1. Вовед: Човечкото тело како единствен функционален систем
Човечкото тело претставува сложен, високоорганизиран биолошки систем составен од милијарди клетки, различни ткива, органи и органски системи кои меѓусебно соработуваат за одржување на животот. Иако секој орган има специфична структура и функција, ниту еден орган не функционира целосно независно од останатите. Нормалното функционирање на организмот е резултат на постојана координација, комуникација и интеграција помеѓу сите негови структурни и функционални компоненти.
Човекот секојдневно извршува бројни активности: дише, јаде, зборува, оди, размислува, учи, чувствува, реагира на надворешни дразби и се приспособува на промените во животната средина. Зад секоја од овие активности стојат сложени физиолошки механизми кои овозможуваат клетките да добијат кислород и хранливи материи, да произведуваат енергија, да ги отстрануваат метаболните продукти и да ја одржуваат стабилноста на внатрешната средина.
На пример, при одење се активираат мускулниот, скелетниот, нервниот, кардиоваскуларниот и респираторниот систем. Мозокот ја планира и координира моторната активност, нервните импулси се пренесуваат до скелетните мускули, мускулните влакна се контрахираат, зглобовите овозможуваат движење, а срцето и белите дробови ја зголемуваат испораката на кислород до активните мускули.
Овој пример покажува дека анатомската структура и физиолошката функција се неразделно поврзани.
Анатомијата ни објаснува како е изградено телото, додека физиологијата ни објаснува како функционира тоа тело.
Функционалната анатомија претставува мост помеѓу овие две научни области, бидејќи ја проучува структурата на органите и органските системи во контекст на нивната функција, меѓусебните односи и улогата во извршувањето на движењата, одржувањето на телесната положба и секојдневните активности.
2. Дефиниција и предмет на проучување на физиологијата
Физиологијата е фундаментална биомедицинска научна дисциплина која ги проучува нормалните функции на живите организми, нивните органи, ткива и клетки, како и физичките и хемиските механизми преку кои тие функции се остваруваат.
Терминот физиологија потекнува од грчките зборови physis – природа и logos – наука, учење или проучување. Во поширока смисла, физиологијата е наука за природните функции на живите системи.
Физиологијата се занимава со прашањата:
Како функционираат клетките и органите?
Како се создава и пренесува нервниот импулс?
Како мускулите се контрахираат и произведуваат сила?
Како срцето ја одржува циркулацијата на крвта?
Како белите дробови овозможуваат размена на гасови?
Како бубрезите ја регулираат водата, електролитите и киселинско-базната рамнотежа?
Како нервниот и ендокриниот систем ги координираат функциите на организмот?
Како организмот се приспособува на физички напор, стрес, промени на температурата и други фактори од животната средина?
Основна цел на физиологијата е да ги објасни механизмите преку кои се одржува животот и се обезбедува адаптацијата на организмот кон променливите внатрешни и надворешни услови.
Физиологијата како експериментална наука
Физиологијата не се ограничува само на опис на органите и нивните функции. Таа ги проучува причинско-последичните односи и механизмите што стојат зад одредена биолошка појава.
На пример, не е доволно да се знае дека срцето се контрахира приближно 60–100 пати во минута кај здрав возрасен човек во мирување. Потребно е да се разбере:
- како настанува електричниот импулс во срцето;
- како се спроведува низ спроводниот систем;
- како се активира миокардот;
- како се регулира срцевата фреквенција;
- како се менува срцевиот минутен волумен при физичка активност.
Токму проучувањето на овие механизми ја прави физиологијата динамична и функционално ориентирана научна дисциплина.
3. Што претставува функционалната анатомија?
Анатомијата е наука која ја проучува градбата, формата, положбата и меѓусебните односи на структурите во човечкото тело.
Функционалната анатомија, од друга страна, ја анализира анатомската структура во контекст на нејзината биолошка и механичка функција.
