Физиология дыхания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью, между кровью и тканями. Перенос кровью кислорода и углекислого газа

альвеолярный сосуд воздух поджелудочный

Кислород находится в окружающем нас воздухе

Он может проникнуть сквозь кожу, но лишь в небольших количествах, совершенно недостаточных для поддержания жизни. Поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа обеспечивает дыхательная система. Транспорт газов и других необходимых организму веществ осуществляется с помощью кровеносной системы. Функция дыхательной системы сводится лишь к тому, чтобы снабжать кровь достаточным количеством кислорода и удалять из нее углекислый газ. Химическое восстановление молекулярного кислорода с образованием воды служит для млекопитающих основным источником энергии. Без нее жизнь не может продолжаться дольше нескольких секунд. Восстановлению кислорода сопутствует образование CO2. Кислород входящий в CO2 не происходит непосредственно из молекулярного кислорода. Использование O2 и образование CO2 связаны между собой промежуточными метаболическими реакциями; теоретически каждая из них длятся некоторое время. Обмен O2 и CO2 между организмом и средой называется дыханием.

У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов. 1. Обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как "легочную вентиляцию". 2. Обмен газов между альвеолами легких и кровью (легочное дыхание). 3. Обмен газов между кровью и тканями. Наконец, газы переходят внутри ткани к местам потребления (для O2) и от мест образования (для CO2) (клеточное дыхание). Выпадение любого из этих четырех процессов приводят к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.

Кровеносные сосуды легких

Легочная артерия несет кровь от правого желудочка сердца, она делится на правую и левую ветви, которые направляются к легким. Эти артерии ветвятся, следуя за бронхами, снабжают крупные структуры легкого и образуют капилляры, оплетающие стенки альвеол.

Воздух в альвеоле отделен от крови в капилляре 1) стенкой альвеолы, 2) стенкой капилляра и в некоторых случаях 3) промежуточным слоем между ними. Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые в конце концов соединяются и образуют легочные вены, доставляющие кровь в левое предсердие.

Бронхиальные артерии большого круга тоже приносят кровь к легким, а именно снабжают бронхи и бронхиолы, лимфатические узлы, стенки кровеносных сосудов и плевру. Большая часть этой крови оттекает в бронхиальные вены, а оттуда - в непарную (справа) и в полунепарную (слева). Очень небольшое количество артериальной бронхиальной крови поступает в легочные вены.

Изменения объема легких

У человека легкие занимают около 6% объема тела независимо от его веса. Объем легкого меняется при вдохе не всюду одинаково. Для этого имеются три главные причины, во-первых, грудная полость увеличивается неравномерно во всех направлениях, во-вторых, не все части легкого одинаково растяжимы. В-третьих, предполагается существование гравитационного эффекта, который способствует смещению легкого книзу.

Объем воздуха, вдыхаемый при обычном (неусиленном) вдохе и выдыхаемой при обычном (неусиленном) выдохе, называется дыхательным воздухом. Объем максимального выдоха после предшествовавшего максимального вдоха называется жизненной емкостью. Она не равна всему объему воздуха в легком (общему объему легкого), поскольку легкие полностью не спадаются. Объем воздуха, который остается в наспавшихся легких, называется остаточным воздухом. Имеется дополнительный объем, который можно вдохнуть при максимальном усилии после нормального вдоха. А тот воздух, который выдыхается максимальным усилием после нормального выдоха, это резервный объем выдоха. Функциональная остаточная емкость состоит из резервного объема выдоха и остаточного объема. Это тот находящийся в легких воздух, в котором разбавляется нормальный дыхательный воздух (рис.6). Вследствие этого состав газа в легких после одного дыхательного движения обычно резко не меняется.

Минутный объем V-это воздух, вдыхаемый за одну минуту. Его можно вычислить, умножив средний дыхательный объем (Vt) на число дыханий в минуту (f), или V=fVt. Часть Vt, например, воздух в трахее и бронхах до конечных бронхиол и в некоторых альвеолах, не участвует в газообмене, так как не приходит в соприкосновение с активным легочным кроватоком - это так называемое "мертвое" пространство (Vd). Часть Vt, которая участвует в газообмене с легочной кровью, называется альвеолярным объемом (VA). С физиологической точки зрения альвеолярная вентиляция (VA) - наиболее существенная часть наружного дыхания VA=f(Vt-Vd), так как она является тем объемом вдыхаемого за минуту воздуха, который обменивается газами с кровью легочных капилляров.

Легочное дыхание

Газ является таким состоянием вещества, при котором оно равномерно распределяется по ограниченному объему. В газовой фазе взаимодействие молекул между собой незначительно. Когда они сталкиваются со стенками замкнутого пространства,их движение создает определенную силу; эта сила, приложенная к единице площади, называется давлением газа и выражается в миллиметрах ртутного столба, или торрах; давление газа пропорционально числу молекул и их средней скорости. При комнатной температуре давление какого-либо вида молекул; например, O2 или N2, не зависит от присутствия молекул другого газа. Общее измеряемое давление газа равно сумме давлений отдельных видов молекул (так называемых парциальных давлений) или РB=РN2+Ро2+Рн2o+РB, где РB - барометрическое давление. Долю (F) данного газа (x) в сухой газовой смеси мощно вычислить по следующему уравнению:

Fx=Px/PB-PH2O

И наоборот, парциальное давление давнего газа (x) можно вычислить из его доли: Рx-Fx(РB-Рн2o). Сухой атмосферный воздух содержит 2О,94% O2*Рo2=20,94/100*760 торр (на уровне моря) =159,1 торр.

