Физиология 20 века реферат
Обновлено: 07.07.2024
Развитие и формирование представлений об анатомии и физиологии начинаются с глубокой древности.
Среди первых известных истории ученых-анатомов следует назвать Алкемона из Кратоны, который жил в V в. до н. э. Он первый начал анатомировать (вскрывать) трупы животных, чтобы изучить строение их тела, и высказал предположение о том, что органы чувств имеют связь непосредственно с головным мозгом, и восприятие чувств зависит от мозга.
Гиппократ (ок. 460 — ок. 370 до н. э.) — один из выдающихся ученых медицины Древней Греции. Изучению анатомии, эмбриологии и физиологии он придавал первостепенное значение, считая их основой всей медицины. Он собрал и систематизировал наблюдения о строении тела человека, описал кости крыши черепа и соединения костей при помощи швов, строение позвонков, ребер, внутренние органы, орган зрения, мышцы, крупные сосуды.
Выдающимися учеными-естествоиспытателями своего времени были Платон (427—347 до н. э.) и Аристотель (384—322 до н. э.). Изучая анатомию и эмбриологию, Платон выявил, что головной мозг позвоночных животных развивается в передних отделах спинного мозга. Аристотель, вскрывая трупы животных, описал их внутренние органы, сухожилия, нервы, кости и хрящи. По его мнению, главным органом в организме является сердце. Он назвал самый крупный кровеносный сосуд аортой.
Большое влияние на развитие медицинской науки и анатомии имела Александрийская школа врачей, которая была создана в III в. до н. э. Врачам этой школы разрешалось вскрывать трупы людей в научных целях. В этот период стали известны имена двух выдающихся ученых-анатомов: Герофила (род. ок. 300 до н. э.) и Эрасистрата (ок. 300 — ок. 240 до н. э.). Герофил описал оболочки головного мозга и венозные пазухи, желудочки мозга и сосудистые сплетения, глазной нерв и глазное яблоко, двенадцатиперстную кишку и сосуды брыжейки, простату. Эрасистрат достаточно полно для своего времени описал печень, желчные протоки, сердце и его клапаны; знал, что кровь из легкого поступает в левое предсердие, затем в левый желудочек сердца, а оттуда по артериям к органам. Александрийской школе медицины принадлежит также открытие способа перевязки кровеносных сосудов при кровотечении.
Самым выдающимся ученым в разных областях медицины после Гиппократа стал римский анатом и физиолог Клавдий Гален (ок. 130 — ок. 201). Он впервые начал читать курс анатомии человека, сопровождая вскрытием трупов животных, главным образом обезьян. Вскрытие человеческих трупов в то время было запрещено, в результате чего Гален, факты без должных оговорок, переносил на человека строение тела животного. Обладая энциклопедическими знаниями, он описал 7 пар (из 12) черепных нервов, соединительную ткань, нервы мышц, кровеносные сосуды печени, почек и других внутренних органов, надкостницу, связки.
Авторитет Галена был очень большой. По его книгам учились медицине почти на протяжении 13 веков.
Начиная с XVI—XVIII вв. во многих странах открываются университеты, выделяются медицинские факультеты, закладывается фундамент научной анатомии и физиологии. Особенно большой вклад в развитие анатомии внес итальянский ученый и художник эпохи Возрождения Леонардо да Винчи (1452—1519). Он анатомировал 30 трупов, сделал множество рисунков костей, мышц, внутренних органов, снабдив их письменными пояснениями. Леонардо да Винчи положил начало пластической анатомии.
Кроме того, У. Гарвей ввел в практику научных исследований вивисекцию, что позволяло наблюдать работу органов животного при помощи разрезов тканей. Открытие учения о кровообращении принято считать датой основания физиологии животных.
Одновременно с открытием У. Гарвея вышел в свет труд Каспаро Азелли (1591—1626), в котором он сделал анатомическое описание лимфатических сосудов брыжейки тонкой кишки.
На протяжении XVII—XVIII вв. появляются не только новые открытия в области анатомии, но и начинает выделяться ряд новых дисциплин: гистология, эмбриология, несколько позже — сравнительная и топографическая анатомия, антропология.
Для развития эволюционной морфологии большую роль сыграло учение Ч. Дарвина (1809—1882) о влиянии внешних факторов на развитие форм и структур организмов, а также на наследственность их потомства.
Клеточная теория Т. Шванна (1810—1882), эволюционная теория Ч. Дарвина поставили перед анатомической наукой ряд новых задач: не только описывать, но и объяснять строение тела человека, его особенности, раскрывать в анатомических структурах филогенетическое прошлое, разъяснять, как сложились в процессе исторического развития человека его индивидуальные признаки.
В XVIII—XIX вв. особенно значительный вклад в области анатомии и физиологии был внесен рядом российских ученых. М. В. Ломоносов (1711—1765) открыл закон сохранения материи и энергии, высказал мысль об образовании тепла в самом организме, сформулировал трехкомпонентную теорию цветного зрения, дал первую классификацию вкусовых ощущений. Ученик М. В. Ломоносова А. П. Протасов (1724—1796) — автор многих работ по изучению телосложения человека, строения и функций желудка.
Функциональную анатомию основал анатом П. Ф. Лес-гафт (1837—1909). Его положения о возможности изменения структуры организма человека путем воздействия физических упражнений на функции организма положены в основу теории и практики физического воспитания. .
