Вікова фізіологія – це самостійна наука, завданням якої є вивчення закономірностей становлення і розвитку фізіологічних функцій організму в процесі онтогенезу

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ В УКРАЇНІ

Волинський державний університет імені Лесі Українки

Біологічний факультет

Кафедра фізіології людини і тварин

Дмитроца О.Р., Швайко С.Є., Гінайло Л.М.

ВІКОВА ФІЗІОЛОГІЯ

Опорний конспект лекцій

Луцьк - 2007

УДК 612.014 (042)3

ББК 28.073 я 73 – 1

В 43

Рецензенти:

Білецька М.Г., кандидат біологічних наук, доцент кафедри

зоології Волинського державного університету

імені Лесі Українки

Вержбицька О.М., кандидат медичних наук, лікар функціональної

діагностики Волинського обласного дитячого

територіального медичного об’єднання

 

 

Рекомендовано до друку вченою радою

Волинського державного університету імені Лесі Українки

(протокол № 11 від 31 травня 2007 р.)

 

 

Дмитроца О.Р., Швайко С.Є., Гінайло Л.М.

В 43 Вікова фізіологія: Опорний конспект лекцій. – Луцьк –

Посібник побудовано як курс лекцій з урахуванням завдань навчального курсу „Вікова фізіологія”, передбачених програмою вищих навчальних закладів. У методичному виданні на основі сучасних досягнень науки висвітлюються основні закономірності індивідуального розвитку людського організму. Показано вплив спадковості та факторів зовнішнього середовища на ріст та розвиток людини. Крім того, до кожної теми подані запитання для самоконтролю та словник термінів.

Посібник пропонується для студентів природничих спеціальностей вищих навчальних закладів.

 

 

УК 612.014 042)3

ББК 28.073 я 73 – 1

Дмитроца О.Р., Швайко С.Є., Гінайло Л.М., 2007

Волинський державний університет імені Лесі Українки

ЗМІСТ

ВСТУП

Предмет вікової фізіології. Фізіологія – наука про функції або процеси життєдіяльності, які відбуваються в живому організмі та мають пристосувальне значення.

Сучасна фізіологія внаслідок наукового прогресу та постійної диференціації представлена складним комплексом загальних та спеціальних наукових дисциплін: загальна фізіологія, порівняльна та еволюційна фізіологія, фізіологія людини, фізіологія тварин, вікова фізіологія і т.д.

Вікова фізіологія – це самостійна наука, завданням якої є вивчення закономірностей становлення і розвитку фізіологічних функцій організму в процесі онтогенезу.

Онтогенез – це індивідуальний розвиток організму з моменту запліднення до смерті. В онтогенезі людини виділяють два відносно самостійні етапи розвитку: пренатальний і постнатальний (схема 1.). Перший розпочинається з моменту запліднення і триває до народження дитини; другий – від моменту народження до завершення індивідуального життя (смерті).

               
 
 
   
Ранній
 
Зрілий
 
Завершальний

 


Схема 1. Періоди онтогенезу

Зв’язок вікової фізіології з іншими науками. Вікова фізіологія безпосередньо пов’язана з багатьма розділами фізіологічної науки і широко використовує дані багатьох біологічних наук: ембріології, генетики, анатомії, цитології, гістології, біофізики, біохімії та ін. Так, для розуміння закономірностей формування функцій у процесі індивідуального розвитку людини необхідні дані таких фізіологічних наук, як фізіологія клітини, фізіологія окремих органів і систем: серця, печінки, нирок, крові, дихання, нервової системи і т.д.

Дані вікової фізіології, в свою чергу, можуть бути використані для розвитку різних наукових дисциплін. Наприклад, важливе значення має вікова фізіології для розвитку педіатрії, дитячої травматології та хірургії, антропології та геронтології, гігієни, вікової психології та педагогіки.

Методи вивчення вікової фізіології. Вікова фізіологія наука експериментальна. Вчені, що займаються проблемами вікової фізіології, користуються трьома основними методами наукового дослідження: спостереженням, природнім та лабораторним експериментами.

Метод спостереженняє основним у пізнанні навколишньої дійсності та широко використовується в будь-якому науковому дослідженні. Проте, взятий ізольовано від методів лабораторного та природного експериментів, він не дозволяє розкрити істотність фізіологічних явищ та процесів в організмі дитини, що росте. Перевагою експерименту перед пасивним спостереженням є те, що експериментатор для вивчення фізіологічного явища або процесу підбирає або штучно створює спеціальні умови, в яких найбільш повно проявляються кількісні та якісні характеристики цих явищ та процесів.