Газообмен в легких между альвеолами и кровью происходит путем диффузии. Диффузия возникает в силу постоянного движения молекул газа и обеспечивает перенос молекул из области более высокой их концентрации в область, где их концентрация ниже.

Газовые законы

На величину диффузии газов между альвеолами и кровью влияют некоторые чисто физические факторы. 1. Плотность газов. Здесь действует закон Грэма. Он гласит, что в газовой фазе при прочих равных условиях относительная скорость диффузии двух газов обратно пропорциональна квадратному корню из их плотности. 2. Растворимость газов в жидкой среде. Здесь действует закон Генри: согласно этому закону, масса газа, растворенного в данном объеме жидкости при постоянной температуре, пропорциональна растворимости газа в этой жидкости и парциальному давлению газа, находящегося в равновесии с жидкостью. 3. Температура. С повышением температуры растет средняя скорость движения молекул (повышается давление) и падает растворимость газа в жидкости при данной температуре. 4. Градиент давления. К газам в дыхательной системе приложим закон Фика.

Коэффициенты диффузии

Исходя из растворимости и величины молекул, коэффициент диффузии для СО2 приблизительно в 2,7 раза больше; чем для О2. Поскольку эта величина постоянная и температура в легких обычно тоще остается постоянной, то только парциальные давления этих газов определяют направление газообмена между легкими и альвеолами. При рассмотрении физиологических аспектов газообмена в легких следует учитывать 1) легочное кровообращение в альвеолах, 2) доступную для диффузии поверхность, 3) характеристики альвеолярной и капиллярной тканей и 4) расстояние, на которое происходит диффузия.

Определить диффузионную способность легких, обозначаемую как коэффициент переноса (ТLx, или DLx некоторых исследователей), можно, измерив количество газа (x), переносимое каждую минуту на каждый торр разницы парциального давления в альвеолах (РAx) и капиллярах (Pсар), или: Тx=Vx/PAx-Pсар; ТLx варьирует в зависимости от изучаемого газа и его места в легком. ТLx кислорода во всем легком человека в состоянии покоя колеблется от 19 до 31 мл/мин на 1 торр. При легкой физической работе оно возрастает до 43 мл/мин.

Соотношение между вентиляцией и перфузией

Эффективность легочного дыхания варьирует в разных частях легкого. Эта вариабельность в значительной мере объясняется представлением о соотношении между вентиляцией и перфузией (VA/Q). Указанное соотношение определяется числом вентилируемых альвеол, которые соприкасаются с хорошо перфузируемыми капиллярами. При спокойном дыхании у человека верхние отделы легкого расправляются полнее, чем нижние отделы, но при вертикальном положении нижние отделы перфузируются кровью лучше, чем верхние. По мере увеличения дыхательного объема нижние части легкого используются все больше и все лучше перфузируются. Соотношение V/Q в нижней части легкого стремится к единице.

Транспорт дыхательных газов

Около О,3% О2, содержащегося в артериальной крови большого круга при нормальном Ро2, растворено в плазме. Все остальное количество находится в непрочном химическом соединении с гемоглобином (НЬ) эритроцитов. Гемоглобин представляет собой белок с присоединенной к нему железосодержащей группой. Fе + каждой молекулы гемоглобина соединяется непрочно и обратимо с одной молекулой О2. Полностью насыщенный кислородом гемоглобин содержит 1,39 мл. О2 на 1 г Нb (в некоторых источниках указывается 1,34 мл), если Fе + окислен до Fе +, то такое соединение утрачивает способность переносить О2.

Полностью насыщенный кислородом гемоглобин (НbО2) обладает более сильными кислотными свойствами, чем восстановленный гемоглобин (Нb). В результате в растворе, имеющем рН 7,25, освобождение 1мМ О2 из НbО2 делает возможным усвоение О,7 мМ Н+ без изменения рН; таким образом, выделение О2 оказывает буферное действие.

Соотношение между числом свободных молекул О2 и числом молекул, связанных с гемоглобином (НbО2), описывается кривой диссоциации О2 (рис.7). НbО2 может быть представлен в одной из двух форм: или как доля соединенного с кислородом гемоглобина (% НbО2), или как объем О2 на 100 мл крови во взятой пробе (объемные проценты).

В обоих случаях форма кривой диссоциации кислорода остается одной и той же.

