двумя видами работы - внутренней и внешней.

Внутренняя работа идет беспрерывно, не прекращаясь ни на минуту. К этой работе относится переработка поступивших питательных веществ, образование энергии, синтез белково-липидных компонентов, замена изношенных структур, образование тепла. Внутренняя работа направлена на поддержание гомеостаза.

Внешняя работа совершается периодически. Основой ее является внутренняя работа. Внешняя работа это не только перемещение тела в пространстве или перемещение отдельных звеньев тела друг относительно друга. К этой работе относится и выделение секрета, обезвреживание и выведение продуктов распада, образование тепла за счет сокращения мышц и т.д.

Спортивные движения – также продукт внутренней работы. У детей преддошкольного возраста большая часть энергии тратится на сохранение положения тела и позы, на выполнение простых движений из-за не устоявшейся координационной системы. Однако на простые движения ребенок 2 лет тратит энергии, по мнению Н. А. Бернштейна, значительно меньше, чем взрослый субъект, так как движения ребенка в большей мере совершаются с использованием инерции. Биомеханические и энергетические процессы проходят по той же схеме, что и у взрослого.

Длительные наблюдения за человеком в течение дня показали, что энерготраты в различные часы суток существенно отличаются, как и реактивность организма. В утренние часы системы энергообеспечения работают менее активно, чем после 15 часов. Поэтому соревнования по целому ряду видов спорта проводятся в вечерние часы.

Биоритмы и их характеристика

Говорить, писать о возрастной морфологии, о спортивной морфологии, оторвав ее от временной характеристики процессов, протекающих в организме, невозможно. Нельзя разделить пространственные и временные характеристики организма, как невозможно представить вселенную без движения. Движения присутствуют во всех жизненных процессах, так как они протекают ритмично. Изменение ребенка в период детства бросается в глаза за счет происходящих макроизменений, но и в зрелом, стареющем организме оно присутствует, просто на ином уровне. Адаптация целого организма к новым условиям среды, в том числе и высоким физическим нагрузкам, обеспечивается не отдельными органами, а скоординированными в пространстве и времени и соподчиненными между собой специализированными функциональными системами. Рациональная подготовка организма (тренировка) невозможна без знания природы биоритмов. В основе спортивной тренировки лежат представления о механизмах долговременной адаптации, о взаимодействии нагрузки и восстановления организма как факторов, которые обуславливают адаптационные процессы, проявляющиеся в структурных и функциональных преобразованиях в организме спортсмена.

Вспомним анатомию – человеческий организм обладает большим количеством одноименных органов и структур, особенно на тканевом и клеточном уровне организации. Так, в организме имеется две почки, два надпочечника и т.д., даже нервная система имеет два полушария. Рассмотрим почку. Каждая почка состоит примерно из 1 млн. нефронов, в каждом нефроне множество клубочков и т.д. Такое множество одноименных структур вначале наводило на мысль об их попеременной работе. Это подтвердилось, одноименные органы работают попеременно – одно полушарие мозга бодрствует, другое «отдыхает». Т. Н. Крыжановский доказал, что в организме существует принцип неодновременности работы соименных структур. К одноименным структурам относятся парные органы, органы-синергисты, структурно-функциональные единицы – например, мышечные волокна, дольки печени, ацинусы легкого, дольки желез, отдельные одноименные клетки, органоиды (ядрышки, митохондрии, лизосомы, рибосомы). Лежащие рядом структуры обычно работают чередуясь или находятся на разном уровне функционирования. Принцип асинхронности рабочих циклов одноименных структур обеспечивает ритмическую, циклическую работу внутриклеточных структур, создает оптимальные условия для работы и «отдыха» любой структуре. При увеличении работы увеличивается и число работающих структур, не доводя работавшие ранее структуры до разрушения.

Еще следует обратить внимание на полифункциональность клеток (приставка «поли-» говорит о многоцелевом назначении). Из курса анатомии мы знаем, что один и тот же орган может выполнять ряд не похожих действий, а в экстремальных ситуациях могут взять на себя функцию поврежденного органа. К таким полифункциональным клеткам относятся клетки гладкой мускулатуры, лаброциты, макрофаги, фибробласты, гепатоциты. Материальной основой полифункциональности являются качественные особенности строения органов клетки. Установлено, что одни и те же органоиды клетки могут синтезировать разные секреты. Эти особенности работы клеток создают условия для быстрой интенсификации работы и восстановления какой-либо функции. Рассредоточенность клеток, способных выполнять одни и те же функции, создает большую надежность всей биологической системы.

Периодичность раздражений, сочетающаяся с асинхронностью, и полифункциональность клеток обуславливают периодичность смены функциональной активности и функционального покоя структур – ритмичность работы всего органа или организма в целом. В основе этой ритмичности работы лежат биоритмы живых структур, которые находятся как под сложнейшим контролем наследственных, средовых, эндокринных факторов, так и под влиянием космических законов. Примером может служить ухудшение состояния метеочувствительных людей к сменам фаз луны или вспышкам на солнце.

Биоритмы являются неотъемлемыми свойствами любой биологической системы, изучение их, несомненно, позволит перестроить индивидуальную подготовку спортсменов, а у детей приблизить задаваемые нагрузки к индивидуальному ритму жизни.

Жизненный ритм меняется постепенно с возрастом. У детей ритм сна и бодрствования за год претерпевает существенные изменения, устанавливаясь окончательно в виде индивидуального к 7 годам. Однако у всех животных и человека к периоду начала полового созревания четко устанавливается суточный ритм жизни, то есть каждые 24 часа происходят в определенном порядке смены активности и угнетения деятельности систем. Такой ритм получил название циркадного ритма, однако, в пределах суточного ритма имеются широкие вариации длительности того или иного процесса. Регулируются они, с точки зрения одних исследователей, сменой и проницаемостью клеточных мембран для ионов натрия и калия. Эта теория нашла своих сторонников, но позже появилась еще одна обоснованная теория, утверждающая, что индивидуальный ритм зависит от соотношения «РНК-ДНК». Эти аминокислоты считаются «хозяйками» биоритмов. В настоящее время превалирует «теория периодических процессов», основанная на ритме поступления веществ в клетку, их утилизации. Так или иначе, но проблема, несомненно, связана с биохимией и морфологией клеточных структур. Ритмы – реальность, ждущая своих исследователей и мыслителей, которые вы- строят теорию их возникновения и существования, У каждого человека свой сердечный ритм, свой ритм утилизации поступающих с пищей веществ, но во всех случаях он связан с поддержанием оптимального гомеостаза. Собственный ритм направленными воздействиями можно изменить. Наивысшая активность наблюдается между 4 и 5часами утра, но мы этот период благополучно просыпаем.