Природній експеримент є проміжною формою між спостереженням та лабораторним експериментом. Він проводиться у звичайних (природних) умовах життєдіяльності організму, лише відповідно до поставлених мети та завдань дослідження. Так, для встановлення змін зору в учнів упродовж навчальної діяльності, визначають у них функціональні особливості зору до початку шкільних занять та в кінці навчального дня, тобто в природних умовах їх навчальної діяльності.

Метод лабораторного експерименту відрізняється від природного тим, що дослідник здійснює вивчення будь-якої функції організму в спеціально організованих умовах. Активно змінюючи ці умови, можливо цілеспрямовано викликати те чи інше фізіологічне явище, або процес, та визначати його кількісні та якісні характеристики.

У віковій фізіології широко використовується метод функціональних навантажень, або проб, що є різновидом лабораторного експерименту. Вивчення функцій у цьому випадку здійснюють з допомогою дозованих функціональних навантажень шляхом зміни інтенсивності або тривалості певного подразника. При цьому як фізіологічний показник в залежності від завдання та мети дослідження можуть вивчатись будь-які функції організму.

У фізіологічному експерименті використовують найрізноманітніші функціональні проби: проби із затримкою дихання, температурні подразнення, зміни положення тіла у просторі (так звані ортостатичні проби) і т.д. Досить поширеним є дозовані фізичні та розумові навантаження. Наприклад, реєструють частоту серцевих скорочувань (ЧСС) у підлітка в спокої, потім після пробігу 100 м визначають даний показник з оцінкою пристосувальних (адаптивних) можливостей серцево-судинної системи обстежуваного до даного фізичного навантаження. Як дозовані розумові навантаження використовують вирішення впродовж певного часу арифметичних задач або прикладів. У таких випадках в обстежуваних також визначають фізіологічні показники до і після навантаження. В результаті можна визначити у школярів рівень розумової працездатності та стійкості до розумової втоми.

Всі методи вікової фізіології використовуються у тісному взаємозв’язку з так званими методами „поперечних” та „повздовжніх” зрізів.

Метод „поперечних зрізів” необхідний вченим для створення „вікових норм” для тих чи інших функцій дітей та підлітків, що пов’язано з досліджуванням великих груп обстежуваних різного віку та статі та встановленням для кожної групи найбільш типових, тобто середніх, рівнів функціонального розвитку (наприклад, визначення частоти серцевих скорочень у хлопців та дівчат різних вікових груп).

Метод „поперечних зрізів” дозволяє здійснити порівняння індивідуальних особливостей розвитку функції дітей та підлітків з усередненими даними, що характерні для даної підгрупи. Однак, при такому підході створюються труднощі для діагностики та прогнозу індивідуального розвитку функцій.

Недоліки методу „поперечних зрізів” дозволяє подолати метод „повздовжніх досліджень” (метод довжинника). Суть даного методу полягає в проведенні обстежень на одних і тих же обстежуваних у процесі їх індивідуального розвитку. Так, використовуючи цей метод, можна прослідкувати розвиток функцій зору одного і того ж обстежуваного від народження до зрілості.

У віковій фізіології важливим є метод телеметрії, що дозволяє з допомогою легких передаючих радіотехнічних приладів реєструвати деякі функції дитячого організму на віддалі. Метод телеметрії дозволив отримати цінну фізіологічну інформацію про функції організму дітей та підлітків у природних умовах: в грі, навчанні, трудовій та спортивній діяльності. Це дозволяє більш ефективно використовувати дані вікової фізіології для оптимізації процесів навчання та виховання дітей.

При експериментальних досліджуваннях у віковій фізіології широко застосовують хронічні та гострі досліди на тваринах.

У гострих дослідах, які проводять тільки на тваринах, фізіологічні процеси вивчають під час хірургічних операцій. У хронічних – спочатку за допомогою хірургічних втручань роблять доступ до того органа чи тканини, що цікавить дослідника, встановлюють датчики, які дають змогу вимірювати різні фізіологічні процеси, і тільки після видужання тварини проводять дослідження. Крім того, існує багато хронічних дослідів, які не потребують хірургічних втручань. Зміни фізіологічних процесів у цих дослідах вивчаються за допомогою датчиків, встановлених на поверхні тіла людини або тварини. Хронічні методи дослідження мають переваги над гострими, адже при цьому фізіологічний процес вивчається в природних умовах і протягом тривалого часу.

Гострі та хронічні досліди необхідні як для більш глибокого вивчення фізіологічних явищ та процесів, так і у випадках, коли застосоване подразнення може здійснити на організм шкідливий вплив. При цьому дані експериментів використовують при вивченні функцій людини з великою обережністю. Особливо це стосується тих функціональних особливостей, еволюція яких у людини здійснювалась якісно іншим шляхом. Мова перш за все йде про вищу нервову діяльність та функціональні особливості опорно-рухової системи.