П. Ф. Лесгафт один из первых применил метод рентгенографии для анатомических исследований, экспериментальный метод на животных и методы математического анализа.
Вопросам эмбриологии были посвящены работы известных российских ученых К. Ф. Вольфа, К. М. Бэра и X. И. Пандера.
Формированию физиологии как самостоятельной науки в XX в. значительно способствовали успехи в области физики и химии, которые дали исследователям точные методические приемы, позволившие охарактеризовать физическую и химическую суть физиологических процессов.
Значительный вклад в развитие анатомии и физиологии внесли и ученые Беларуси. Открытие в 1775 г. в Гродно медицинской академии, которую возглавил профессор анатомии Ж. Э. Жилибер (1741—1814), способствовало преподаванию анатомии и других медицинских дисциплин в Беларуси. При академии были созданы анатомический театр и музей, библиотека, в которой находилось много книг по медицине.
Значительный вклад в развитие физиологии внес уроженец Гродно Август Бекю (1769—1824) — первый профессор самостоятельной кафедры физиологии Виленского университета.
М. Гомолицкий (1791—1861), который родился в Слонимском уезде, с 1819 по 1827 г. возглавлял кафедру физиологии Виленского университета. Он широко проводил эксперименты на животных, занимался проблемами переливания крови. Его докторская диссертация была посвящена экспериментальному изучению физиологии.
Я. О. Цибульский (1854—1919) впервые выделил в 1893— 1896 гг. активный экстракт надпочечников, что в дальнейшем позволило получить гормоны этой железы внутренней секреции в чистом виде.
Целенаправленные исследования по физиологии человека связаны с созданием в 1921 г. соответствующей кафедры в Белорусском государственном университете и в 1930 г. в МГМИ. Здесь изучались вопросы кровообращения, нервные механизмы регуляции функций сердечно-сосудистой системы (И. А. Ветохин), вопросы физиологии и патологии сердца (Г. М. Прусс и др.), компенсаторные механизмы в деятельности сердечно-сосудистой системы (А. Ю. Броновицкий, А. А. Кривчик), кибернетические методы регуляции кровообращения в норме и патологии (Г. И. Сидоренко), функции инсулярного аппарата (Г. Г. Гацко).
Систематические физиологические исследования развернулись в 1953 г. в Институте физиологии АН БССР, где было взято оригинальное направление на изучение вегетативной нервной системы.
Научные исследования академика Н. И. Аринчина связаны с физиологией и патологией кровообращения, сравнительной и эволюционной геронтологией. Он разработал новые методы и аппараты для комплексного исследования сердечно-сосудистой системы.
Физиология XX в. характеризуется значительными достижениями в области раскрытия деятельности органов, систем, организма в целом. Особенностью современной физиологии является глубокий аналитический подход к исследованиям мембранных, клеточных процессов, описанию биофизических аспектов возбуждения и торможения. Знания о количественных взаимоотношениях между различными процессами дают возможность осуществить их математическое моделирование, выяснить те или иные нарушения в живом организме.
В XX веке начался новый этап в развитии физиологии, характерной чертой которого был переход от узко аналитического к широкому синтетическому пониманию жизненных процессов. Важнейшим достижением физиологии явилось созданное И. П. Павловым учение о высшей нервной деятельности. И. П. Павлов (1849-1936) чрезвычайно расширил и развил рефлекторную теорию и на ее основе раскрыл нервный механизм, обеспечивающий наиболее совершенные и сложные формы реагирования человека и высших животных на воздействия внешней среды. Этим механизмом является условный рефлекс, а органом высшей нервной деятельности -- кора больших полушарий головного мозга.
Прикрепленные файлы: 1 файл
физиология.docx
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Естественно географический факультет
Кафедра физиологии человека
Реферат по физиологии человека и животных
Тема: РАЗВИТИЕ ФИЗИОЛОГИИ В XX СТОЛЕТИИ
БХ3-2 Веревкина Светлана
кандидат биологических наук, доцент
Методологической основой его концепции явились три основных принципа: единство структуры и функции, детерминизм, анализ и синтез. Изучая поведение животных, И.П.Павлов выявил рефлексы нового типа, которые формируются и закрепляются при определенных условиях окружающей среды. Павлов назвал их условными, в отличие от уже известных прирожденных рефлексов, которые имеются от рождения у всех животных данного вида (из Павлов назвал безусловными). Было показано также, что условные рефлексы вырабатываются в коре больших полушарий головного мозга, что сделало возможным экспериментальное изучение деятельности коры больших полушарий в норме и патологии. Результатом этих исследований явилось создание учения о высшей нервной деятельности - одного из величайших достижений естествознания XX века. Выяснение закономерностей высшей нервной деятельности животных позволило вплотную подойти к раскрытию законов деятельности головного мозга человека. Результатом этого явилось учение о двух сигнальных системах, из которых вторая, присущая только человеку, связана с речью и абстрактным мышлением.