Направленными ритмическими упражнениями можно укрепить собственный ритм, повысить волевые качества и жизненную энергию, а возможно, расшатать и прийти в состояние, которое называют «вегетоневрозом».

Работы последних лет по биоритмологии, проведенные в детских дошкольных учреждениях, показали, что в тех детских садах, где систематически проводятся занятия по художественной гимнастике, где общеразвивающие упражнения сочетаются с элементами ритмической гимнастики, дети меньше болеют и легче переносят заболевания.



Организм животных обладает выраженной способностью адаптироваться к постоянно меняющимся условиям внешней среды. В основе приспособительных реакций организма лежит универсальное свойство клеток — раздражимость. Это способность клеток или тканей отвечать на действие раздражающих факторов неспецифической биологической реакцией (изменением обмена веществ, изменением температуры и т.д.). Раздражитель — любое изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее ответную реакцию.

Раздражимостью обладают все ткани животных и растительных организмов. В процессе эволюции происходила постепенная дифференциация тканей. При этом раздражимость некоторых из них трансформировалась в новое свойство — возбудимость. Этим термином обозначают способность ткани отвечать на раздражение специфической реакцией (для мышцы — сокращением, для нервной ткани — возникновением и проведением нервного импульса).

Возбуждение — специализированная ответная реакция живого объекта на действие раздражителя, проявляющаяся в определенных изменениях его обменных, тепловых, электрических, морфологических и функциональных параметров. Возбудимостью обладают нервная, мышечная и железистая ткани. Их объединяют понятием «возбудимые ткани». Для них специализированными ответными реакциями будет соответственно генерация и проведение возбуждения, сокращение, секреция. Возбудимость различных тканей неодинакова. Мерой возбудимости является порог раздражения — минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать возбуждение. Менее сильные раздражители называются подпороговыми , а более сильные - сверхпороговыми. Раздражителем клеток и тканей может быть любое изменение внешней или внутренней среды организма, если оно обладает достаточной силой, быстро возникает и действует в течение определенного времени.

К невозбудимым тканям относятся эпителиальная, соединительная, костная, хрящевая, жировая и ряд других тканей. При действии на них раздражителя их клетки не генерируют потенциал действия.

Классификация раздражителей

Раздражитель — фактор внешней среды, воздействующий на возбудимую ткань.

Все раздражители по их природе можно разделить на три группы:

  • физические (механические, термические, электрические, звуковые, световые);
  • химические (щелочи, кислоты, гормоны, медиаторы, продукты обмена веществ и др.);
  • физико-химические (изменение осмотического давления, рН среды, ионного состава и др.).

В зависимости от силы действия они бывают пороговой, подпороговой и свехпороговой силы. Минимальную величину раздражения, способную вызвать возбуждение, называют пороговой силой, а меньшая величина раздражения - подпороговая сила. Сверхпороговые раздражители обладают силой больше пороговой.

Пороговый раздражитель — раздражитель минимальной величины, способный вызвать возбуждение.

По степени приспособленности реакции биологических объектов к действию раздражителя все раздражители подразделяют на адекватные и неадекватные.

Адекватными называются те из них, к действию которых в процессе эволюции биологический объект приспособился в наибольшей степени. Например, адекватным раздражителем для фоторецепторов является свет, для барорецепторов — изменение давления, для скелетной мышцы — нервный импульс и т.д.

Неадекватными называются такие раздражители, к действию которых организм не имеет специальной приспособленности. Например, адекватным раздражителем для скелетной мышцы является нервный импульс, но мышца может возбуждаться и при действии электрического тока, механического удара и др. Эти раздражители для скелетной мышцы являются неадекватными, и их пороговая сила в сотни или тысячи раз превышает пороговую силу адекватного раздражителя.

По локализации действия раздражители дифференцируют на внешние (пахучие вещества, свет) и внутренние (гормоны, биологически активные вещества).

Внешние и внутренние раздражители

Переход клеток из состояния физиологического покоя в состояние активности осуществляется под влиянием определенных факторов внешней или внутренней среды, так называемых раздражителей.

Раздражитель — это любое воздействие (вид энергии), способное вызвать биологическую реакцию живой ткани, изменение ее структуры и функции.

Различают внешние и внутренние раздражители.

Внешние раздражители — разнообразные изменения окружающего мира — световые и звуковые волны, химические и механические воздействия на клетки.

Внутренние раздражители — изменения состава и физико-химических свойств жидких сред организма, а также степени наполнения полых органов. Раздражители различают также по виду энергии. Выделяют химические, физические и биологические раздражители, например изменения рН, концентрации ионов, механические, температурные, электрические и др. Кроме того, раздражители различают по силе, длительности и характеру воздействия, физиологическому значению (адекватные и неадекватные) и другим признакам. Клетки более чувствительны к адекватным раздражителям, к восприятию которых они приспособились в процессе эволюции (например, свет — адекватный раздражитель для фоторецепторов, недостаток кислорода в артериальной крови — раздражитель для аортальных и каротидных хеморецепторов).

Наиболее часто при изучении свойств различных клеток и тканей в качестве раздражителя используют электрический ток, который называют универсальным раздражителем. Это обусловлено следующими причинами:

  • электрический ток (до определенной силы) не оказывает на живую ткань необратимого влияния;
  • электрический ток как раздражитель может быть точно градуирован по силе, длительности и градиенту своего воздействия на живую ткань (рис. 1);
  • электрический ток близок к естественным механизмам возникновения и распространения возбуждения в живых тканях.

Рис. 1. Градуировка электрического тока: А — по силе; Б — длительности; В — градиенту

Величина ответной реакции клетки или ткани зависит от силы действующего раздражителя: чем сильнее раздражитель, тем сильнее (до известных пределов) и ответная реакция ткани.

На рис. 2 приведена зависимость между силой раздражителя и ответной реакцией ткани.

Рис. 2. Зависимость величины ответной реакции ткани от силы раздражителя: А — допороговые раздражители; Б — пороговый раздражитель; В — субмаксимальный раздражитель; Г — максимальный раздражитель; Д — супермаксимальный раздражитель

Как видно, слабые раздражители не вызывают видимой ответной реакции ткани. Такие раздражители принято называть подпороговыми. Отсутствие внешних признаков реагирования ткани (например, сокращение мышц) не означает, что в клетках не происходит изменений обмена веществ и электрических процессов. Однако величина этих изменений (при действии подпорогового раздражителя) недостаточна для осуществления специфической функции клеток ткани.