Насыщение тканей кислородом

Транспорт O2 из крови в те участки ткани, где он используется, происходит путем простой диффузии. Поскольку кислород используется главным образом в митохондриях, расстояния, на которые происходит диффузия в тканях, представляются большими по сравнению с обменом в легких. В мышечной ткани присутствие миоглобина, как полагают, облегчает диффузию O2. Для вычисления тканевого Po2 созданы теоретически модели, которые предусматривают факторы, влияющие на поступление и потребление O2, а именно расстояние между капиллярами, кроваток в капиллярах и тканевой метаболизм. Самое низкое Po2 установлено в венозном конце и на полпути между капиллярами, если принять, что кроваток в капиллярах одинаковый и что они параллельны.

Гигиена дыхания

Физиологии наиболее важные газы - O2, CO2, N2.. Кроме того, атмосфера содержит водяные пары в сильно варьирующих количествах.

С точки зрения медицины при недостаточном снабжении тканей кислородом возникает гипоксия. Краткое изложение разных причин гипоксии может служить и сокращенным обзором всех дыхательных процессов. Ниже в каждом пункте указаны нарушения одного или более процессов. Систематизация их позволяет рассматривать все эти явления одновременно.

I. недостаточный транспорт О2 кровью (аноксемическая гипоксия) (содержание О2 в артериальной крови большого круга понижено).

А. Сниженное РO2:

1) недостаток О2 во вдыхаемом воздухе;

2) снижение легочной вентиляции;

3) снижение газообмена между альвеолами и кровью;

4) смешивание крови большого и малого круга,

Б. Нормальное РO2:

1) снижение содержания гемоглобина (анемия);

2) нарушение способности гемоглобина присоединять O2

II. Недостаточный транспорт крови (гипокинетическая гипок- сия).

А. Недостаточное кровоснабжение:

1) во всей сердечно-сосудистой системе (сердечная недостаточность)

2) местное (закупорка отдельных артерий)

Б. Нарушение оттока крови;

1) закупорка определенных вен;

В. Недостаточное снабжение кровью при возросшей потребности.

III. Неспособность ткани использовать поступающий О2 (гистотоксическая гипоксия).

Гладкомышечные элементы стенки кровеносного сосуда постоянно находятся в состоянии умеренного напряжения - сосудистого тонуса. Существует три механизма регуляции сосудистого тонуса:

ауторегуляция

нервная регуляция

гуморальная регуляция.

Ауторегуляция обеспечивает изменение тонуса гладкомышечных клеток под влиянием местного возбуждения. Миогенная регуляция связана с изменением состояния гладкомышечных клеток сосудов в зависимости от степени их растяжения - эффект Остроумова-Бейлиса. Гладкомышечные клетки стенки сосудов отвечают сокращением на растяжение и расслаблением - на понижение давления в сосудах. Значение: поддержание на постоянном уровне объема крови, поступающей к органу (наиболее выражен механизм в почках, печени, легких, головном мозге).

Нервная регуляция сосудистого тонуса осуществляется вегетативной нервной системой, которая оказывает сосудосуживающее и сосудорасширяющее действие.

Симпатические нервы являются вазоконстрикторами (сужают сосуды) для сосудов кожи, слизистых оболочек, желудочно-кишечного тракта и вазодилататорами (расширяют сосуды) для сосудов головного мозга, легких, сердца и работающих мышц. Парасимпатический отдел нервной системы оказывает на сосуды расширяющее действие.

Гуморальная регуляция осуществляется веществами системного и местного действия. К веществам системного действия относятся ионы кальция, калия, натрия, гормоны. Ионы кальция вызывают сужение сосудов, ионы калия оказывают расширяющее действие.

Действие гормонов на тонус сосудов:

вазопрессин - повышает тонус гладкомышечных клеток артериол, вызывая сужение сосудов;

адреналин оказывает одновременно и суживающее и расширяющее действие, воздействуя на альфа1-адренорецепторы и бета1-адренорецепторы, поэтому при незначительных концентрациях адреналина происходит расширение кровеносных сосудов, а при высоких - сужение;

тироксин - стимулирует энергетические процессы и вызывает сужение кровеносных сосудов;

ренин - вырабатывается клетками юкстагломерулярного аппарата и поступает в кровоток, оказывая воздействие на белок ангиотензиноген, который переходит в ангиотезин II, вызывающий сужение сосудов.

Метаболиты (углекислый газ, пировиноградная кислота, молочная кислота, ионы водорода) воздействуют на хеморецепторы сердечно-сосудистой системы, приводя к рефлекторному сужению просвета сосудов.

К веществам местного воздействия относятся:

медиаторы симпатической нервной системы - сосудосуживающее действие, парасимпатической (ацетилхолин) - расширяющее;

биологически активные вещества - гистамин расширяет сосуды, а серотонин суживает;

кинины - брадикинин, калидин - оказывают расширяющее действие;

простогландины А1, А2, Е1 расширяют сосуды, а F2б суживает.

Роль сосудодвигательного центра в регуляции сосудистого тонуса.

В нервной регуляции тонуса сосудов принимают участие спинной, продолговатый, средний и промежуточный мозг, кора головного мозга. КГМ и гипоталамическая область оказывают опосредованное влияние на тонус сосудов, изменяя возбудимость нейронов продолговатого и спинного мозга.