Большое применение получили методики микрохимического анализа для обнаружения следов некоторых веществ в тканях и их экстрактах. В этом отношении заслуживают упоминания методики электрофореза и хроматографии. На основе изучения химической динамики в организме удалось установить связь различных химических процессов с функциональными изменениями, с физиологической деятельностью и зародилось направление, которое называют химической физиологией, или функциональной биохимией. Крупным достижением в этой области является выяснение химической динамики мышечного сокращения и установление источников энергии, используемой при работе мышц (Мейергоф, Я. О. Парнас, Лундсгаард). Оказалось, что отщепление молекулы фосфорной кислоты от некоторых органических соединений, содержащих ее остаток (адено-зинтрифосфат, креатинфосфат), сопровождается освобождением больших количеств энергии, используемой при работе мышц. Физиологи и биохимики выяснили природу мышечного сокращения: показано (В. А. Энгельгардт и М. Н. Любимова, Сцент-Дьордьи и др.), что при взаимодействии сократительных белков мышцы -- миозина и актина -- с аденозинтрифосфорной кислотой освобождается механическая энергия, т. е. выполняется внешняя работа. Развитие исследований в области химической физиологии привело к созданию в XX веке новых дисциплин: эндокринологии, учения о витаминах и учения о медиаторах. Эндокринология изучает физиологию, биохимию и патологию желез внутренней секреции -- эндокринных желез, которые образуют и выделяют в кровь гормоны -- химические соединения, обладающие высокой физиологической активностью, т. е. способностью в малых количествах резко изменять состояние и деятельность многих органов тела.
Впервые обратили внимание на функции желез внутренней секреции врачи-клиницисты, связавшие происхождение некоторых заболеваний с патологией эндокринных желез. Лишь много позднее, в конце XIX столетия, физиологи Броун-Секар, Глей, Шарпей-Шефер, а затем в XX веке и другие исследователи доказали, что железы внутренней секреции -- половые, надпочечные, поджелудочная, щитовидная, околощитовидные, гипофиз -- образуют высокоактивные вещества. Детальное экспериментальное изучение функций эндокринных желез является достижением XX столетия. В этой области науки достигнуты крупные успехи: выяснен химический состав и механизм действия многих гормонов; ряд их получен путем химического синтеза в лабораториях; установлено, что некоторые заболевания являются результатом недостаточной, а другие, наоборот, избыточной продукции гормонов теми или иными железами внутренней секреции; разработаны на основе физиологических данных эффективные методы лечения многих заболеваний эндокринных желез.
Медиаторы -- химические передатчики нервного импульса с нервного окончания на клетки периферических органов или на нервные клетки. Открытие медиаторов было сделано в 1920 г. Леви в опытах с раздражением нервов изолированного сердца лягушки. Это открытие получило подтверждение и развитие в исследованиях очень многих ученых (А. Ф. Самойлов, А. В. Кибяков и др. в СССР, Кеннон, Нахмансон в США, Дейл, Фельдберг в Англии, Бакк в Бельгии, Минц во Франции). В настоящее время установлено, что образование физиологически активных веществ происходит при возбуждении и торможении всех отделов центральной и периферической нервной системы. Показано, что медиаторами являются ацетилхолин и адреналин и его производное норадреналин, а также некоторые другие вещества; изучен механизм их действия. Исследования медиаторов дали практически важные результаты для клиники. Оказалось, что при ряде заболеваний нервной системы и при некоторых отравлениях нарушаются образование, действие или распад медиаторов.
На этом основании рекомендованы и введены в практику новые методы лечения таких заболеваний и отравлений. Благодаря достижениям эндокринологии, витаминологии и учения о медиаторах раскрылась чрезвычайно важная роль некоторых химических соединений в регуляции жизнедеятельности организма. Химические факторы участвуют в объединении, согласовании и регуляции функции. Воздействие на функции организма веществ, образующихся в одних клетках и тканях и приносимых к другим клеткам и тканям с кровью и тканевой жидкостью, обозначают понятием гуморальной регуляции (от лат. humor -- жидкость). Неправильно, однако, считать, что гуморальная регуляция составляет особую, независимую от нервной системы, регуляторную систему. Образование и действие гуморальных, химических факторов в организме регулируется нервной системой. Гуморальный механизм регуляции подчинен нервному механизму, представляющему собой высшую форму объединения, взаимодействия и регуляции функций в целостном организме. Образование и действие гуморальных факторов регуляции составляет одно из звеньев в единой цепи нейрогуморальной регуляции функций, учение о которой разрабатывалось при активнейшем участии советских исследователей Л. А. Орбели, К. М. Быкова, Л. С. Штерн и др. Значительными достижениями обогатило физиологию также физическое направление исследований.
В первую очередь необходимо отметить успехи электрофизиологии, в большей степени обязанные использованию электроники и радиотехники. Применение в начале XX века струнного гальванометра (Эйнтховен, А. Ф. Самойлов), а затем электронных усилителей электрического тока или напряжения и осциллографов (Гассер, Эдриан) дало возможность провести детальный аналиа электрических явлений, протекающих в центральной и периферической нервной системе, сердце и мышцах. Значение этих исследований состоит в том, что электрические изменения, так называемые токи, или потенциалы, действия, являются обязательными спутниками процесса возбуждения. Электрофизиологические исследования нашли большое практическое применение в медицине. Так, регистрация электрических проявлений сердечной деятельности -- электрокардиография -- оказалась тонким диагностическим приемом, обнаруживающим нарушения сердечной деятельности при заболеваниях сердца. Изучение электрических проявлений деятельности головного мозга -- электроэнцефалография -- важно для диагностики-некоторых заболеваний головного мозга, в частности для установления локализации опухолей. В XX веке физиологи стали использовать теории и методы физической химии, начавшей развиваться в конце XIX столетия. Первыми попытками применения законов физической химии для решения физиологических проблем были работы В. Ю. Чаговца (1896--1903), затем американского биолога Леба, немецких ученых -- физиолога Бернштейна и физико-химика Нернста, а также русского физика и физиолога П. П. Лазарева. В. Ю. Чаговец применил теорию электролитической диссоциации Аррениуса для выяснения природы электрических явлений в живых тканях и пришел к заключению, что биоэлектрические потенциалы возникают в результате разницы концентрации электролитов в ткани. В дельнейшем В. Ю. Чаговец развил представление, что основу раздражения нерва составляет изменение концентрации ионов в раздражаемом участке. Бернштейном была развита мембранная теория биоэлектрических явлений. От этих работ ведет начало современная теория-о природе нервного процесса и электрических проявлений возбуждения (Ходжкин, Хаксли и др.), являющаяся крупнейшим достижением физиологии нашего времени.