Для проявления специфической функции ткани необходимо, чтобы воздействующий раздражитель имел определенную силу, равную или превышающую известную критическую величину. Такой раздражитель называют пороговым (рис. 3). Раздражители, имеющие силу больше порогового, называют надпороговыми или субмаксимальными. При их воздействии величина ответа ткани возрастает до некоторого предела. Минимальный по силе раздражитель, вызывающий наибольший ответ ткани, называется максимальным раздражителем. Раздражители, сила которых превосходит силу максимальных раздражителей, называют супермаксимальными раздражителями. Все раздражители, дающие максимальный ответ, называют оптимальными. Раздражители, большие по величине, чем оптимальные, но вызывающие меньший ответ, чем при оптимальном раздражении, называют пессимальными.

Рис. 3. Эффект сокращения мышцы в зависимости от силы раздражения. Ответная реакция мышцы при действии раздражителей: 1 — подпорогового; 2 — порогового; 3 — субмаксимального; 4 — максимального; 5 — оптимального; 6 — пессимального; 7 — супермаксимального; 8 — надпорогового

Законы раздражения возбудимых тканей

Законы раздражения отражают определенную зависимость между действием раздражителя и ответной реакцией возбудимой ткани. Эта зависимость выражается законами раздражения возбудимых тканей. К законам относятся: закон силы, закон Франка-Старлинга («все или ничего»), закон Дюбуа-Раймона (закон аккомодации), закон силы-времени (силы-длительности), закон полярного действия постоянного тока, закон физиологического электротона.

Закон силы : чем больше сила раздражителя, тем больше величина ответной реакции. В соответствии с этим законом функционируют сложные структуры, например скелетная мышца. Амплитуда ее сокращений от минимальных (пороговых) величин постепенно увеличивается с увеличением силы раздражителя до субмаксимальных и максимальных значений. Это обусловлено тем, что скелетная мышца состоит из множества мышечных волокон, имеющих различную возбудимость. Поэтому на пороговые раздражители отвечают только те мышечные волокна, которые имеют самую высокую возбудимость, амплитуда мышечного сокращения при этом минимальна. С увеличением силы раздражителя в реакцию вовлекается все большее число мышечных волокон, и амплитуда сокращения мышцы все время увеличивается. Когда в реакцию вовлечены все мышечные волокна, составляющие данную мышцу, дальнейшее увеличение силы раздражителя не приводит к увеличению амплитуды сокращения.

Закон Франка-Старлинга «все или ничего» : подпороговые раздражители не вызывают ответной реакции («ничего»), на пороговые раздражители возникает максимальная ответная реакция («все»). По этому закону сокращаются сердечная мышца и одиночное мышечное волокно. Закон «все или ничего» не абсолютен. Во-первых, на раздражители подпороговой силы не возникает видимой ответной реакции, но в ткани происходят изменения мембранного потенциала покоя в виде возникновения местного возбуждения (локального ответа). Во-вторых, сердечная мышца, растянутая кровью, при наполнении ею камер сердца, реагирует по закону «все или ничего», но амплитуда ее сокращения будет больше по сравнению с сокращением сердечной мышцы нерастянутой кровью.

Закон раздражения Дюбуа-Раймона , или закон аккомодации: раздражающее действие постоянного тока зависит не только от абсолютной величины силы тока или его плотности, но и от скорости нарастания тока во времени. При действии медленно нарастающего раздражителя возбуждение не возникает, так как происходит приспосабливание возбудимой ткани к действию этого раздражителя, что получило название аккомодации. Последняя обусловлена тем, что при действии медленно нарастающего раздражителя в мембране возбудимой ткани происходит повышение критического уровня деполяризации. При снижении скорости нарастания силы раздражителя до некоторого минимального значения ПД вообще не возникает. Причина заключается в том, что деполяризация мембраны является пусковым стимулом к началу двух процессов:

  • быстрого, ведущего к повышению натриевой проницаемости и
  • обусловливающего возникновение ПД;
  • медленного, приводящего к инактивации натриевой проницаемости и окончанию ПД.

При быстром нарастании стимула повышение натриевой проницаемости успевает достичь значительной величины прежде, чем наступит инактивация натриевой проницаемости. При медленном нарастании тока на первый план выступают процессы инактивации, приводящие к повышению порога или к ликвидации возможности генерировать ПД вообще. Способность к аккомодации различных структур неодинакова. Наиболее высокая аккомодация — у двигательных нервных волокон, а наиболее низкая — у сердечной мышцы и гладких мышц кишечника, желудка.

Закон силы-длительности : раздражающее действие постоянного тока зависит не только от его величины, но и от времени, в течение которого он действует. Чем больше ток, тем меньше времени он должен действовать для возникновения возбуждения. Исследования зависимости силы-длительности показали, что последняя имеет гиперболический характер.

Хронаксия — это минимальное время, в течение которого нужно действовать на возбудимую ткань током в 2R, чтобы возникло возбуждение. Из этого следует, что ток ниже некоторой минимальной величины не вызывает возбуждения, как бы длительно ни действовал, и чем короче импульсы тока, тем меньшую раздражающую способность они имеют. Причиной такой зависимости является мембранная емкость. Очень «короткие» токи просто не успевают разрядить эту емкость до критического уровня деполяризации. Минимальная величина, способная вызвать возбуждение при неограниченной длительности его действий, называют реобазой. Время, в течение которого действует ток, равный 1/?, вызывающий возбуждение, называется полезным временем. В связи с тем, что определение этого времени затруднено, было введено понятие «хронаксия».

Закон полярного действия постоянного тока : при замыкании тока возбуждение возникает под катодом, а при размыкании — под анодом. Прохождение постоянного электрического тока через нервное или мышечное волокно вызывает изменение мембранного потенциала или ПП. В частности, в области приложения катода к возбудимой ткани, когда положительный потенциал на наружной стороне мембраны уменьшается, возникает деполяризация, которая быстро достигает критического уровня и вызывает возбуждение. В области приложения анода положительный потенциал на наружной стороне мембраны возрастает, происходит гиперполяризация мембраны, и возбуждение не возникает. Но при этом под анодом критический уровень деполяризации смещается к уровню ПП. Поэтому при размыкании цепи тока гиперполяризация на мембране исчезает и ПП, возвращаясь к исходной величине, достигает смещенного критического уровня — возникает возбуждение.