В продолговатом мозге локализуется сосудодвигательный центр, который состоит из двух областей - прессорной и депрессорной. Возбуждение нейронов прессорной области приводит к повышению тонуса сосудов и уменьшению их просвета, возбуждение нейронов депрессорной зоны обусловливает понижение тонуса сосудов и увеличение их просвета.

Тонус сосудодвигательного центра зависит от нервных импульсов, постоянно идущих к нему от рецепторов рефлексогенных зон. Особенно важная роль принадлежит аортальной и каротидной рефлексогенным зонам.

Рецепторная зона дуги аорты представлена чувствительными нервными окончаниями депрессорного нерва, являющегося веточкой блуждающего нерва. В области сонных синусов располагаются механорецепторы, связанные с языкоглоточным (IX пара ЧМН) и симпатическими нервами. Естественным раздражителем их является механическое растяжение, которое наблюдается при изменении величины артериального давления.

При повышении артериального давления в сосудистой системе возбуждаются механорецепторы. Нервные импульсы от рецепторов по депрессорному нерву и блуждающим нервам направляются в продолговатый мозг к сосудодвигательному центру. Под влиянием этих импульсов снижается активность нейронов прессорной зоны сосудодвигательного центра, что приводит к увеличению просвета сосудов и снижению АД. При уменьшении АД наблюдаются противоположные изменения активности нейронов сосудодвигательного центра, приводящие к нормализации АД.

В восходящей части аорты, в ее наружном слое, располагается аортальное тельце, а в области разветвления сонной артерии - каротидное тельце, в которых локализованы хеморецепторы, чувствительные к изменениям химического состава крови, особенно к сдвигам содержания углекислого газа и кислорода.

При повышении концентрации углекислого газа и понижении содержания кислорода в крови происходит возбуждение этих хеморецепторов, что обусловливает увеличение активности нейронов прессорной зоны сосудодвигательного центра. Это приводит к уменьшению просвета кровеносных сосудов и повышению АД.

Рефлекторные изменения давления, возникающие в результате возбуждения рецепторов различных сосудистых областей, получили название собственных рефлексов сердечно-сосудистой системы. Рефлекторные изменения АД, обусловленные возбуждением рецепторов, локализованных вне ССС, получили название сопряженных рефлексов.

Сужение и расширение сосудов в организме имеют различное функциональное назначение. Сужение сосудов обеспечивает перераспределение крови в интересах целого организма, в интересах жизненно важных органов, когда, например, в экстремальных условиях отмечается несоответствие между объемом циркулирующей крови и емкостью сосудистого русла. Расширение сосудов обеспечивает приспособление кровоснабжения к деятельности того или иного органа или ткани.

Перераспределение крови в сосудистом русле приводит к усилению кровоснабжения одних органов и уменьшению других. Перераспределение крови происходит в основном между сосудами мышечной системы и внутренних органов, особенно органов брюшной полости и кожи. Во время физической работы возросшее количество крови в сосудах скелетных мышц обеспечивает их эффективную работу. Одновременно уменьшается кровоснабжение органов системы пищеварения.

Во время процесса пищеварения расширяются сосуды органов системы пищеварения, кровоснабжение их увеличивается, что создает оптимальные условия для осуществления физической и химической обработки содержимого желудочно-кишечного тракта. В этот период суживаются сосуды скелетных мышц и уменьшается их кровоснабжение

Деятельность сердечно-сосудистой системы при физической нагрузке

Увеличение выброса адреналина из мозгового вещества надпочечников в сосудистое русло стимулирует работу сердца и суживает сосуды внутренних органов. Все это способствует нарастанию величины АД, увеличению кровотока через сердце, легкие, мозг.

Адреналин возбуждает симпатическую нервную систему, которая усиливает деятельность сердца, что также способствует повышению АД. Во время физической активности кровоснабжение мышц возрастает в несколько раз.

Скелетные мышцы при своем сокращении механически сдавливают тонкостенные вены, что способствует увеличенному венозному возврату крови к сердцу. Кроме того, повышение активности нейронов дыхательного центра в результате нарастания количества углекислого газа в организме приводит к увеличению глубины и частоты дыхательных движений. Это же в свою очередь увеличивает отрицательное внутригрудное давление - важнейший механизм, способствующий венозному возврату крови к сердцу.

При интенсивной физической работе минутный объем крови может составлять 30л и более, это в 5-7 раз превышает минутный объем крови в состоянии относительного физиологического покоя. При этом ударный объем сердца может быть равен 150-200 мл и более. Значительно увеличивается число сердечных сокращений. По некоторым данным, пульс может возрасти до 200 в 1 мин и более. АД в плечевой артерии повышается до200 мм рт.ст. Скорость кругооборота крови может увеличиваться в 4 раза.