В 20--30-е годы XX столетия удалось обнаружить при прохождении импульсов по нервным волокнам увеличение потребления кислорода и выделения углекислого газа, что свидетельствует об усилении окислительных процессов в возбужденном нерве. Далее, усовершенствование Хилом термоэлектрического способа измерения позволило установить теплообразование в нерве при прохождении волны возбуждения и после нее. Эти опыты привели физиологов к важному заключению, что проведение нервного импульса представляет собой сложный процесс: начальным звеном является возникновение тока действия в результате движения ионов через мембрану волокна; за ним следуют сложные биохимические процессы, связанные с усилением энергетического обмена веществ, в результате которых восстанавливается ионная концентрация внутри и снаружи мембраны нервного волокна и оно становится вновь способным к проведению следующего импульса. Крупные успехи достигнуты в XX веке в изучении функций внутренних органов и их регуляции: детально проанализированы закономерности сердечной деятельности (Старлинг, Льюис в Англии, А. Ф. Самойлов, А. Б. Фохт в России, Уиггерс в США), сосудистые реакции (Геринг в Германии, Гейманс в Бельгии, В. В. Парин и В. Н. Черниговский в СССР), капиллярное кровообращение (Крог в Дании), механизмы дыхания и транспорт газов кровью (Б. Ф. Вериго в России, Баркрофт, Холден в Англии, ван Слайк в США, Е. М. Крепе в СССР), химизм, механизм и регуляция процессов пищеварения (И. П. Павлов, Е. С. Лондон; Б. П. Бабкин, И. П. Разенков, К. М. Быков, Бэйлисс, Айви и др.), закономерности функционирования почек (Кешни, Ричарде, А. Г. Гинецинский и др.).
Крупнейшим достижением физиологии 20 века явилось создание И. П. Павловым и его школой учения об условных рефлексах (см.). И. П. Павлов впервые применил объективный естественнонаучный метод к изучению психической деятельности и в начале 20 века открыл, что ее основой являются условные рефлексы, осуществляющие наиболее сложные связи и уравновешивание организма с внешней средой. Исследования в этом направлении привели к открытию основных законов высшей нервной деятельности, к созданию учения о типах высшей нервной деятельности (см.), о двух сигнальных системах и об экспериментальных неврозах.
Успехи электрофизиологии и особенно микроэлектродной техники позволили развить выдвинутую И. П. Павловым концепцию о единстве деятельности коры больших полушарий головного мозга и подкорковых образований. В 1949 г. X. Мегун (США) и Д. Моруцци (Италия) в совместной работе установили, что ретикулярная формация ствола мозга оказывает активирующее генерализованное неспецифическое воздействие на всю кору больших полушарий. Специальное изучение взаимодействия коры и подкорки в связи с функциями ретикулярной формации проводилось в СССР П. К. Анохиным, С. П. Нарикашвили и их сотр. Идеи И. П. Павлова и советской физиологической школы в области изучения физиологии ЦНС получили всемирное признание и были приняты на теоретическое вооружение передовыми учеными всего мира.
На основе идей И. П. Павлова его ученики и последователи создали ряд самостоятельных направлений. Л. А. Орбели (1882—1958) выдвинул теорию универсального адаптационно-трофического характера влияний симпатической нервной системы. Согласно этой теории симпатическая система оказывает регулирующее влияние непосредственно на внутренний химизм ткани, на обмен веществ и поддерживает в иннервируемом органе оптимальные условия, обеспечивающие наиболее рациональный эффект в определенный момент. Характер ее влияния зависит не только от внешних воздействий, но и от исходного состояния тканевого обмена. Другой большой заслугой Л. А. Орбели перед наукой следует считать развитие эволюционных идей в области физиологии. Значительный вклад в разработку сравнительной физиологии и изучение функций с позиций эволюционного учения внесли в СССР X. С. Коштоянц (1900— 1961), а за рубежом Г. Йордан (Голландия), Д. Нидхем (Англия) и др. В лабораториях П. К. Анохина, И. А. Аршавского и других изучались закономерности становления рефлексов в эмбриогенезе и ранней постнатальной жизни организма. Эволюционный метод исследования помог советским физиологам правильно решить проблему соотношения условных и безусловных рефлексов.
Ученик И. П. Павлова Г. В. Фольборт (1885—1960) выявил значение симпатической нервной системы и эндокринных желез в секреторной и моторной деятельности желудочно-кишечного тракта; установил основные закономерности, которым подчиняется выработка желчи печенью. И. П. Разенковым (1888—1954) была выявлена большая роль желудочно-кишечного тракта в межуточном обмене веществ организма и значительное влияние качества и режима питания на ЦНС.