Закон физиологического электротона : действие постоянного тока на ткань сопровождается изменением ее возбудимости. При прохождении постоянного тока через нерв или мышцу порог раздражения под катодом и на соседних с ним участках понижается вследствие деполяризации мембраны — возбудимость повышается. В области приложения анода происходит повышение порога раздражения, т.е. снижение возбудимости вследствие гиперполяризации мембраны. Эти изменения возбудимости под катодом и анодом получили название электротона (электротоническое изменение возбудимости). Повышение возбудимости под катодом называется катэлектротоном, а снижение возбудимости под анодом — анэлектротоном.

При дальнейшем действии постоянного тока первоначальное повышение возбудимости под катодом сменяется ее понижением, развивается так называемая католическая депрессия. Первоначальное снижение возбудимости под анодом сменяется ее повышением — анодная экзальтация. При этом в области приложения катода происходит инактивация натриевых каналов, а в области действия анода происходит снижение калиевой проницаемости и ослабление исходной инактивации натриевой проницаемости.

Закон силы

Чтобы возникло возбуждение, раздражитель должен быть достаточно сильным — пороговой или сверхпороговой силы. Потенциал действия возникает только при достижении критического уровня деполяризации клеточной мембраны. Критический уровень деполяризации — минимальная деполяризация клеточной мембраны, при которой возникает потенциал действия. Дальнейшее раздражение клетки не изменяет процесс возникновния ПД, так как деполяризация клетки, достигнув критической величины, способствует открытию потенциалозависимых ворот Na + -каналов, в результате чего ионы натрия устремляются в клетку, ускоряя деполяризацию независимо от действия раздражителя. Критический уровень деполяризации клеточной мембраны нейрона составляет около -50 мВ. В соответствии с этим законом функционируют поперечнополосатые мышцы. Например, амплитуда сокращений постепенно увеличивается с нарастанием силы раздражителя до максимальных значений. Это связано с тем, что скелетные мышцы состоят из множества мышечных волокон, имеющих неодинаковую возбудимость. Поэтому сначала на пороговый раздражитель отвечают те мышечные волокна, которые имеют более высокую возбудимость. С увеличением силы раздражителя в реакцию вовлекается все большее число мышечных волокон, поскольку для менее возбудимых из них эта сила будет пороговой. В результате амплитуда сокращения мышцы увеличивается. После возбуждения всех волокон данной мышцы дальнейшее увеличение силы раздражителя уже не приводит к увеличению амплитуды сокращения.

Закон градиента, или аккомодации

Этот закон гласит, что действие раздражителя зависит не только от абсолютной величины его силы, но и от скорости ее нарастания до порогового значения. Например, действие очень медленно нарастающего раздражения не вызывает возбуждения, так как раздражаемая ткань адаптируется к его влиянию. Этот факт объясняется тем, что при действии медленно возрастающего раздражителя в мембране возбудимой ткани увеличивается уровень деполяризации.

При снижении скорости нарастания силы раздражителя до некоторого минимального значения ответная реакция не возникает при любой силе раздражителя. Это явление получило название аккомодации. Причиной аккомодации является инактивация Na + -каналов, возникающая при медленной деполяризации , которая длится в течение 1 с и более.

Способность к аккомодации у различных структур неодинакова. Она высокая у нервных волокон и низкая у сердечной мышцы, гладких мышц кишечника и желудка.

Закон «все или ничего»

Сущность этого закона состоит в том, что если на ткань или орган воздействует раздражитель допороговой силы, то при этом не наблюдается ответной реакции («ничего»), а когда используется раздражитель пороговой силы, то наблюдается максимальная ответная реакция («все»). Данный закон проявляется при воздействии на сердечную мышцу или одиночное нервное и мышечное волокно. Однако даже если на раздражители подпороговой силы не возникает ответной реакции, в ткани могут происходить изменения мембранного потенциала покоя.

Закон длительности силы

Согласно этому закону для проявления реакции на раздражитель необходимо не только применять раздражитель пороговой силы, но и обеспечить его действие в течение определенного времени. Чем больше сила раздражителя, тем менее продолжительно он должен действовать для того, чтобы возникло возбуждение.

Зависимость между силой постоянного электрического тока и длительностью его воздействия для появления ответной реакции имеет гиперболический характер. Поэтому воздействие тока ниже минимальной величины не вызовет возбуждение в ткани, как бы длительно он ни действовал. Кроме того, чем короче импульс тока, тем меньше его раздражающая способность. Причиной этой зависимости является неспособность раздражителя осуществить определенный сдвиг мембранного потенциала вследствие кратковременности действия или недостаточной силы раздражителя.

Минимальная величина тока, способная вызвать возбуждение, называется реобазой. Если возбудимость ткани высока, то пороговая сила раздражителя может быть низкой.

Важным условием для возникновения возбуждения при действии раздражителя является его длительность. Поэтому для оценки свойств возбудимой ткани вводится понятие «пороговое время». Пороговое время — минимальное время, в течение которого раздражитель пороговой силы должен действовать на ткань, чтобы вызвать ее возбуждение.

Пороговое время называют также полезным временем. В связи с тем что определить это время достаточно сложно, было введено понятие хронаксии. Хронаксия — минимальное время, в течение которого должен действовать ток в две реобазы, чтобы вызвать возбуждение. Хронаксия измеряется в миллисекундах. Чем меньше полезное время и хронаксия, тем выше возбудимость ткани.

Закон полярного действия постоянного тока

Этот закон проявляется в том, что при действии постоянного тока средней силы на ткань возбуждение возникает только в момент замыкания и в момент размыкания цепи.

Во время замыкания тока возбуждение происходит в участке, расположенном под катодом, а при размыкании — под анодом. Обусловлено это тем, что прохождение постоянного электрического тока через возбудимую ткань вызывает изменение мембранного потенциала покоя ее клеток. В области катода положительный потенциал на наружной поверхности клеточной мембраны уменьшается, и происходит деполяризация мембраны, которая быстро достигает критического уровня и вызывает возбуждение. В области анода положительный потенциал на наружной поверхности мембраны клеток ткани возрастает и развивается гиперполяризация мембраны. При размыкании электрической цепи на аноде мембранный потенциал быстро возвращается к исходному уровню и достигает критической величины, в результате чего открываются ворота Na+ -каналов и возникает размыкательное возбуждение.