Проведення експериментальних досліджень у віковій фізіології здійснюється з допомогою найскладнішої оптичної, радіотехнічної, електронної апаратури, комп’ютерної томографії, що дозволяють одночасно вивчати десятки різноманітних функцій. Такий методичний підхід можна назвати комплексним. У зв’язку з цим виникла необхідність у своєчасній фіксації та математичній обробці результатів дослідження, що стало можливим із застосуванням електронно-обчислювальної техніки та математичної статистики.

Розвиток вікової фізіології. Розвиток наук анатомії та фізіології бере початок з античного світу. Славнозвісний лікар античної медицини Гіппократ (V ст. до н.е.) збері­гає віками почесне ім’я „батька медицини“, висвітливши своїми працями шляхи вивчення людини, план її дослідження, завдання діагнозу, припущення, терапії.

Починаючи з Х-ХП ст., монахи-цілителі лікарського монастиря, що існував при Києво-Печерській лаврі, передавали медичні знання, зокрема анатомічні та фізіо­логічні, від покоління до покоління. Після організації Києво-Могилянської академії (1694 р.) в Україні розпочалася підготовка кадрів, які бага­то зробили для розвитку анатомії на науковій основі.

Засновником наукової анатомії був професор Падуанського університету Андреас Везалій (1514–1564), який на підставі численних розтинів трупів у 1543 р. видав книжку „Про будову людського тіла“ з системати­зованим описом органів тіла людини.

Виникнення функціонального напряму в анатомії пов’язано з ім’ям Уїльяма Гарвея (1578–1657), який на підставі проведених спостережень та експериментів у 1628 р. видав свою знамениту працю „Анатомічне дослідження про рух серця і крові у тварин“, в якій описав схему кровообігу від серця через артерії і до серця через вени. Це відкриття стало початком роз­витку фізіології як науки. Згодом (1661) Марчело Мальпігі (1628–1694) на підставі мікроскопічних досліджень дійшов висновку, що артерії та вени з’єднуються між собою капілярами, довівши цим правильність уявлень про існування замкнутої системи кровообігу.

Розвитку анатомії та фізіології в XVII–XVIII ст. допомагали легалізований в ряді країн розтин трупів, поширення досконалих методів дослідження, відкриття університетів у країнах Європи, введення ана­томічної термінології. Серед вчених-анатомів цього періоду слід відзна­чити Ф. Рюйша (1638–1731), який першим організував постійний музей анатомічних препаратів, удосконалив бальзамування трупів тощо.

У Росії анатомія починає свій розвиток за Петра І. Поштовх до розвитку вчення про здоров’я дітей дав геніальний російський вчений-енциклопедист М.В. Ломоносов (1711–1765 pp.), який першим звернув увагу на надзвичайно високу смертність серед дітей.

У 1834 р. у Петербурзі відкрито перший шпиталь для дітей. Це сприяло глибокому вивченню патології дитячого віку і виділенню серед лікарів спеціалістів-педіатрів. Основоположником вітчизняної педіатрії як науки вважається Степан Хомич Хотовицький (1796–1885 pp.). Ґрунтуючись на великому власному досвіді й обізнаності у світовій літературі, він написав перший посібник „Педіатрика“ (1847). Свій посібник С.Х. Хотовицький побудував на глибокому знанні анатомії і фізіології дитячого організму. В ньому він доводив, що в процесі розвитку в організмі дитини відбуваються зміни не лише кількісного, а й якісного характеру. Вчений подав чіткий опис різних форм патології дитини, детально обґрунтував засоби запобігання їх, способи догляду, дієту дітей раннього віку.

У розвитку педіатрії велика роль належить професору Московського університету Н.Ф. Філатову (1817–1902 pp.), авторові багатьох визначних праць з педіатрії, зокрема посібника „Семіотика і діагностика дитячих хвороб“ (1890).

На початку ХХ ст. сформувалася нова самостійна фізіологічна дисципліна – вікова фізіологія. Одночасно виділився її спеціальний розділ – фізіологія дітей та підлітків. Важливу роль у формуванні цього розділу належить російському педіатру та фізіологу М.П. Гундобіну (1860 – 1908), який узагальнив багаточислені дослідження в галузі анатомії та фізіології дитячого організму в монографії „Особливості дитячого організму“ (1906).