В СССР и за рубежом проведены важные исследования по проблеме интероцепции (см.).
Работы В. В. Парина, К. М. Быкова, В. Н. Черниговского и сотр. показали, что нет такого органа, который не обладал бы рецепторной функцией и не являлся бы источником интерорецептивных рефлексов. В. В. Парин, изучая открытый в 1903 г. А. Б. Фохтом и В. К. Линдеманом (Россия) рефлекс с легочных сосудов на сердце, экспериментально установил, что при повышении давления в сосудах легкого, выключенного из связи с общим кругом кровообращения, возникают рефлекторные сдвиги во всем аппарате кровообращения (1946).
Ученик Н. Е. Введенского И. С. Бериташвили (Беритов) на основании электрофизиологических исследований ЦНС установил ритмический характер взаимного торможения, закономерности координирующей деятельности и выдвинул ряд теоретических положений: об образовании в коре больших полушарий двусторонних временных связей; о сопряженной иррадиации возбуждения; о преодолении общего торможения в ЦНС. В. Ю. Чаговец (1873—1941) создал ионную теорию происхождения биоэлектрических потенциалов и конденсаторную теорию раздражения (1896—1898). П. П. Лазарев (1878—1942) разработал ионную теорию возбуждения (1916). А. Ф. Самойлов (1867—1930) выдвинул положение о химической природе передачи нервного импульса с двигательного нерва на скелетную мышцу (1924).
Созданная в конце 19 — начале 20 века И. М. Сеченовым физиология труда получила наибольшее развитие в нашей стране, особенно в исследованиях школы А. А. Ухтомского.
В СССР после Великой Октябрьской социалистической революции сформировались новые отрасли физиологии: авиационная и космическая, физиология спорта и возрастная физиология.
Значительный вклад в развитие физиологии сделан рядом крупных зарубежных физиологов. Ч. Шеррингтон (1859—1952, Англия) изучал механизмы рефлекторной деятельности организма и выдвинул представление об интегративной деятельности нервной системы. Однако в трактовке высших функций мозга он стоял на дуалистических позициях, отрицая познаваемость психической деятельности. М. Ферворн (1863—1921, Германия) развивал направление, названное им целлюлярной физиологией нервной системы. Сделав ряд ценных открытий, он в заключительных обобщениях приходил к идеалистическим выводам и явился родоначальником реакционного направления в философии — кондиционализма. У. Кеннон (1871—1945, США) установил значение симпатоадреналовой системы в поддержании устойчивого состояния организма (гомеостазис) и в развитии эмоций. Л. Лапик (1866— 1952, Франция) создал учение о хронаксии (1909). О. Леви (Австрия) открыл участие ацетилхолина в передаче возбуждения блуждающего нерва на сердце. Г. Дейл (Англия) и А. Ф. Самойлов (СССР) показали, что таков же механизм передачи возбуждения (при помощи медиаторов) и в концевых пластинках скелетных мышц.
Большой вклад в изучение нервных процессов внесла кембриджская школа физиологов. Э. Эдриан подробно изучил особенности нервного импульса. При помощи тончайшей микроэлектрофизиологической и микрохирургической методики он впервые осуществил записи токов действия от одного нервного волокна (1926) и от зрительного нерва. Крупные достижения физиологии последнего десятилетия обязаны применению микроэлектродной техники. Настюк и Ходжкин (Англия) в 1950 г. показали, что для регистрации электрических потенциалов от одиночного мышечного волокна достаточно проколоть поверхность волокна микроэлектродом. Д. Экклсу (Австралия), усовершенствовавшему эту методику, удалось провести самые тщательные исследования электрических свойств нервной клетки, изучить особенности процессов возбуждения и торможения внутри клетки, выяснить их ионный механизм. Кембриджской школой была развита выдвинутая Ю. Бернштейном (Германия) в 1902 г. мембранная теория возбуждения, согласно которой в основе биоэлектрических явлений лежат ионные процессы, разыгрывающиеся в области полупроницаемой клеточной мембраны. A. Ходжкин (Кембридж) с сотр. в экспериментах выяснил роль ионов в генерировании нервного импульса, механизм их распределения между клеткой и средой при возбуждении.
Физиология оказала большое влияние на развитие фармакологии. Это влияние ярко проявилось в трудах основоположника советской фармакологии Н. П. Кравкова (1865—1924). Разработанный им метод использования изолированных органов животных и человека для изучения действия лекарственных веществ и ядов получил всемирное признание и сыграл исключительную роль не только в области экспериментальной фармакологии, но и в изучении функциональной способности сосудов в норме и при различных заболеваниях. При помощи этого метода Н. П. Кравков создал учение о фазном действии лекарственных веществ.
Экспериментально-физиологическое направление развивали В. В. Савич (1874— 1936), М. П. Николаев (1893—1949), С. В. Аничков и др.
Физиология до нашей эры
Аристотель (384-322 гг. до н.э.) утверждал, что кровь образуется в печени. Он доказал, что артерии — это разветвления аорты, но приписал им функцию проведения воздушной субстанции.
Наибольшего развития физиологические представления достигли в трудах римского врача Клавдия Галена (129 — 201 гг. н.э.). Он был родоначальником вскрытия (вивисекции) животных (обезьян и свиней). Гален описал надкостницы, голосовой аппарат, различал семь пар черепных нервов. Используя вивисекцию, доказал, что кровь движется не только по венам, но и по артериям, выяснил участие межреберных мышц и диафрагмы в дыхательных движениях. Доказал наличие чувствительных и двигательных нервов. Так что его можно считать первым физиологом — экспериментатором. Основу жизни человека, по мнению Галена, составляет душа, которая является частью всемирной души — пневмы.
