Предмет и задачи физиологии
Предметом физиологии является познание законов приспособительной изменчивости живых организмов, которая обеспечивает их существование и развитие в различных природных условиях. Физиология изучает процессы жизнедеятельности человека и животных, работу их органов и функциональных систем.
Существование индивида проявляется в активном приспособлении к окружающей среде и преобразовании ее в своих интересах для удовлетворения потребности в пище, воде, жилье, тепле. Взаимодействие его со средой регулирует центральная нервная система. Внешние и внутренние воздействия воспринимаются организмом как раздражения тканей, мышц и клеток, вызывают ответную реакцию организма, направленную на отстранение от раздражителя или приспособление к нему. Физиологи назвали такую реакцию рефлексом, т. е. отраженным действием.
Поведение и человека, и животных обусловлено множеством рефлексов. Основоположник русской школы физиологии И. М. Сеченов распространил рефлекторный принцип на работу головного мозга. Выдающийся советский физиолог И. П. Павлов создал материалистическое учение о высшей нервной (психической) деятельности человека. Он открыл происхождение условных (приобретенных) рефлексов, доказал их исключительное значение для существования индивида, подчеркнул связи условных рефлексов с безусловными, врожденными, утвердил понимание живого организма как единой целостной саморегулирующейся системы.
К. Маркс указывал, что труд является естественным условием активного существования человека, биологической его потребностью. В мышечных усилиях укрепляется и развивается организм, приобретаются умение, опыт, знания.
Физиология труда изучает влияние трудовой деятельности на изменения регулирующей роли нервного и мышечного аппаратов человека; причины, вызывающие утомление, способы его преодоления или отдаления; процессы обучения трудовым навыкам, новым профессиям; действия в системе «человек и машина» и другие проблемы.
Рефлекторная деятельность мозга
Взаимодействие индивида с внешней средой регулирует центральная нервная система. Любое воздействие, если оно достигло порога чувствительности, организм воспринимает как биологическое раздражение, которое поступает в головной мозг в виде возбуждения, дает информацию о состоявшемся контакте с заявившим о себе фактором. Событие и реакция на него следуют в определенном порядке.
От раздражаемых чувственных клеток (рецепторов) возбуждение в виде биоэлектрических нервных импульсов передается препарированным образом по проводящему нерву в кору больших полушарий головного мозга, в центральную нервную систему. В момент раздражения и преобразования возбуждение подвергается начальному физиологическому анализу в рецепторе и более полному — на уровне головного мозга. Случайные возбуждения отсеиваются, а нужные обобщаются на следовом фоне ранее испытанных возбуждений, осознаются. Возникает элементарный психический акт — ощущение. Субъективно осознанная в нервном коде информация передается приемным центрам коры головного мозга, на нее настроенным, преобразуется в пусковой импульс исполнительному органу на двигательную, мышечную, выделительную реакцию. Рецепторы реагируют специализированно, каждый на определенный , раздражитель, переводя его физическую энергию в нервные импульсы.
Рецептор, воспринимающий нерв и приемный центр коры больших полушарий головного мозга составляют в совокупности анализатор. В самом названии отражена его физическая функция — анализа возбуждений. Анализатор действует как единый чувственный прибор — зрительный, слуховой, кожный, вкусовой, обонятельный.
Индивид рождается с набором готовых безусловных рефлексов (их называют также инстинктами). Чтобы выжить в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, одних безусловных (наследственных) рефлексов недостаточно. На их основе в жизни формируются условные приспособительные рефлексы.
Рефлекторная деятельность мозга протекает во взаимодействии двух нервных процессов — возбуждения и торможения. В условном рефлексе оба процесса возникают сопряженно. Возбуждение, появившееся в своем приемном центре, индуцирует торможение в окрестностях центра, т. е. оба возникают одновременно. Сопряженное торможение не дает возбуждению растекаться ненаправленно, концентрирует его в пункте назначения, задерживает и прекращает случайные возбуждения, способствуя лучшей реализации полезного рефлекса.
Торможение нервного возбуждения может быть вызвано и другой причиной. Во время интенсивной работы центральная нервная система прибегает к торможению охранительному. Оно приводит возбужденную клетку в состояние динамического покоя, защищая ее таким образом от истощения и разрушения. Сон сопровождается почти полным торможением клеток головного мозга и обеспечивает отдых всему организму.
В описанных случаях действует внутреннее торможение. Кроме него существует и внешнее. Оно наступает внезапно от постороннего раздражителя, не связанного с выполнением рефлекса (неожиданное появление транспортного средства, аварийный отказ механизма и т. п.). Внешнее торможение служит физиологической основой переключения пли ослабления внимания.