Эндокринная часть поджелудочной железы представлена группами «светлых» клеток «, расположенных среди экзокринной ткани, которые называются островками поджелудочной железы, или островками Лангерганса. Масса этой ткани в поджелудочной железе не превышает 1-2%. Больше содержит ее хвостовой отдел железы. Островки, особенно их центральная часть, хорошо оснащенные капиллярами. Иннервация поджелудочной железы осуществляется ветвями симпатичных, блуждающего и спинальных нервов. Непосредственно в островках заканчиваются постганглионарные симпатические и парасимпатические волокна. В островках поджелудочной железы выделяют три основных типа клеток (бета-, альфа-и дельта-), которые различаются по характеру секреторных гранул и видом производимых гормонов. Основную массу островков Лангерганса составляют бета-клетки.

Гормоны островков поджелудочной железы. В бета-клетках синтезируется гормон инсулин (в форме проинсулина), в альфа-клетках - глюкагон, в дельта-клетках - соматостатин. Кроме того, из экстрактов ткани поджелудочной железы выделены гормоны ваготонин, центропнеин, бомбезин и липокаин.

Инсулин - белковый гормон, в состав которого входит цинк. Он является первым гормоном и первым белком, синтезированным искусственно.

Инсулин участвует в регуляции углеводного, белкового и липидного обмена. Под его воздействием уменьшается концентрация сахара в крови - возникает гипогликемия. Это связано с тем, что инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы, усиливая поступление глюкозы внутрь клетки (за исключением клеток головного мозга), способствует превращению глюкозы в гликоген в печени и мышцах, снижает глюконеогенез (образование глюкозы из аминокислот) . Кроме влияния на углеводный обмен, инсулин стимулирует синтез белка из аминокислот и их активный транспорт в клетки. Он также участвует в регуляции жирового обмена, способствуя образованию высших жирных кислот из продуктов углеводного обмена (липогенеза), а также усиливая способность жировой ткани и клеток печени к захвату свободных жирных кислот и накопление их в форме триглицеридов (липидогенез).

В механизме действия инсулина на углеводный обмен важную роль

играют специфические рецепторы, расположенные на плазматической мембране клеток-мишеней. Взаимодействие инсулина с рецепторами реализуется через подавление аденилатциклазы и активации тирозинкиназы, которая способствует проникновению инсулина в клетку и повышению активности гексокиназы (первая стадия гликолиза). Кроме этого, активизируется пентозный шунт с последующим образованием НАД (НАДФ)-никотинамидных коферментов, которые нужны для осуществления липогенеза.

Глюкагон усиливает гликогенолиз в печени и повышает уровень глюкозы в крови за счет активации цАМФ. В этом глюкагон является антагонистом инсулина и синергистов адреналина. Глюкагон способствует глюконеогенеза, ускоряет окисление жирных кислот в печени.

Таким образом, инсулин увеличивает потребление глюкозы клетками, способствует превращению глюкозы в гликоген, уменьшая таким образом количество сахара в крови. Благодаря действию инсулина содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне, благоприятном для протекания процессов жизнедеятельности. При недостаточном образовании инсулина уровень глюкозы в крови повышается, что приводит к развитию болезни сахарный диабет. Не использованный организмом сахар выводится с мочой. Больные пьют много воды, худеют. Для лечения этого заболевания необходимо вводить инсулин. Глюкагон --является антагонистом инсулина и оказывает противоположное действие, т. е. усиливает расщепление гликогена до глюкозы, повышая ее содержание в крови.

Другие горомоны имеют следующее значение на организм:

Ваготонин повышает тонус блуждающих нервов, их активность.

Хентропнеин возбуждает дыхательный центр, способствует расслаблению гладких мышц бронхов, вследствие чего их просвет увеличивается.

Центропнеин повышает способность гемоглобина эритроцитов связывать кислород и улучшает его транспорт.

Липокаин участвует в мобилизации жира из депо.

Бомбезин стимулирует выделение пепсина желудком и отвечает за насыщение организма.

Полноценное регулирование углеводного и жирового обмена крайне важно для организма, поэтому такие заболевания как сахарный диабет, ожирение, возникающие при нарушении функций поджелудочной железы, грозят человеку разнообразными тяжелыми последствиями.

Изучение высшей нервной деятельности у детей позволило Н. И. Красногорскому в зависимости от силы, уравновешенности и подвижности нервных процессов, взаимодействия между корой и подкорковыми образованиями головного мозга, а также соотношений между сигнальными системами выделить четыре типа нервной деятельности.

1. Сильный, уравновешенный, оптимально возбудимый, быстрый тип. Характеризуется быстрым образованием условных рефлексов, прочность этих рефлексов значительная. Дети этого типа способны к выработке тонких дифференцировок. Безусловнорефлекторная деятельность их регулируется функционально сильной корой. Дети этого типа имеют хорошо развитую речь, с богатым словарным составом.

2. Сильный, уравновешенный, медленный тип. У детей этого типа условные связи образуются медленнее, угасшие рефлексы восстанавливаются также медленно. Дети этого типа характеризуются выраженным контролем коры над безусловными рефлексами и эмоциями. Они быстро обучаются речи, только речь у них несколько замедленная. Активны и стойки при выполнении сложных заданий.