Несмотря на некоторые ошибочные представления и утверждения древних врачей и мыслителей, они подготовили почву для возникновения физиологической науки.
Физиология в эпоху возрождения
Ятрофизика и ятрохимия
В науке XVII-XVIII ст. преобладал описательно-анатомический направление, но уже тогда делались попытки внедрить в физиологию методы физики и химии. В XVII в. в медицине сформировались два направления: ятрофизическое и ятрохимическое. Ятрохимики пытались объяснить физиологические процессы с позиций химии, а ятрофизики с позиций физики и механики.
Истоки ятрохимии связывают с именем Парацельса (1493-1541), который считал, что все процессы в организме имеют химический характер. Дальнейшее развитие эта мысль получила в Лейденском университете (Нидерланды), где на ее защиту стал Я. Б. ван Гельмонт (1579-1644), который считал, что ни один процесс в организме не возможен без участия ферментов. Он обнаружил в желудке кислоту, в крови и моче морскую соль. Однако настоящим создателем школы ятрохимии считают Ф. Сильвия (1614-1672), который утверждал, что в слюне и панкреатическом соке есть ферменты, которые превращают одни вещества в другие. Одновременно Сильвий уделял много внимания изучению анатомии мозга. Учеником Сильвия был Р. де Грааф (1641-1673), который исследовал анатомию и физиологию поджелудочной железы.
Ятрофизики и ятрохимики были представителями крайних направлений в медицине. Наряду с этим, некоторые ученые понимали, что ни с участием физики с механикой, ни при участии химии нельзя объяснить все сложные процессы, происходящие как в здоровом; так и в больном организме.
Физиология в XIX веке
Иоганнес Мюллер изучал рефлекторную деятельность спинного и продолговатого мозга, разрабатывал проблемы сенсорной физиологии, исследовал микроскопическое строение соединительной ткани, почек, описал ранние этапы развития зародыша человека. Написал один из самых авторитетных учебников по физиологии.
Его учениками были Г. Гельмгольц и Э. Дюбуа-Реймон. Гельмгольц известен как физик, математик, физиолог и психолог. Основные его труды в области физиологии посвящены мышечному сокращению и сенсорным системам. Он измерил продолжительность одиночного сокращения, скорость распространения нервного импульса, предложил теорию тетанического сокращения скелетных мышц, теорию аккомодации глаза, резонансную теорию слуха и учение о цветное зрение.
Эмиль Дюбуа-Реймон исследовал животное электричество, наличие которой он доказал в мышцах, нервах, железах, коже, сетчатке глаза. Открыл физический электротон, сформулировал первую теорию происхождения биоэлектрических потенциалов (электромоторных молекул), начал электрофизиологические исследования с использованием индукционной катушки и электродов.
Рудольф Гейденгайн зарегистрировал выделение тепла при единичных мышечных сокращений, установил роль почечного эпителия в образовании мочи, предложил использование метода изолированного желудочка для изучения желудочной секреции, доказал, что пепсин и хлорная кислота секретируются различными клетками желудочных желез. Он заложил основы знаний о секреторный процессе, написал руководство по физиологии.
Карл Людвиг ввел в физиологию графическое регистрацию процессов с помощью кимографа и метод перфузии изолированных органов, предложил фильтрационную теорию, открыл секреторные нервы слюнных желез, написал руководство по физиологии человека.
Основные научные труды Ч. Белла посвященные анатомии и физиологии нервной системы. Он первым высказал предположение (1811 г.), что передние спинномозговые корешки являются двигательными, а задние — чувствительными. В 1822 г. это экспериментально подтвердил Ф. Мажанди.
Научные исследования Ф. Мажанди касаются физиологии нервной системы. Он исследовал движения после удаления полушарий головного мозга и мозжечка, продемонстрировал трофическое влияние нервной системы на органы и мышцы, доказал двигательные функции передних и чувствительные — задних спинномозговых корешков.
В лаборатории Мажанди некоторое время работал Бернар, который исследовал строение и функции желез желудочно-кишечного тракта, действие пищеварительных соков, обмен углеводов, сосудосуживающие функции симпатических нервов. Его считают одним из основателей учения о гомеостазе.
Основателем учения о вегетативной нервной системе является Дж. Ленгли. Он описал общий план строения вегетативной нервной системы, установил места выхода вегетативных нервных волокон из центральной нервной системы.
Отцом русской физиологии считают И. М. Сеченова. После окончания в 1856 г. Московского университета он в 1860 г. повышал свою квалификацию в лабораториях К. Бернара, Г. Гельмгольца, К. Людвига, Э. Дюбуа-Реймона. Сеченов обогатил науку фактами и концепциями фундаментального значения: создал учение о газах крови, объяснил дыхательную функцию крови, открыл карбгемоглобин, а также явления суммации возбуждений и торможения в центральной нервной системе, сформулировал центрально-нервную теорию усталости, ввел понятие об активном отдыхе, сформулировал положение о том, что в основе деятельности головного мозга лежат рефлексы, обосновал рефлекторную природу психической деятельности человека. Сеченов читал лекции по электрофизиологии, его считают основателем физиологии труда. Учащимися Сеченова были Н. Е. Введенский (1852-1922). Б. Ф. Вериго (1860-1925), Н. П. Кравков (1865-1924), А. П. Самойлов (1867-1930), М. М. Шатерников (1870-1939), В. В. Пашутин (1845-1901).