Основниот принцип на функционалната анатомија е дека структурата е поврзана со функцијата.
На пример:
Коските: нивната цврстина и минерализирана структура овозможуваат механичка потпора, заштита на виталните органи и дејствување како лостови при движење.
Зглобовите: нивната форма и градба го определуваат обемот и насоката на движењата. Рамениот зглоб овозможува голема подвижност, додека зглобовите меѓу коските на черепот се претежно неподвижни и имаат заштитна функција.
Скелетните мускули: нивната способност за контракција овозможува движење, одржување на телесната положба и создавање топлина.
Нервниот систем: неговата сложена мрежа од неврони овозможува примање, обработка и пренесување информации, координација на движењата и регулирање на внатрешните функции.
Белите дробови: разгранетото бронхијално стебло и големата површина на алвеолите овозможуваат ефикасна размена на кислород и јаглерод диоксид.
Оттука, познавањето на функционалната анатомија е неопходно за разбирање на нормалното движење, моторниот развој, постуралната контрола, физичките способности и механизмите на настанување на функционалните ограничувања.
4. Разлика и поврзаност помеѓу анатомијата, физиологијата и патофизиологијата
вие три научни дисциплини се тесно поврзани, но имаат различен предмет на проучување.
Анатомија: нормална структура и градба на организмот
Физиологија: нормални функции и механизми на организмот
Патофизиологија: нарушени функции и механизми на настанување на болестите
Функционална анатомија: поврзаност на структурата со функцијата и движењето
На пример, анатомијата ја проучува градбата на срцето, физиологијата ја објаснува неговата пумпна функција, а патофизиологијата ги анализира механизмите преку кои се развива срцева слабост.
Слично, анатомијата ги проучува коските, мускулите и зглобовите на долниот екстремитет, физиологијата ги објаснува механизмите на мускулната контракција и нервната контрола на движењето, додека патофизиологијата ги проучува функционалните нарушувања што настануваат при невромускулни заболувања или повреди.
Разбирањето на нормалната физиологија претставува предуслов за разбирање на патолошките состојби и нивните функционални последици.
5. Нивоа на структурна организација на човечкиот организам
Човечкиот организам е организиран хиерархиски, од наједноставни хемиски компоненти до комплексен организам.
5.1. Хемиско ниво
Најниското ниво на организација го сочинуваат атомите и молекулите.
Најважни хемиски елементи во човечкото тело се кислородот, јаглеродот, водородот, азотот, калциумот и фосфорот.
Од нив се изградени биолошки важни молекули: вода, јаглехидрати, липиди, протеини, нуклеински киселини, електролити.
Водата е најзастапена компонента на организмот и претставува основна средина за одвивање на биохемиските реакции. Протеините имаат структурни, ензимски, транспортни и регулаторни функции. Липидите се важни за изградба на клеточните мембрани и складирање енергија, додека нуклеинските киселини ја содржат и пренесуваат генетската информација.
5.2. Клеточно ниво
Клетката е основна структурна и функционална единица на живите организми. Секоја клетка има специфична структура и функција, но сите клетки имаат заеднички основни компоненти: клеточна мембрана, цитоплазма и генетски материјал.
Клеточната мембрана ја одделува внатрешноста на клетката од надворешната средина и ја регулира размената на материи. Јадрото ја содржи најголемата количина на генетскиот материјал, додека митохондриите се главни места на создавање ATP преку оксидативна фосфорилација.
Во човечкиот организам постојат различни специјализирани клетки:
неврони – пренесување и обработка на информации;
мускулни клетки – создавање сила и движење;
еритроцити – транспорт на кислород;
леукоцити – имунолошка одбрана;
епителни клетки – покривање, заштита, апсорпција и секреција.
Специјализацијата на клетките овозможува поделба на функциите и висока ефикасност на организмот.