Исследованиями доказано, что торможение, когда оно в интересах организма теряет способность превращаться в исполнительные импульсы, является особым видом возбуждения. Это временный очаг застойного возбуждения.
Деятельность человека обусловлена не только чувственными (рецепторными) раздражениями, но и социальными мотивами. Человеческий мозг переводит ощущение в сложные познавательные процессы, отражает объективную действительность.
Образование условного рефлекса
Индивид в процессе жизнедеятельности приобретает навыки по некоторым сигналам узнавать заранее о появлении безусловного раздражителя — пищи, незнакомого предмета, опасности и т. п. Такие сигналы-раздражители называются условными, как бы предупредительными. Ими могут стать предметы или явления, сопутствующие биологически важному раздражителю — безусловному. В этой ситуации в головном мозгу индивида возникают два очага возбуждения — слабый от условного раздражителя и сильный — от безусловного. Сильный очаг прихватывает возбуждения из слабого. В мозгу образуется временная нервная связь между приемными центрами (специализированными группами мозговых клеток).
После ряда повторений центральная нервная система как бы привыкает к такой комбинации и отзывается на оба раздражения одинаковым рефлексом. Сопровождающий раздражитель, сам по себе безразличный для организма, становится по сочетанию представителем безусловного в его отсутствие. Он приобретает биологическое значение сигнала — предупреждения по принципу временных нервных связей. Условный раздражитель должен время от времени подкрепляться безусловным, иначе он потеряет значение сигнала и условный рефлекс не состоится.
Безусловный раздражитель, воспринимаемый рецептором (рецептивным полем), вызывает реакцию автоматически, без переадресовки импульса в другой приемный центр. Связь получается прямая: раздражитель — мозговой центр — реакция. Безусловный рефлекс выполняется непроизвольно, по врожденному нервному механизму.
Условный рефлекс реализуется по более сложному нервному механизму: условный раздражитель — мозговой конец анализатора — мозговой центр безусловного раздражителя (который данный сигнал временно представляет) — реакция. К условным рефлексам относится индивидуальный жизненный опыт человека, его привычки, интересы, воспитание, знания.
Рефлекторные механизмы человека не следует упрощать. Человек — не живой автомат. Он наделен свободой выбора поступков в каждой психологической ситуации и должен руководствоваться нравственными нормами общества. Свобода выбора является безусловным рефлексом.
Деятельность человека протекает часто на основе только непосредственных чувственных раздражений. И. П. Павлов назвал такой способ восприятия мира первой сигнальной системой мозга. Она является общей как для человека, так и для животного. Но человек видит предметы более отчетливо, различает их конфигурацию, окраску и другие характерные признаки. У него, кроме чувственной, имеется и речевая, словесная логическая сигнальная система, в которой функцию условного раздражителя выполняет слово, произнесенное или написанное, имеющее смысловое значение. И. П. Павлов назвал ее второй сигнальной системой. Слово в роли сигнала необязательно требует многократного сочетания с безусловным раздражителем. Оно может подействовать с одного раза.
Благодаря слову и речи, человек познает действительность в мышлении, в понятиях, т. е. в общих логических связях и соотношениях между предметами и явлениями. Мышление способствует развитию научно-технического прогресса, культуры, литературы и искусства.
В активной деятельности человека обе сигнальные системы взаимосвязаны.
Нейродинамический рабочий стереотип
Человек на работе подвергается более или менее постоянным воздействиям производственной среды. Нервные импульсы поступают в мозг в определенных сочетаниях, отражая системность трудовых условных рефлексов. Один такой рефлекс подготавливает следующий, совершенствуется в ходе его проявления. Мышечные (мускульные) и кожные рецепторы доносят в мозг импульсы от движения рук, ног, пальцев, от рабочей позы. По этим внутренним сигналам центральная нервная система корректирует рабочие движения, ориентируясь на мысленный образ цели труда. Внутренняя мышечная сигнализация называется обратной связью. Она улучшает приспособительные реакции организма к окружающей среде путем тонких механизмов самоконтроля и саморегуляции.
По мере совершенствования рабочих движений человек приобретает профессиональное мастерство, в его действиях появляется автоматизм. Одно рабочее движение служит условным раздражителем для — другого. Система отработанных до автоматизма условных рефлексов называется нейродинамическим рабочим стерео-типом. В его основе лежит системность внешних раздражителей. Нервные связи замыкаются в определенной последовательности, и в этой же последовательности функциональные системы организма согласованно настраиваются на выполнение привычной работы.