Российский ученый Н. Е. Введенский работал в области физиологии возбудимых тканей. С помощью усилителя сигнала он исследовал импульсы возбуждения в нерве и мышце, открыл явления оптимума и пессимума, сформулировал понятие о функциональной подвижности, или лабильность, проанализировал явление неутомляемости нерва.
Особенно большое влияние на развитие физиологии имели работы И. П. Павлова, который в 1904 году был удостоен Нобелевской премии за работы в области пищеварения. Основные направления научной деятельности Павлова — физиология кровообращения пищеварения и высшей нервной деятельности. Он создал учение о трофической функции нервной системы, разработал и усовершенствовал методы хирургических операций на органах пищеварения, ввел в физиологию хронический эксперимент, открыл секреторный нерв желудка и поджелудочной железы, а также новый вид рефлекторных реакций — условные рефлексы, создал учение о типах высшей нервной деятельности, о двух сигнальных системах и динамическом стереотипе, сформулировал понятия о аналитико-синтетической деятельность коры головного мозга. Павлов подготовил большое количество учеников, среди которых были Б. П. Бабкин (1877-1950), Л. А. Орбели (1882-1958), К. М. Быков (1886-1959).
Американский физиолог У. Кеннон вошел в историю физиологии как один из основателей учения о гомеостазе и симпатоадреналовой системе. Он исследовал роль адреналина как медиатора, обнаружил, что во время раздражения симпатических нервных волокон выделяется симпатин — вещество, подобное адреналину, высказал предположение о наличии двух видов симпатина.
Свою научную деятельность В. Ю. Чаговец начал еще третьекурсником в лаборатории И. Р. Тарханова. В 1896 он опубликовал статью о применении теории диссоциации С. Аррениуса к электромоторным явлениям в живых тканях. Итак, он первым использовал физико-химический подход к решению физиологических проблем и сформулировал ионную теорию происхождения биоэлектрических потенциалов и конденсаторную теорию возбуждения. Вместе с учениками он исследовал электрогастрограму. Его учениками стали В. В. Правдич-Неминський (1879-1952), А. И. Венчик, Л. Л. Гиджеу.
В XIX в. физиология обогатилась, кроме того, такими новыми фактами и открытиями. Немецкий физиолог Э. Пфлюгер (1859) сформулировал закономерности раздражение постоянным электрическим током, которые дополнил Б. Ф. Вериго. Н. А. Миславский (1885) установил местонахождение дыхательного центра, а Ф. В. Овсянников (1871) — локализацию сосудодвигательного. А. И. Бабухин (1877) доказал способность нервных волокон к двустороннему проведению возбуждения. И. Р. Тарханов (1889) описал кожно-гальванический рефлекс. Е. Марей сконструировал прибор для пневматического регистрации движений (капсула Маре), а А. Моссо — плетизмограф (для изучения кровенаполнения органов) и эргограф (для изучения усталости). В 1836 г. одновременно в свет вышли первые в России справочники по физиологии: в Петербурге — Д. М. Велланского, в Москве — А. М. Филомафитского.
Физиология в XX веке
Дальнейшее развитие получают начатые ранее направления исследований и формируются новые. Состоялся количественный рост исследований и исследователей. Если в конце XIX в. количество ежегодных физиологических публикаций во всем мире не превышает 700, то в 70-х годах XX в. она достигла 60 000. Таким образом, развитие физиологии в XX веке целесообразно рассматривать по направлениям исследований.
Особенно бурно начинает развиваться электрофизиология и физиология возбудимых клеток. Немецкий физиолог Юлиус Бернштейн сформулировал в 1902-1912 гг. мембранную теорию биоэлектрических потенциалов, Ж. Леб (1910) изучал влияние ионов на функциональное состояние тканей. П. П. Лазарев (1923) разработал ионную теорию генерирования возбуждения, А. Ходжкин и Е. Хаксли (1952) сформулировали современную мембранную теорию биоэлектрических потенциалов и возбуждения. Значительные успехи были достигнуты в области электрофизиологии нервных клеток. Дж. Эрлангер и Г. Гассер (1937) изучали проводимость нервных волокон, И. Тасаки (1957) обосновал сальтаторное проведения возбуждения, Дж. Экклс (1966) и Б. Катц (1968) основательно изучили механизмы синаптической передачи возбуждения. П. Г. Костюк (1986) выяснил функциональную роль Са2+ в деятельности нейронов.
В последнее время электрофизиологические исследования направлены на изучение ионных каналов плазматической мембраны различных клеток (Б. Хилле, 1975; Е. Неер, Б. Саккман, 1987). Лауреатами Нобелевской премии стали Дж. Эрлангер и Г. Гассер (1944), Дж. Экклс, А. Ходжкин, Э. Хаксли (1963), Б. Катц (1970).
Исследование нервной системы не ограничивались изучением только электрофизиологических методов на уровне клеток. В 1912 г.. В. В. Правдич-Неминский зарегистрировал электроэнцефалограмму собаки, а в 1929 Г. Бергер — электроэнцефалограмму человека.