У кінці XIX – початку XX в. інтенсивно досліджувалися питання статевого розвитку дітей і підлітків (Н.В. В’яземський, В.М. Бехтерєв, В.Я. Канель і ін.), медико-біологічні проблеми стомлення і розумової працездатності школярів (А.С. Віреніус, А.В. Владимирський та ін.); детально розроблялася проблема фізичного виховання дітей (П.Ф. Лестгафт). У подальші роки одержали розвиток наукові дослідження у галузі медико-біологічних проблем шкільної педагогіки, були створені науково-дослідні інститути та лабораторії, що займаються питаннями фізіології дитячого організму, з’явилися фізіологічні школи з онтогенетичною спрямованістю (А.Г. Іванов-Смоленський, М.І. Красногорський, А.В. Нагірний, И.А. Аршавський, А.А. Маркосян та ін.).

Особливе значення для виявлення фізіологічної основи процесів навчання і виховання мало вивчення закономірностей не тільки фізичного, але і психологічного розвитку дитини. Починаючи з робіт М.І. Красногорського (1907), увага багатьох фізіологів була спрямована на вивчення функціональних особливостей мозку і вищої нервової діяльності дітей і підлітків (В.М. Бехтерєв, Н.А. Щелованов, А.Г. Іванов-Смоленський, Н.И. Касаткін, Л.А. Орбелі, А.Р. Лурія, Н.А. Кабанов, А.А. Волохов, М.М. Кольцова й ін.), на розвиток механізмів відчуття та сприйняття, процесів уваги і пам’яті, мови і мислення (В.М. Бехтерев, А.Г. Іванов-Смоленський, Е.Л. Голубєва, Н.І. Касаткін, И.А. Аршавський, К.В. Шулейкіна, Г.М. Нікітіна, А.А. Маркосян, Д.А. Фарбер, Н.В. Дубровинська).

Особливо слід відмітити діяльність видатного анатома, фізіолога, клініциста та педагога В.М. Бехтерєва (1857–1927). Значну кількість його робіт було присвячено вивченню матеріальних основ психічної діяльності людини та закономірностей її розвитку у дітей та підлітків. Багато уваги Бехтерєв надавав медико-біологічним питанням оптимізації навчання та виховання дітей, особливо раннього віку. У 1908 р. уперше в історії педагогічної освіти В.М. Бехтерєв ознайомив майбутніх педагогів з анатомо-фізіологічними особливостями дітей та підлітків.

Петербурзькому лікареві К.А. Раухфусу (1835–1915 pp.) належить розроблення основ санітарної статистики захворювання дітей, побудо­ви дитячих лікарень. Він перший застосував систему боксів-ізоляторів.

Велику боротьбу з дитячою смертністю і роботу з підготовки лікарів-педіатрів провів в Україні професор І.В. Троїцький (1856–1923 pp.). Він опублікував 101 працю з профілактики дитячих захворювань, дозу­вання лікувальних засобів для дітей, зі шкільної гігієни.

В Україні при Харківському університеті розробку проблеми вікової фізіології розпочав О.В. Нагорний (1887–1953). У 1923 р. виходить його перша теоретична робота присвячена проблемам онтогенезу. До 1940 р. нагромаджується колосальний фактичний матеріал, який викладено в монографіях О.В. Нагорного „Проблеми старіння та довголіття“ (1940), О.В. Нагорного, В.В. Нікітіна, І.Н. Буланкіна „Проблеми старіння та довголіття“ (1963), які стали класичними роботами і мали великий вплив на всіх, хто займався проблемами геронтології в нашій країні.

У 90-х роках ХХ ст. проблем вікової нейро- та психофізіології вивчались у Волинському державному університеті імені Лесі Українки під керівництвом доктора медичних наук, професора Леоніда Самійловича Гіттіка (1926–2004). Досліджувалися мозкові механізми прогностичної (С.Є. Швайко), математичної (Н.О. Козачук), орієнтувально-дослідницької (Л.О. Шварц) діяльності, вікові та статеві аспекти сприйняття та обробки інформації (А.Г. Моренко, А.І. Поручинський), які лежать в основі активної творчої діяльності школярів. Проводились дослідження нейрофізіологічних механізмів довільної та мимовільної уваги (О.Р. Дмитроца) у дітей середнього шкільного віку.

На даний час на кафедрі фізіології людини і тварин біологічного факультету Волинського державного університету імені Лесі Українки продовжуються наукові дослідження з вікової нейро- та психофізіології під керівництвом доктора біологічних наук, професора Ігоря Ярославовича Коцана. Колектив фізіологів працює над держбюджетною темою „Регуляторні механізми і системна організація психофізіологічної активності людини (віковий аспект)“.