5.3. Ткивно ниво
Ткивото претставува организирана група клетки и меѓуклеточна супстанција кои имаат заедничко потекло и извршуваат специфична функција. Во човечкото тело се разликуваат четири основни типови ткива: епително ткиво. сврзно ткиво, мускулно ткиво и нервно ткиво.
Епителното ткиво ги покрива телесните површини и ги обложува шуплините и органите. Сврзното ткиво обезбедува потпора, поврзување и заштита. Мускулното ткиво создава сила и движење, додека нервното ткиво овозможува комуникација и координација.
5.4. Органско ниво
Органот е анатомски оформена структура составена од најмалку два типа ткива кои заеднички извршуваат специфична функција.
Примери за органи се срцето, белите дробови, мозокот, бубрезите, црниот дроб и желудникот.
Секој орган има специфична анатомска градба која е приспособена на неговата функција.
5.5. Системско ниво
Органскиот систем претставува група органи кои соработуваат во извршување на поширока физиолошка функција. На пример, дигестивниот систем ги вклучува усната празнина, хранопроводот, желудникот, тенкото и дебелото црево, црниот дроб, панкреасот и други структури.
5.6. Ниво на организам
Највисокото ниво го претставува целокупниот човечки организам, во кој сите органски системи функционираат како интегрирана целина. Нормалното функционирање на организмот не е едноставен збир од функциите на поединечните органи, туку резултат на нивната координирана активност.
6. Основни органски системи и нивните функции
Човечкото тело традиционално се дели на 11 органски системи.
Органски систем
Покривен систем: заштита, терморегулација, сетилна функција
Скелетен систем: потпора, заштита, движење, складирање минерали
Мускулен систем: движење, одржување положба, создавање топлина
Нервен систем: брза комуникација, координација и контрола
Ендокрин систем: хормонска регулација на метаболизмот, растот и репродукцијата
Кардиоваскуларен систем: транспорт на гасови, хранливи материи, хормони и метаболни продукти
Лимфен и имунолошки систем: имунолошка одбрана и враќање на интерстицијалната течност во циркулацијата
Респираторен систем: размена на кислород и јаглерод диоксид
Дигестивен систем: варење, апсорпција и обработка на хранливи материи
Уринарен систем: екскреција и регулирање на водно-електролитната и киселинско-базната рамнотежа
Репродуктивен систем: создавање полови клетки и овозможување репродукција
Ниту еден од овие системи не функционира изолирано.
На пример, при физичка активност мускулниот систем ја зголемува потрошувачката на ATP, кардиоваскуларниот систем ја зголемува испораката на кислород и хранливи материи, респираторниот систем ја зголемува белодробната вентилација, а нервниот и ендокриниот систем ги координираат овие промени.
7. Основни животни функции на организмот
За одржување на животот, човечкиот организам мора да реализира неколку основни функции.
7.1. Метаболизам
Метаболизмот ги опфаќа сите хемиски реакции што се одвиваат во клетките. Се дели на:
Катаболизам – разградба на сложени молекули до поедноставни, при што се ослободува енергија.
Анаболизам – синтеза на сложени молекули од поедноставни, при што се троши енергија.
ATP (аденозинтрифосфат) е основен непосреден преносител на енергија во клетката. Енергијата од ATP се користи за мускулна контракција, активен мембрански транспорт, биосинтеза и други клеточни процеси.
7.2. Раздразливост и ексцитабилност
Ексцитабилноста е способност на клетките да реагираат на дразби со промена на мембранскиот потенцијал или друга функционална активност. Особено изразена е кај нервните и мускулните клетки.
7.3. Движење
Движењето не се однесува само на локомоцијата на телото. Тоа ги вклучува и движењата на внатрешните органи, крвта, лимфата, храната низ дигестивниот тракт и клеточните структури.
7.4. Раст и развој
Растот претставува зголемување на телесната големина, додека развојот подразбира структурни и функционални промени во текот на животот.