Структурно-функциональное состояние организма человека

1.1 Внешние и внутренние раздражители организма человека

На человека постоянно действует непрерывный поток внешних раздражителей, а также разнообразная информация о процессах, которые происходят в середине организма и вне его. Внешние раздражители, которые приводят к ухудшению здоровья, относят к несчастным случаям. Это травмы, острые профессиональные заболевания, отравления и т.д. К острым профессиональным заболеваниям, отравлениям относятся те, что возникли после воздействия вредных веществ и опасных факторов. Они могут возникнуть в результате действия:

Химических факторов - острый бронхит, трахеит, конъюнктивит, анемия, дерматит и т.п.;

Ионизирующих излучений - острая лучевая болезнь, острые лучевые поражения;

Лазерного облучения - ожоги кожи, поражение роговицы глаза;

Также заболевания возникают при высоких уровнях воздействия на человека, которые вызывают нежелательные биологические эффекты.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия, будь то температура воздуха, излишнее атмосферное давление или волнение, радость, печаль могут быть поводом к выходу организма из состояния равновесия. При малых уровнях воздействия раздражителя человек просто воспринимает информацию, поступающую извне. Он видит окружающий мир, слышит его звуки, вдыхает различные запахи и т.д. В случаях экстремального воздействия на организм нервная система формирует защитно-приспособительные реакции, определяет соотношение воздействующего и защитного эффектов.

1.2 Восприятие человеком состояния внешней среды и характеристика анализаторов

Человеку постоянно необходимы сведения о состоянии и изменении внешней среды, переработка этой информации и составление программ жизнеобеспечения. Возможность получать информацию об окружающей среде, способность ориентироваться в пространстве и оценивать свойства окружающей среды обеспечиваются анализаторами (сенсорными системами). Они представляют собой системы ввода информации в мозг для анализа этих данных Гетия И.Г., Гетия С.И, Комиссарова Т.А. и др. Безопасность жизнедеятельности. Практические занятия. Учеб. пособие для среднего проф. образования / Под. ред. И.Г. Гетия. - М.: Колос, ИПР СПО, 2008. .

В коре головного мозга - высшем звене центральной системы (ЦНС) - анализируется информация, поступающая из внешней среды, и осуществляется выбор или разработка программы ответной реакции, т.е. формируется информация об изменении организации жизненных процессов таким образом, чтобы это изменение не привело к повреждению или гибели организма.

Датчиками систем являются специфические структурные нервные образования, называемые рецепторами. Они представляют собой окончания чувствительных нервных волокон, способных возбуждаться при действии раздражителя. Часть из них воспринимает изменения в окружающей среде, а часть - во внутренней среде организма. Выделяют группу рецепторов, расположенных в скелетных мышцах, сухожилиях и сигнализирующих о тонусе мышц. По характеру ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.

Рецепторы представляют собой клетку, снабженную подвижными волосками или ресничками (подвижными антеннами), обеспечивающими чувствительность рецепторов. Так, для возбуждения фоторецепторов (воспринимающих световые раздражители) достаточно 5...10 квантов света, а для обонятельных рецепторов - одной молекулы вещества.

Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, передается по нервным путям в центральные отделы соответствующих анализаторов и используется для контроля со стороны нервной системы, координирующей работы исполнительных органов. Функциональная схема анализатора представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Функциональная схема анализатора

Не следует смешивать понятия "орган чувств" и "рецептор", например, глаз - это орган зрения, а сетчатка - фоторецептор, один из компонентов органа зрения. Помимо сетчатки в состав органа зрения входят преломляющие среды, различные оболочки, мышечный аппарат. Понятие "орган чувств" в значительной мере условно, т.к. сам по себе он не может обеспечить ощущение. Для этого необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило в центральную нервную систему - специальные отделы коры больших полушарий, т.к. именно с деятельностью высших отделов головного мозга связано возникновение субъективных отношений. Посредством зрения человек познает форму, величину, цвет предмета, направление и расстояние, на котором он находится. Зрительный анализатор - это глаза, зрительные нервы и зрительный центр, расположенный в затылочной доле коре головного мозга.

Чтобы видеть форму предмета, надо четко различать его границы, очертания. Эта способность глаза характеризуется остротой зрения. Острота зрения измеряется минимальным углом (от 0.5 до 10°), при котором две точки на расстоянии 5 м еще воспринимаются отдельно. Глаз чувствителен к видимому диапазону спектра электромагнитных колебаний (380 - 770 нм).

Слух - способность организма воспринимать и различать звуковые колебания. Эта способность осуществляется слуховым анализатором. Человеческому уху доступна область звуков (механических колебаний) с частотой 16...20 000 Гц Дронов А.А. Креативноформирующее обучение безопасности жизнедеятельности студентов вуза: Методич. пособие для СПО / А.А. Дронов. - Воронежский механический техникум, 2005. .

Механизм защиты слухового анализатора от повреждения при воздействии интенсивных звуков предусмотрен анатомическим строением среднего уха, системой слуховых косточек и мышечных волокон, которые являются механическим передаточным звеном, ответственным за появление акустического рефлекса блокировки звука в ответ на интенсивный звуковой раздражитель. Возникновение акустического рефлекса обеспечивает защиту чувствительных структур улитки внутреннего уха от разрушения.

Орган слуха - ухо - представляет собой воспринимающую часть звукового анализатора. Оно имеет 3 отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Они служат для передачи звуковых колебаний в головной мозг, в котором синтезируется соответствующее слуховое представление.

Орган слуха воспринимает далеко не все многочисленные звуки окружающей среды. Частоты, близкие к верхнему и нижнему пределам слышимости, вызывают слуховое ощущение лишь при большой интенсивности и по этой причине обычно не слышны. Очень интенсивные звуки слышимого диапазона могут вызвать боль в ухе и даже повредить слух 3 . С возрастом слуховая чувствительность теряется. Таким образом, орган слуха выполняет два задания: снабжает организм информацией и обеспечивает самосохранение, противостоит повреждающему действию акустического сигнала.

Обоняние - способность воспринимать запахи, осуществляется посредством обонятельного анализатора, рецептором которого являются нервные клетки, расположенные в слизистой оболочке верхнего и, отчасти, среднего носовых ходов. Человек обладает различной чувствительностью к пахучим веществам, а к некоторым веществам особенно высокой. Например, этилмеркаптан ощущается при его содержании, равном 0.00019 мг в 1 л воздуха.