3. Сильный, неуравновешенный, повышенно возбудимый, безудержный тип. Характеризуется недостаточностью тормозного процесса, сильно выраженной подкорковой деятельностью, не всегда контролируемой корой. Условные рефлексы у таких детей быстро угасают, а образующиеся дифференцировки неустойчивы. Дети такого типа отличаются высокой эмоциональной возбудимостью, вспыльчивостью, аффектами. Речь у детей этого типа быстрая, с отдельными выкрикиваниями.

4. Слабый тип с пониженной возбудимостью. Условные рефлексы образуются медленно, неустойчивы, речь часто замедленная. Легкотормозимый тип. Характерна слабость внутреннего торможения при сильно выраженных внешних тормозах, чем объясняется трудность привыкания детей к новым условиям обучения, их изменениям. Дети этого типа не переносят сильных и продолжительных раздражений, легко утомляются.

Мы уже указывали на то, что одной из отличительных черт типов высшей нервной деятельности человека является их пластичность. Пластичность клеток коры больших полушарий, их приспособляемость к меняющимся условиям среды, является морфофункциональной основой преобразования типа. И. П. Павлов считал пластичность типов важнейшей особенностью, позволяющей воспитывать, тренировать и переделывать характер людей.

Дошкольный возраст (первое детство). Это возраст от 3 до 7 лет. Годичные прибавки роста в этот период составляют в среднем 5--8 см, массы -- около 2 кг, окружности грудной клетки -- 1--2 см. Заметно меняются пропорции тела. К 6--7 годам высота головы составляет 7е длины тела. В возрасте семи лет позвоночник еще гибок, процессы окостенения в нем не завершены.

С 6--7 лет начинается быстрое развитие мышц кистей рук. Особенно интенсивно развиваются мышцы, обеспечивающие прямостояние и ходьбу. К семи годам поперечный размер волокон в этих мышцах становится больше, чем во всех других. Средняя сила мышц обеих рук к шести годам у мальчиков 10,3 кг, правой руки -- 4 кг, а левой -- 2 кг. Отмечается большая двигательная активность. Движения носят обобщенный характер. Начинают вырабатываться простейшие бытовые двигательные навыки и трудовые движения. Тонус сгибателей преобладает над тонусом разгибателей. Это приводит к тому, что при длительном сидении ребенку трудно держать спину выпрямленной.

К 3--5 годам масса головного мозга по сравнению с массой мозга новорожденного (380--400 г) увеличивается в 3 раза и к семи годам достигает 1250--1300 г. К 2,5 годам пирамидные клетки приобретают характерную для взрослого форму. Продолжительность активного внимания и умственной работоспособности невелика, у детей 5--7 лет она в среднем не превышает 15 мин.

К концу дошкольного периода абсолютные размеры сердца и его масса увеличиваются, а относительно массы тела уменьшаются. Продолжается рост кровеносных сосудов. Относительное сужение просвета кровеносных сосудов вызывает некоторое повышение кровяного давления с возрастом. Развитие симпатической иннервации сердца опережает развитие парасимпатической иннервации. Поэтому у дошкольников частота пульса больше, чем у взрослых, и особенно увеличивается при мышечной деятельности и эмоциях.

К семи годам в основном заканчивается формирование легочной ткани, возрастает глубина дыхания и снижается его частота. К 6--7 годам частота дыхательных движений составляет 20--22 в минуту. Жизненная емкость легких с возрастом увеличивается, в 4 года она составляет около 1100 см 3, а к семи годам достигает 1300--1400 см 3.

С 6--7 лет начинается смена молочных зубов постоянными. Желудочно-кишечный тракт к этому периоду достигает значительного развития.

В дошкольном возрасте еще у многих детей сохраняется дальнозоркая рефракция. Нарастает острота слуха.

В развитии детей дошкольного возраста важнейшая роль принадлежит игровой деятельности и речи. Речь ребенка-дошкольника становится более сложной, с богатым запасом слов.

Дети начинают правильно употреблять падежи, глагольные формы, усваивая их в речевых стереотипах, которые они воспринимают от окружающих лиц.

Возраст от 3 до 5 лет представляет в развитии высшей нервной деятельности ребенка существенные отличия от предыдущего периода. Прежде всего изменяется характер ориентировочных реакций -- теперь они определяются вопросом: что это такое?

В выработке новых реакций ребенка теперь все большее значение приобретает использование ранее образованных связей.

Возрастает сила нервных процессов -- это видно по снижению тенденции к генерализации возбуждения и по развитию четких индукционных отношений между процессами возбуждения и торможения.

Внешнее торможение перестает играть такую большую роль, как это было ранее. Все большее значение приобретает внутреннее торможение, хотя прочность получаемого тормозного эффекта все еще невелика. Особенно трудной оказывается выработка запаздывательного торможения и следовых рефлексов.

Дети этого возраста вырабатывают большое количество динамических стереотипов. Возможности переделки выработанных стереотипов к пяти годам возрастают. Возросшие сила и подвижность нервных процессов допускают уже переделку стереотипов без особенно больших трудностей. Прочность системы условных связей в стереотипах в возрасте пяти лет оказывается в 2 раза меньшей, чем в 3 года.