Развојот на нервниот систем, моторните способности, говорот и когнитивните функции е резултат на сложена интеракција меѓу генетските фактори, созревањето на нервните структури и влијанијата од средината.
7.5. Репродукција
Репродукцијата овозможува продолжување на видот, а клеточната делба е неопходна за раст, обновување и регенерација на ткивата.
7.6. Адаптација
Адаптацијата претставува способност на организмот да се приспособува на промените во надворешната и внатрешната средина. Пример е зголемувањето на срцевата фреквенција и белодробната вентилација при физички напор, како и долгорочните кардиоваскуларни и мускулни адаптации при редовно вежбање.
8. Хомеостаза – основен принцип на физиологијата
Хомеостазата претставува динамичко одржување на релативно стабилна внатрешна средина на организмот, и покрај постојаните промени во надворешната средина и во самото тело. Терминот го вовел физиологот Волтер Канон (Walter Cannon), надоврзувајќи се на концептот за стабилноста на внатрешната средина што претходно го развил Клод Бернар (Claude Bernard).
Хомеостазата не значи дека физиолошките параметри се апсолутно непроменливи. Напротив, тие постојано варираат во определени физиолошки граници.
Примери за хомеостатски регулирани параметри се:
- телесната температура;
- концентрацијата на гликоза во крвта;
- артерискиот крвен притисок;
- pH-вредноста на крвта;
- концентрацијата на натриум, калиум и други електролити;
- осмоларноста на телесните течности;
- концентрацијата на кислород и јаглерод диоксид.
8.1. Компоненти на хомеостатскиот контролен систем
Хомеостатскиот систем најчесто се состои од три основни компоненти:
1. Рецептор (сензор) – ја детектира промената во регулираниот параметар.
2. Контролен центар – ја прима информацијата, ја споредува со референтната вредност или физиолошкиот опсег и создава регулаторен одговор.
3. Ефектор – го извршува одговорот со кој се намалува отстапувањето.
Пример: Регулација на телесната температура
Кога телесната температура се зголемува, терморецепторите ја регистрираат промената, а хипоталамусот активира механизми за ослободување топлина, вклучувајќи потење и кожна вазодилатација.
Кога температурата се намалува, се активираат механизми за зачувување и создавање топлина, како кожна вазоконстрикција и тресење.
На овој начин организмот ја одржува температурата во физиолошки граници.
8.2. Негативна повратна врска (negative feedback)
Негативната повратна врска е најчестиот механизам за одржување на хомеостазата. Нејзината суштина е дека одговорот на организмот ја намалува почетната промена.
Пример: регулација на гликемијата.
По оброк, концентрацијата на гликоза во крвта се зголемува. Бета-клетките на панкреасот лачат инсулин, кој го поттикнува внесувањето и складирањето на гликозата во ткивата. Како резултат, гликемијата се намалува кон физиолошкиот опсег.
При намалена гликемија, се активираат контрарегулаторни механизми, вклучувајќи лачење глукагон.
8.3. Позитивна повратна врска (positive feedback)
Позитивната повратна врска ја засилува почетната промена и се јавува во специфични физиолошки ситуации. Пример е породувањето. Истегнувањето на грлото на матката активира нервни сигнали кои поттикнуваат ослободување окситоцин. Окситоцинот ги засилува контракциите на матката, што доведува до дополнително истегнување и уште поголемо ослободување окситоцин. Процесот продолжува сè додека не се заврши породувањето.
Друг пример е коагулацијата на крвта, при која активираните тромбоцити и коагулациските фактори го засилуваат создавањето тромб. Позитивната повратна врска не е секогаш патолошка. Таа има специфична физиолошка улога, но не е основниот механизам за стабилно одржување на повеќето внатрешни параметри.
9. Внатрешна средина на организмот
Внатрешната средина ја сочинуваат телесните течности што ги опкружуваат клетките и овозможуваат размена на материи. Вкупната телесна вода кај возрасен човек во просек изнесува околу 50–60% од телесната маса, со варијации зависно од возраста, полот и телесниот состав.