Снижение обоняния часто возникает при воспалительных процессах в слизистой оболочке носа. В некоторых случаях нарушение обоняния является одним из существенных симптомов поражения ЦНС.

Вкус - ощущение, возникающее при воздействии раздражителей на специфические рецепторы, расположенные на различных участках языка. Вкусовое ощущение складывается из восприятия кислого, соленого, сладкого и горького.

Вариации вкуса являются результатом комбинации основных перечисленных ощущений. Разные участки языка имеют неодинаковую чувствительность к вкусовым веществам: кончик языка более чувствителен к сладкому, края языка - к кислому, кончик и края к соленому и корень языка наиболее чувствителен к горькому.

Механизм восприятия вкусовых веществ связывают с химическими реакциями на границе "вещество - вкусовой рецептор". Предполагают, что каждый рецептор содержит высокочувствительные белковые вещества, распадающиеся при воздействии определенных вкусовых веществ. Возбуждение от вкусовых рецепторов передается в ЦНС по специфическим проводящим путям Фролов М.П. и др. Основы безопасности жизнедеятельности. Учебник для студентов. - М.: Просвещение, 2006. .

Осязание - сложное ощущение, возникающее при раздражении рецепторов кожи, слизистых оболочек и мышечно-суставного аппарата. Основная роль в формировании осязания принадлежит кожному анализатору, который осуществляет восприятие внешних механических, температурных, химических и др. раздражителей. Осязание складывается из тактильных, температурных, болевых и двигательных ощущений. Основная роль в ощущении принадлежит тактильной рецепции - прикосновению и давлению.

Кожа - внешний покров тела - представляет собой орган с весьма сложным строением, выполняющий ряд важных жизненных функций.

Одна из основных функций кожи - защитная, кожа - орган защиты. Так, растяжение, давление, ушибы обезвреживаются упругой жировой подстилкой и эластичностью кожи. Нормальный роговой слой предохраняет глубокие слои кожи от высыхания и весьма устойчив по отношению к различным химическим веществам.

Секреторная функция обеспечивается сальными и потовыми железами. С кожным салом могут выделяться некоторые лекарственные вещества (йод, бром), продукты промежуточного обмена веществ, микробных токсинов и ядов. Функция сальных и потовых желез регулируется вегетативной нервной системой.

Обменная функция кожи заключается в участии ее в процессах регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного. Кожа - это "периферийный мозг", неутомимый сторож, который всегда начеку, постоянно извещает центральный мозг о каждой агрессии и опасности.

С помощью анализаторов человек получает обширную информацию об окружающем мире. Количество информации принято измерять в двоичных знаках - битах. Например, поток информации через зрительный рецептор человека составляет 10 8 - 10 9 бит/с, нервные пути пропускают 2 * 10 6 бит/с, в памяти прочно задерживается только 1 бит/с, следовательно, в коре головного мозга анализируется и оценивается не вся поступающая информация, а наиболее важная. Информация, получаемая из внешней и внутренней среды, определяет работу функциональных систем организма и поведение человека.

Анатомия человека

Впервые гомеостатические процессы в организме как процессы, обеспечивающие постоянство его внутренней среды, рассмотрел французский естествоиспытатель и физиолог К.Бернар в середине XIX в...

Виды биологических ритмов

Внешние ритмы имеют географическую природу, связаны с вращением Земли относительно Солнца и Луны относительно Земли. Множество экологических факторов на нашей планете, в первую очередь световой режим, температура...

Инстинктивное поведение

Когда говорят об автономности внутренних факторов поведения, об их независимости от внешней среды, то необходимо помнить, что эта независимость является лишь относительной. Уже из приведённых опытов Хольста видно...

Обмен веществ и энергии

ПИТАНИЕ - поступление в организм растений, животных и человека и усвоение ими веществ, необходимых для восполнения энергетических затрат, построения и возобновления тканей. Посредством питания, как составной части обмена веществ...

Обмен веществ как основная функция организма человека

раскрыть основные формы обмена веществ; исследовать регуляцию обмена веществ; предложить меры профилактики и лечений нарушений обмена веществ...

Воздействие информации на наш организм происходит постоянно: несущий ее свет падает на сетчатку глаза, звуковые вибрации заставляют колебаться барабанную перепонку уха, молекулы, обладающие тем или иным запахом...

Условия обитания рыб в нижнем течении реки Сутара

Речная сеть области хорошо развита. По территории ЕАО протекает 5017 водотоков (рек, ключей, ручьёв). Речная сеть представлена левыми притоками р. Амура. Большинство рек малые и средние. Наиболее крупные реки длиной более 100 км Большая Бира (261 км)...

Физиология рыб

Нервная система объединяет и согласует деятельность всех систем организма, в результате чего организм способен правильно реагировать на изменение внешней и внутренней среды. Нервная система состоит из центральной и периферической...

Физические поля в организме человека

Объединение естествознания на физической основе - новый этап познания живого. М.В. Волькенштейн Думать, что природа относится к человеку лучше, чем к капусте - значит тешить свой рассудок забавными представлениями. Ростан...

Функциональные системы организма

Важность выявления закономерностей развития организма ребенка и особенностей функционирования его физиологических систем на разных этапах онтогенеза для охраны здоровья и разработки адекватных возрасту педагогических технологий...

Эколого-биологическая характеристика северного оленя на острове Сахалин

Реки Сахалина относятся к бассейнам Охотского моря, Татарского пролива и Амурского лимана. Большое количество осадков при малой испаряемости обуславливает сравнительно обильный поверхностный сток...

Эмбриональное развитие

Врожденные пороки могут быть следствием разнообразных причин, таких, как болезнь, генетические отклонения и многочисленные вредные вещества, влияющие на плод и организм матери...

Внешние и внутренние раздражители организма человека

На человека постоянно действует непрерывный поток внешних раздражителей, а также разнообразная информация о процессах, которые происходят в середине организма и вне его. Внешние раздражители, которые приводят к ухудшению здоровья, относят к несчастным случаям. Это травмы, острые профессиональные заболевания, отравления и т.д. К острым профессиональным заболеваниям, отравлениям относятся те, что возникли после воздействия вредных веществ и опасных факторов. Они могут возникнуть в результате действия:

Химических факторов - острый бронхит, трахеит, конъюнктивит, анемия, дерматит и т.п.;

Ионизирующих излучений - острая лучевая болезнь, острые лучевые поражения;

Лазерного облучения - ожоги кожи, поражение роговицы глаза;

Также заболевания возникают при высоких уровнях воздействия на человека, которые вызывают нежелательные биологические эффекты.