На 5-м году жизни появляются первые попытки осмыслить слова, довольно высокого уровня развития достигает способность ребенка обобщать словом многие явления внешнего мира.

С 5 до 7 лет в связи с интенсивным морфофункциональным созреванием коры больших полушарий существенно возрастают сила и подвижность нервных процессов. Дети теперь способны сосредоточивать внимание в течение 15--20 мин и более. Выработанные условные реакции менее поддаются внешнему торможению. Угашение и дифференцирование вырабатываются почти вдвое быстрее, длительнее становятся периоды удержания тормозного состояния. Однако выработка всех видов условного торможения представляет еще большую трудность для нервной системы.

К семи годам ребенок в состоянии удерживать программы действий из ряда движений.

У детей описываемого возраста значительно возрастает роль подражательного и игрового рефлекса. Играя в куклы, дети точно копируют жесты, слова, манеры воспитателей, родителей, старших ребят.

Младший школьный возраст (второе детство). Это возраст от 7 до 11 лет. Развитие в младшем школьном возрасте идет относительно равномерно. Длина тела увеличивается в среднем на 4--5 см в год, масса -- на 2--3 кг, окружность грудной клетки--на 1,5--2 см. Увеличивается мышечная сила рук, возрастает сила мышц нижних конечностей.

Характерным для этого возраста является развитие крупных мышц туловища, дети способны к движениям с большим размахом и затрудняются в выполнении мелких и точных движений (акт письма). В 9--10 лет происходит окостенение костей запястья, развиваются мышцы кистей рук, начинают усиленно формироваться мелкие, точные движения рук.

Продолжается окостенение и рост скелета. Однако слабость глубоких мышц спины и большая гибкость позвоночного столба являются одной из причин нарушений осанки у детей при неправильной позе при письме, из-за несоответствия размеров школьной мебели пропорциям тела.

Семилетний возраст известен как период смены молочных зубов на постоянные, происходит дальнейшее развитие пищеварительной системы. Снижаются энергетические траты организма, урежается деятельность сердца и дыхательной системы.

К семилетнему возрасту завершается в основном дифференцирование нервной ткани в коре больших полушарий головного мозга. Нервные клетки приобретают характерную форму и становятся похожими на клетки взрослого человека. Усиленно развиваются ассоциативные волокна, связывающие разные отделы коры головного мозга.

Нервные процессы обладают уже значительной силой и уравновешенностью. Достаточно хорошо выражены все виды внутреннего торможения. Дифференцирование раздражителей происходит легко, быстро упрочаются условнорефлекторные связи. Однако внутреннее торможение по-прежнему требует упражнения, тренировки в целях усиления.

В связи с отмеченной ранее некоторой незрелостью регулирующих влияний коры на подкорковые структуры мозга в этом возрасте отмечается несовершенство механизмов, определяющих активное внимание и сосредоточенность. Обучение чтению и письму способствует усилению пользования словом как интегрирующим раздражителем.

К семи годам устанавливаются у детей настоящая ходьба и бег с хорошо выраженным симптомом «полетности», Двигательные условные реакции часто сопровождаются сопутствующими движениями рук, ног и туловища, но их значительно меньше, чем в 4--6 лет.

Как и в дошкольном периоде, в младшем школьном возрасте процессы возбуждения преобладают над процессами торможения, что приводит к сравнительно быстрой истощаемости нервных клеток, быстрому развитию утомления.

К10--11 годам развитие коры головного мозга достигает, по существу, уровня взрослого человека. Она приобретает главенствующую роль в корково-подкорковом взаимодействии, что можно рассматривать как важнейший фактор формирования высших нервных и психических функций у ребенка.

Подростковый возраст (12--15 лет девочки, 13--16 лет мальчики). Границы подросткового возраста достаточно условны и в жизни наблюдаются значительные индивидуальные вариации как темпов развития, так и сроков наступления тех или иных характерных особенностей этого периода. Фактически это может быть на 1--2 года раньше. Подростковый период своим своеобразием и темпом резко отличается от всех других этапов жизни человека. С физиологической точки зрения подростковый период характеризуется интенсивным ростом, повышенным обменом веществ, резким повышением деятельности желез внутренней секреции.

Подростковый период -- период полового созревания. Активизируется деятельность гипофиза, особенно его передней доли, гормоны которого стимулируют рост тканей и функционирование других желез внутренней секреции (половых, щитовидной, надпочечников). Их деятельность обусловливает «скачок в росте», развитие половых органов и появление вторичных половых признаков. У мальчиков «ломается» голос, пробиваются усы и борода, появляются волосы на лобке и в подмышечной впадине, начинаются поллюции. У девочек развиваются грудные железы, начинает осуществляться менструальная функция.

В связи с усилением функции гипофиза и надпочечников улучшаются адаптационные возможности организма к условиям среды, повышается сопротивляемость по отношению к инфекциям, охлаждению и т. д.