Телесната вода е распределена во два главни оддела:
Интрацелуларна течност – течност во клетките.
Екстрацелуларна течност – течност надвор од клетките.
Екстрацелуларната течност се дели на интерстицијална течност и крвна плазма, со дополнителни помали специјализирани течни оддели.
Интрацелуларната течност е богата со калиум, магнезиум и фосфати, додека екстрацелуларната течност содржи повисоки концентрации на натриум и хлориди. Овие разлики во концентрацијата на јоните се од суштинско значење за создавање на мембранскиот потенцијал, нервната ексцитабилност, мускулната контракција и транспортот низ клеточните мембрани. Клетките зависат од стабилноста на екстрацелуларната средина. Значајни промени во нејзиниот состав можат да ја нарушат нивната функција, а во тешки случаи да доведат до клеточно оштетување и смрт.
10. Основни физиолошки принципи
За разбирање на физиологијата, студентите треба да усвојат неколку фундаментални принципи.
10.1. Структурно-функционална поврзаност
Секоја биолошка структура има градба која е поврзана со нејзината функција. На пример, еритроцитите имаат биконкавна форма, што ја зголемува површината за размена на гасови и овозможува деформабилност при минување низ тесни капилари.
10.2. Специјализација на клетките
Различните клетки имаат различни функционални способности. Невроните се приспособени за електрична и хемиска комуникација, додека мускулните клетки се специјализирани за создавање сила.
10.3. Интеграција на органските системи
Физиолошките функции се резултат на координирана активност на повеќе органи и системи.
10.4. Регулација и повратна врска
Физиолошките параметри се контролираат преку регулаторни механизми кои овозможуваат адаптација и стабилност.
10.5. Адаптација
Организмот постојано се приспособува на промените, со цел да ја одржи функционалната ефикасност.
11. Нервна и хуморална регулација на организмот
Двата главни интегративни механизми за координација на функциите се нервната и ендокрината регулација: нервниот систем пренесува информации преку електрични импулси и хемиски невротрансмитери. Карактеристики: брз почеток на дејството, релативно краткотрајни ефекти кај многу нервни одговори, прецизно насочување кон определени клетки и органи, значајна улога во сетилноста, движењето и брзата регулација на органските функции.
Ендокрина регулација
Ендокриниот систем ги регулира функциите преку хормони кои се ослободуваат во крвта и дејствуваат на клетки со соодветни рецептори.
Карактеристики: често побавен почеток на дејството, подолготрајни ефекти, регулација на метаболизмот, растот, развојот и репродукцијата, координација на долгорочни адаптивни процеси. Нервниот и ендокриниот систем функционираат интегрирано. Хипоталамусот е еден од најважните центри за нивната координација.
12. Физиологија на движењето и функционалната активност
За студентите на специјална едукација и рехабилитација, особено значајно е разбирањето на физиолошките основи на движењето. Движењето претставува резултат на интегрирана активност на централниот нервен систем, периферните нерви, невромускулната спојка, скелетните мускули, коските и зглобовите.
Моторната активност започнува со создавање и организација на моторна команда во централниот нервен систем. Командата се пренесува преку моторните патишта до периферните моторни неврони, кои ги активираат мускулните влакна. Во невромускулната врскаа се ослободува ацетилхолин, кој предизвикува деполаризација на мускулната мембрана и иницира процеси што доведуваат до контракција. Мускулната сила се пренесува преку тетивите на коските, а зглобовите овозможуваат контролирано движење. Истовремено, проприорецепторите во мускулите, тетивите и зглобовите обезбедуваат информации за положбата и движењето на телото.
Вестибуларниот систем и видот дополнително придонесуваат за рамнотежата, ориентацијата и постуралната контрола. Оваа интеграција овозможува извршување на сложени активности како одење, трчање, фаќање предмети, пишување и одржување седечка положба.