Любые физиологические, физические, химические или эмоциональные воздействия, будь то температура воздуха, излишнее атмосферное давление или волнение, радость, печаль могут быть поводом к выходу организма из состояния равновесия. При малых уровнях воздействия раздражителя человек просто воспринимает информацию, поступающую извне. Он видит окружающий мир, слышит его звуки, вдыхает различные запахи и т.д. В случаях экстремального воздействия на организм нервная система формирует защитно-приспособительные реакции, определяет соотношение воздействующего и защитного эффектов.

Восприятие человеком состояния внешней среды и характеристика анализаторов

Человеку постоянно необходимы сведения о состоянии и изменении внешней среды, переработка этой информации и составление программ жизнеобеспечения. Возможность получать информацию об окружающей среде, способность ориентироваться в пространстве и оценивать свойства окружающей среды обеспечиваются анализаторами (сенсорными системами). Они представляют собой системы ввода информации в мозг для анализа этих данных Гетия И.Г., Гетия С.И, Комиссарова Т.А. и др. Безопасность жизнедеятельности. Практические занятия. Учеб. пособие для среднего проф. образования / Под. ред. И.Г. Гетия. - М.: Колос, ИПР СПО, 2008..

В коре головного мозга - высшем звене центральной системы (ЦНС) - анализируется информация, поступающая из внешней среды, и осуществляется выбор или разработка программы ответной реакции, т.е. формируется информация об изменении организации жизненных процессов таким образом, чтобы это изменение не привело к повреждению или гибели организма.

Датчиками систем являются специфические структурные нервные образования, называемые рецепторами. Они представляют собой окончания чувствительных нервных волокон, способных возбуждаться при действии раздражителя. Часть из них воспринимает изменения в окружающей среде, а часть - во внутренней среде организма. Выделяют группу рецепторов, расположенных в скелетных мышцах, сухожилиях и сигнализирующих о тонусе мышц. По характеру ощущений различают зрительные, слуховые, обонятельные, осязательные рецепторы, рецепторы боли, рецепторы положения тела в пространстве.

Рецепторы представляют собой клетку, снабженную подвижными волосками или ресничками (подвижными антеннами), обеспечивающими чувствительность рецепторов. Так, для возбуждения фоторецепторов (воспринимающих световые раздражители) достаточно 5...10 квантов света, а для обонятельных рецепторов - одной молекулы вещества.

Полученная рецепторами информация, закодированная в нервных импульсах, передается по нервным путям в центральные отделы соответствующих анализаторов и используется для контроля со стороны нервной системы, координирующей работы исполнительных органов. Функциональная схема анализатора представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Функциональная схема анализатора

Не следует смешивать понятия "орган чувств" и "рецептор", например, глаз - это орган зрения, а сетчатка - фоторецептор, один из компонентов органа зрения. Помимо сетчатки в состав органа зрения входят преломляющие среды, различные оболочки, мышечный аппарат. Понятие "орган чувств" в значительной мере условно, т.к. сам по себе он не может обеспечить ощущение. Для этого необходимо, чтобы возбуждение, возникшее в рецепторах, поступило в центральную нервную систему - специальные отделы коры больших полушарий, т.к. именно с деятельностью высших отделов головного мозга связано возникновение субъективных отношений. Посредством зрения человек познает форму, величину, цвет предмета, направление и расстояние, на котором он находится. Зрительный анализатор - это глаза, зрительные нервы и зрительный центр, расположенный в затылочной доле коре головного мозга.

Чтобы видеть форму предмета, надо четко различать его границы, очертания. Эта способность глаза характеризуется остротой зрения. Острота зрения измеряется минимальным углом (от 0.5 до 10°), при котором две точки на расстоянии 5 м еще воспринимаются отдельно. Глаз чувствителен к видимому диапазону спектра электромагнитных колебаний (380 - 770 нм).

Слух - способность организма воспринимать и различать звуковые колебания. Эта способность осуществляется слуховым анализатором. Человеческому уху доступна область звуков (механических колебаний) с частотой 16...20 000 Гц Дронов А.А. Креативноформирующее обучение безопасности жизнедеятельности студентов вуза: Методич. пособие для СПО / А.А. Дронов. - Воронежский механический техникум, 2005..

Механизм защиты слухового анализатора от повреждения при воздействии интенсивных звуков предусмотрен анатомическим строением среднего уха, системой слуховых косточек и мышечных волокон, которые являются механическим передаточным звеном, ответственным за появление акустического рефлекса блокировки звука в ответ на интенсивный звуковой раздражитель. Возникновение акустического рефлекса обеспечивает защиту чувствительных структур улитки внутреннего уха от разрушения.

Орган слуха - ухо - представляет собой воспринимающую часть звукового анализатора. Оно имеет 3 отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо. Они служат для передачи звуковых колебаний в головной мозг, в котором синтезируется соответствующее слуховое представление.

Орган слуха воспринимает далеко не все многочисленные звуки окружающей среды. Частоты, близкие к верхнему и нижнему пределам слышимости, вызывают слуховое ощущение лишь при большой интенсивности и по этой причине обычно не слышны. Очень интенсивные звуки слышимого диапазона могут вызвать боль в ухе и даже повредить слух 3 . С возрастом слуховая чувствительность теряется. Таким образом, орган слуха выполняет два задания: снабжает организм информацией и обеспечивает самосохранение, противостоит повреждающему действию акустического сигнала.

Обоняние - способность воспринимать запахи, осуществляется посредством обонятельного анализатора, рецептором которого являются нервные клетки, расположенные в слизистой оболочке верхнего и, отчасти, среднего носовых ходов. Человек обладает различной чувствительностью к пахучим веществам, а к некоторым веществам особенно высокой. Например, этилмеркаптан ощущается при его содержании, равном 0.00019 мг в 1 л воздуха.

Снижение обоняния часто возникает при воспалительных процессах в слизистой оболочке носа. В некоторых случаях нарушение обоняния является одним из существенных симптомов поражения ЦНС.

Вкус - ощущение, возникающее при воздействии раздражителей на специфические рецепторы, расположенные на различных участках языка. Вкусовое ощущение складывается из восприятия кислого, соленого, сладкого и горького.