В подростковый период дети увеличиваются в длину на 5--8 см в год. Девочки растут наиболее активно в 11--12 лет (их рост в это время увеличивается до 10 см в год), рост мальчиков наиболее интенсивно идет в 13--14 лет, и после 15 лет в росте они обгоняют девочек.

Увеличение роста идет в основном за счет роста трубчатых костей конечностей, кости грудной клетки растут медленнее, отчего у подростков часто можно видеть плоскую, а иногда и впалую грудь, что затрудняет дыхание.

Вместе с ростом увеличивается и масса тела. Девочки прибавляют в год 4--8 кг, особенно заметна прибавка в 14--15 лет; у мальчиков прибавка в массе составляет 7--8 кг в год. Однако темпы роста массы несколько отстают от темпа роста скелета, что сказывается на внешнем виде подростка (фигура вытянута, нескладна, костлява).

Перестройка опорно-двигательного аппарата сопровождается обилием лишних движений, недостаточной их координированностью, общей неловкостью, угловатостью, вместе с тем подростковый возраст -- это оптимальный возраст для овладения техникой сложных двигательных актов.

В подростковом периоде растут легкие, совершенствуется дыхание (хотя ритм его остается учащенным), значительно увеличивается жизненная емкость легких. В подростковом возрасте окончательно формируется тип дыхания. У мальчиков -- брюшной, а у девочек -- грудной. Важно научить подростков правильно дышать, управлять своим дыханием во время работы, физических упражнений.

Усиленный рост органов и тканей предъявляет усиленные требования к деятельности сердца. Оно тоже в этот период интенсивно растет, но рост кровеносных сосудов отстает от темпов роста сердца. Поэтому у подростков часто повышается кровяное давление, нарушается ритм сердечной деятельности, быстро наступает утомление. Это усугубляется при пребывании подростков в душных помещениях, большой физической нагрузке. Недостаточное кровоснабжение мозга, наблюдаемое иногда у подростков, может привести к кислородному голоданию и, как следствие, ухудшению внимания, восприятия, памяти. Неблагоприятно сказываются на функционировании сердечно-сосудистой системы подростков отрицательные эмоции -- горе, страх и др.

Подростковый возраст требует внимательного и дифференцированного подхода при дозировании физической нагрузки.

Изменения во внутренней среде организма, усиленное функционирование желез внутренней секреции меняют и функциональное состояние нервной системы подростка.

Усилившаяся функция щитовидной железы повышает уровень обмена веществ и расход энергии в организме, меняет возбудимость центральной нервной системы, что выражается в повышенной раздражительности, легкой утомляемости, расстройствах сна. Сложные взаимоотношения желез внутренней секреции и гипоталамуса в подростковом возрасте создают условия для повышенной активности подкорковых структур и некоторого нарушения корково-подкоркового взаимодействия.

В поведении подростков отмечается явное преобладание возбуждения, реакции по силе и характеру часто неадекватны вызвавшим их раздражителям. Появляется широкая генерализация возбуждения: все реакции теперь сопровождаются дополнительными сопутствующими движениями рук, ног и туловища (особенно у мальчиков).

Речь подростков замедляется, процесс образования условных связей на словесные сигналы затрудняется, что заставляет предполагать ослабление высшего функционального уровня корковой деятельности -- второй сигнальной системы. У девочек в 11--13 лет отчетливо снижается тонус коры головного мозга, и выражено это снижение сильнее, нежели у мальчиков. Резкие нарушения вегетативных функций, сердцебиения, сосудистые расстройства, одышки являются показателем усиления подкорковых влияний и ослабления тонуса коры головного мозга.

В периоде полового созревания наблюдается ослабление всех видов внутреннего торможения. Вот почему одной из важных задач воспитателя подростков является развитие коркового торможения, «воспитание тормозов».

Правильный, здоровый режим, спокойная обстановка, доброжелательность и понимание со стороны окружающих людей, занятия, интересные для подростка, занятия физической культурой, как одно из наиболее мощных средств нормализации функций организма, являются основными условиями, для того чтобы переходный период прошел без серьезных функциональных расстройств и связанных с ними осложнений.

Список используемой литературы

1.Руководство по клинической физиологии дыхания, под ред. Л.Л. Шика и Н.Н. Канаева, Л., 1980; Физиология человека, под ред. Р. Шмидта и Г. Тевса, пер. с англ.; с. 216, М., 1986.

2.Кузина С.И., Фирсова С.С. Нормальная физиология: Конспект лекций. - М.: Изд-во «Эксмо», 2006.

3.Орлов Р.С., Ноздрачёв. Нормальная физиология

4.Трифонов Е.В. Пневмапсихосоматология человека 2012

5.Физиология человека, под редакцией В.М.Покровского, Г.Ф.Коротько

6.В.М.Астапова и Ю.В. Микадзе Атлас нервная система человека: строение и нарушения.

7.Н.Н. Данилова и А.Л. Крылова - физиология высшей нервной деятельности, 2005

Размещено на Allbest.ru

...