13. Значење на физиологијата со функционална анатомија за студентите по специјална едукација и рехабилитација
Физиологијата со функционална анатомија има особено значење за идните дефектолози, специјални едукатори и рехабилитатори, бидејќи обезбедува биолошка основа за разбирање на развојот, функционирањето и функционалните ограничувања на лицата со различни развојни, невролошки, сензорни и моторни состојби. Познавањето на нормалната физиологија е неопходно за правилно разбирање на отстапувањата од типичниот развој и нивното влијание врз секојдневното функционирање.
13.1. Разбирање на моторниот развој
Моторниот развој зависи од созревањето на централниот нервен систем, развојот на мускулно-скелетниот систем, сетилната интеграција и искуството со движење.
Студентите треба да разберат како се развиваат:
- контрола на главата и трупот;
- седење и стоење;
- рамнотежа;
- одење;
- фина моторика;
- координација на движењата.
13.2. Разбирање на невролошките нарушувања
Познавањето на неврофизиологијата овозможува подобро разбирање на функционалните последици од церебрална парализа, повреди на мозокот, епилепсија, нарушувања на моторната контрола и други невролошки состојби.
13.3. Разбирање на сензорните функции
Физиологијата на видот, слухот, соматосензорниот систем и вестибуларната функција е неопходна за разбирање на сензорните нарушувања и нивното влијание врз комуникацијата, учењето, ориентацијата и самостојноста.
13.4. Разбирање на заморот и физичкиот капацитет
Физиологијата на кардиореспираторниот систем, мускулниот метаболизам и енергетските системи помага во разбирањето на толеранцијата на физички напор, заморот и потребата од соодветно дозирање на активностите.
13.5. Поврзување на биолошките функции со активностите на секојдневниот живот
Основната цел на рехабилитацијата не е само подобрување на изолирана телесна функција, туку зголемување на функционалната независност, учеството и квалитетот на живот.
Затоа, познавањето на физиологијата е основа за разбирање на врската помеѓу телесните функции, активностите и учеството во семејството, образованието и заедницата.
14. Основни методи за проучување на физиологијата
Физиологијата се развива преку експериментални, набљудувачки и клинички методи. Некои од најважните методи се:
- Електрокардиографија (ЕКГ) – регистрирање на електричната активност на срцето.
- Електроенцефалографија (ЕЕГ) – регистрирање на електричната активност на мозокот.
- Електромиографија (ЕМГ) – проценка на електричната активност на скелетните мускули и функционалната состојба на моторните единици.
- Спирометрија – проценка на белодробните волумени и проточните параметри.
- Спирoергометрија – анализа на кардиореспираторниот одговор на физички напор.
- Ултразвучна дијагностика – визуелизација на анатомски структури и проценка на одредени динамички функции.
- Лабораториски анализи – мерење на гликоза, електролити, хормони, крвни гасови и други биолошки параметри.
Овие методи овозможуваат објективна проценка на функциите и се важни за клиничката дијагностика, научните истражувања и следењето на рехабилитациските резултати.
15. Заклучок
Физиологијата со функционална анатомија претставува една од основните дисциплини во изучувањето на човекот како биолошко, функционално и психофизичко суштество.
Нејзиното значење не се исцрпува во меморирањето на имињата на органите, мускулите, нервите и физиолошките параметри. Вистинското разбирање на предметот подразбира способност за поврзување на анатомската структура со физиолошкиот механизам, а на физиолошкиот механизам со конкретната активност и однесување на човекот.
За идните специјални едукатори и рехабилитатори, ова знаење претставува основа за разбирање на индивидуалните разлики во функционирањето, развојните отстапувања, телесните функции и потребите за поддршка.
Човечкиот организам треба да се разбира како динамична целина во која секоја клетка, ткиво, орган и систем има своја улога, но истовремено е зависен од правилното функционирање на останатите компоненти.