Вариации вкуса являются результатом комбинации основных перечисленных ощущений. Разные участки языка имеют неодинаковую чувствительность к вкусовым веществам: кончик языка более чувствителен к сладкому, края языка - к кислому, кончик и края к соленому и корень языка наиболее чувствителен к горькому.

Механизм восприятия вкусовых веществ связывают с химическими реакциями на границе "вещество - вкусовой рецептор". Предполагают, что каждый рецептор содержит высокочувствительные белковые вещества, распадающиеся при воздействии определенных вкусовых веществ. Возбуждение от вкусовых рецепторов передается в ЦНС по специфическим проводящим путям Фролов М.П. и др. Основы безопасности жизнедеятельности. Учебник для студентов. - М.: Просвещение, 2006..

Осязание - сложное ощущение, возникающее при раздражении рецепторов кожи, слизистых оболочек и мышечно-суставного аппарата. Основная роль в формировании осязания принадлежит кожному анализатору, который осуществляет восприятие внешних механических, температурных, химических и др. раздражителей. Осязание складывается из тактильных, температурных, болевых и двигательных ощущений. Основная роль в ощущении принадлежит тактильной рецепции - прикосновению и давлению.

Кожа - внешний покров тела - представляет собой орган с весьма сложным строением, выполняющий ряд важных жизненных функций.

Одна из основных функций кожи - защитная, кожа - орган защиты. Так, растяжение, давление, ушибы обезвреживаются упругой жировой подстилкой и эластичностью кожи. Нормальный роговой слой предохраняет глубокие слои кожи от высыхания и весьма устойчив по отношению к различным химическим веществам.

Секреторная функция обеспечивается сальными и потовыми железами. С кожным салом могут выделяться некоторые лекарственные вещества (йод, бром), продукты промежуточного обмена веществ, микробных токсинов и ядов. Функция сальных и потовых желез регулируется вегетативной нервной системой.

Обменная функция кожи заключается в участии ее в процессах регуляции общего обмена веществ в организме, особенно водного, минерального и углеводного. Кожа - это "периферийный мозг", неутомимый сторож, который всегда начеку, постоянно извещает центральный мозг о каждой агрессии и опасности.

С помощью анализаторов человек получает обширную информацию об окружающем мире. Количество информации принято измерять в двоичных знаках - битах. Например, поток информации через зрительный рецептор человека составляет 10 8 - 10 9 бит/с, нервные пути пропускают 2 * 10 6 бит/с, в памяти прочно задерживается только 1 бит/с, следовательно, в коре головного мозга анализируется и оценивается не вся поступающая информация, а наиболее важная. Информация, получаемая из внешней и внутренней среды, определяет работу функциональных систем организма и поведение человека.

Разработанная в нашей лаборатории методика И. Е. Вольперта лишена недостатков методики Ленца, так как содержание сновидения не внушается. Она является физиологически более точной, чем методика Клэйна, так как проводится строгая дозировка внешнего раздражителя по силе и продолжительности. Кроме того, наши исследования сопровождаются объективной регистрацией процесса гипнотического сна при помощи указанных выше электрофизиологических методик. Главное же наше преимущество перед американской работой состоит в том, что мы экспериментируем на основе о . Это существенное теоретическое преимущество.

И. Е. Вольперт применил метод дробного анализа внушенных сновидений в гипнозе. Во время гипнотического сна гипнотизер говорит испытуемой «вам снится сон» и при этом производит какое-либо раздражение. Через 2 мин. врач будит испытуемую и спрашивает о сновидении. Испытуемая сообщает о только что виденном сновидении. Снова продолжается . Через некоторое время опять производится внушение сна с нанесением раздражения. Через 2 мин. испытуемую будят, и она рассказывает сновидение, которое видела за второй период сна. То же производится в третий раз. Некоторым лицам, ранее тренированным, дается какое-либо раздражение, а внушения «вам снится сон» не делается. После окончания гипнотического сеанса испытуемая опрашивается относительно всех ее переживаний во время гипнотического сна.

Такой метод исследования сновидений представляет дальнейшее экспериментальное усовершенствование метода внушенных сновидений в гипнозе. Для примера приводим описанного исследования.

На этом примере можно видеть, как производимое исследователем раздражение (в данном случае кожно-проприоцептивное) входит в содержание сновидения, которое состоит из комбинации элементов раздражения и элементов прошлого жизненного опыта. Ничего непонятного с точки зрения причинного анализа в этих сновидениях не остается.

Таким образом, при гипнотическом сне и при естественном наблюдается взаимодействие наличных раздражений и нервных следов бывших раздражений во время развития сновидений. При этом имеют большое значение индивидуальные особенности и тип нервной системы (о чем будет идти речь далее, в разделе XII). В связи с этим для физиологического понимания сновидений большое значение имеет учение Павлова об анализаторах. Роль отдельных корковых анализаторов неодинакова у разных лиц. Так, у художников более развит зрительный анализатор, у музыкантов - слуховой. Это физиологическое различие находит свое отражение в их сновидениях. У некоторых невротиков (особенно у истеричек) нередки обонятельные сновидения. Так, больная Г. имела обостренное обоняние и часто переживала обонятельные сновидения. О себе она говорила, что «жила в области звуков и запахов всю свою жизнь».

Изложенное в этом разделе приводит нас к следующим заключениям. Внешние и внутренние раздражители, действующие во время сна, играют роль первого толчка в развертывании цепи растормаживания нервных следов. При этом возможен механизм суммации длительно действующего раздражения, ведущего к растормаживанию следов.

Действие наличных внешних и внутренних раздражений во время сна сводится к следующим вариантам:

1) к общему растормаживанию сна и появлению неглубоких фаз сна, что связано с развитием сновидений за счет воспроизведения нервных следов; в этом случае наличные раздражения вызывают растормаживание сна, но сами непосредственно сновидений не вызывают;
2) к растормаживанию и возникновению сновидения с участием данного анализатора; в этом случае наличные раздражения вызывают растормаживание, вызывают сновидение и входят в его содержание;
3) к растормаживанию и возникновению сновидения за счет другого анализатора или других анализаторов; в этом случае наличные раздражения вызывают растормаживание, вызывают сновидение, но не входят в его содержание;
4) в сновидениях может получаться искажение силы внешних раздражителей на основе закономерности парадоксальной гипнотической фазы.*
Все вышесказанное освещает только одну сторону физиологии сновидений. Другая сторона состоит в растормаживании нервных следов без участия наличных раздражителей.

* О нервном механизме сновидений на основе павловских гипнотических фаз мы будем говорить далее, в разделе VIII.