Исследование рефлекторной функции центральной нервной системы продолжали И. П. Павлов и Ч. Шеррингтон. Шеррингтон воспитал большую плеяду нейрофизиологов, самыми известными из которых являются Р. Магнус, Дж. Экклс, Р. Гранит, В. Пенфилд и другие.
Новое направление в изучении физиологии центральной нервной системы начал голландский ученый Р. Магнус, который открыл статические и стато-кинетические рефлексы (1924), с участием которых достигается поддержание положения тела в пространстве.
В 40-х годах XX в. Г. Мэгун, Р. Райнис, Дж. Мруцци исследовали функциональную роль ретикулярной формации в регулировании возбудимости и тонуса всех отделов центральной нервной системы.
Большим достижением физиологии XX в. считают появление учения о медиаторах, которые обеспечивают химическую передачу импульсов в синапсах. Основателем этого учения стал австрийский фармаколог А. Леви (1921). Химическую передачу нервного импульса обосновывали А. П. Самойлов (1924), А. В. Кибяков (1933), А. Г. Гинецинский (1935).
В тесной связи с физиологией нервной системы развивалась и физиология сенсорных систем. Одним из способов физиологического исследования сенсорных систем стал метод условных рефлексов, с помощью которого определяли чувствительность органов чувств, границы восприятия раздражителей и локализацию сенсорных зон в коре. Электрофизиологические исследования рецепторных клеток успешно провел Э. Эдриан (Нобелевская премия, 1932). Открытие электроретинограммы принадлежит Ф. Готчу (1903). В 1930 г. Е Уивер и К. Брей открыли микрофонный эффект завитка. Г. Бекеши (Нобелевская премия, 1961) электрофизиологически подтвердил резонаторную теорию слуха Г. Гельмгольца.
Физиологические исследования мышц развивались по нескольким направлениям: возбудимость и возбуждение мышечных волокон, связь между возбуждением и сокращением, механизм и энергетика сокращения. В 1907 г. В. Флетчер и Ф. Хопкинс установили, что при сокращении мышцы в нем образуется молочная кислота. А. Хилл и А. Мейергоф (Нобелевская премия, 1922) пришли к выводу, что молочная кислота реагирует с мышечными белками и это ведет к изменению их механических свойств.
На основании электронно-микроскопических и рентгеновских исследований Э. Хаксли (1957) предложил теорию сокращения, согласно которой оно происходит за счет скольжения и сближение актиновых и миозиновых протофибрилл. Эту теорию и сегодня детализируют и углубляют. В 1965 г. А. Сандов выяснил роль Са2+ в электромеханической связи.
В конце XIX — нач. XX в. сделаны важные открытия в физиологии кровообращения. В 1893 г. В. Гис описал пучок мышечных волокон сердца, который назвали его именем. В 1906 г. С. Тавара обнаружил атриовентрикулярный узел, а вскоре А. Кос и М. Флек описали синоатриальный узел. Электрокардиография берет начало с 1903 г., когда В. Эйнтховен (Нобелевская премия, 1924) стандартизировал условия регистрации электрокардиограмм. Значительный вклад в теорию и практику электрокардиографии внес А. П. Самойлов. В 1914 г. Е Старлинг сделал вывод, что механическая энергия сердечной мышцы зависит от длины его волокон.
В 20-х годах XX в. К. Виггерс разделил сердечный цикл на отдельные фазы: систолу и диастолу. Немецкие ученые Н. Геринг (1924) и К. Гейманс (Нобелевская премия, 1939) выяснили роль механо- и хеморецепторов рефлексогенных зон в регуляции сердца и тонуса сосудов. А. Крог (Нобелевская премия, 1920) доказал, что количество функционирующих капилляров увеличивается во время деятельности скелетных мышц.
Исследования дыхания направлялись в основном на выяснение механизмов его регулирования и транспортировки газов кровью. Хеморецепторы каротидного тельца, раздражение которых вызывает изменение дыхания, открыл К. Гейманс (1928). Пневмотаксический центр открыл Т. Люмсден (1923), а то, что газообмен в легких осуществляется путем диффузии, установили А. Крог (1910) и Дж. Баркрофт (1914).
В начале XX в. исследования пищеварения проводили ученики И. П. Павлова (Б. П. Бабкин, Л. А. Орбели, И. П. Разенков, К. М. Быков). В 1902 г.. В. Бейлис и Е. Старлинг открыли секретин, в 1906 Д. Эдкинс — гастрин, в 1943 А. Харпер и X. Рейпер — панкреозимин. В 1958 г. А. М. Уголев (1926-1991) обнаружил мембранное пищеварение.
В 1917 г. А. Кешни предложил фильтрационно-реабсорбционную теорию образования мочи, которую продолжали развивать А. Ричардс, Г. Смит и другие. А еще XX в. характеризуется открытием гормонов (И. Такамина и Т. Олдрич, 1901) и витаминов (К. Функ, 1912). Эти открытия имели большое значение для медицины и ветеринарии.
Заключение
В развитии физиологии сегодня наблюдается ее дальнейшая дифференциация и специализация (космическая физиология, нейрофизиология), использование точных количественных методов исследования на всех уровнях организации живого, с использованием вычислительной техники, теории информации, автоматического регулирования. Аналитический подход к изучению жизнедеятельности организмов сочетают с синтетическим, который дает возможность выяснять функциональную целостность организмов, пространственно-временную организацию физиологических процессов, сложных актов поведения человека и животных.
Читайте также: