Методы исследования в анатомии и физиологии

Важнейшей задачей возрастной анатомии и физиологии является изучение строения и закономерностей изменений физиологических функций в процессе индивидуального развития. В физиологии развития наиболее широко применяются методы поперечного (кроссекционального) и продольного ( лонгитюдинального) исследования.

Метод поперечного исследования представляет собой одновременное изучение тех или иных свойств у представителей различных возрастных групп. Сопоставление уровня развития определенных органов и их функций у детей разного возраста позволяет установить закономерности онтогенетического процесса. Метод прост и позволяет применять стандартные методики и приборы для обследования детей различных возрастов. Недостатком его является то, что он не дает возможности судить о динамике происходящих процессов, а показывает только результаты для отдельных точек возрастной шкалы.

Метод продольного исследования рассматривает динамику процесса и заключается в длительном наблюдении за одной группой детей.

Возрастная анатомия и физиология относятся к естественнонаучным дисциплинам, поэтому для оценки роста и развитии ребенка используются методы, традиционно применяемые биологическими и медицинскими науками. Это прежде всего антропометрические и физиологические показатели. Антропометрические показатели — масса и длина тела, окружности грудной клетки и талии, толщина кожно-жировой складки — используются для оценки физиологического развития детей. Физиометрические показатели — жизненная емкость легких, сила сжатия кисти, становая сила и др. — отражают одновременно уровень анатомического развития и функциональные возможности организма.

В возрастной анатомии широко применяются анатомические и физиологические методы исследования.

К методам анатомического исследования относятся: препарирование при изучении внешнего строения и топографии крупных образований, инъекции, распил замороженного тела («пироговские срезы») при изучении расположения какого-либо органа по отношению к другим образованиям, электронная микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, дающая объемное изображение при малых и больших увеличениях. Эти методы применяют лишь при работе с неживым материалом и только для уточнения диагноза. При работе с организмом человека используются электрорентгенография, позволяющая получить рентгеновское изображение мягких тканей, которые на обычных рентгенограммах не выявляются, так как почти не задерживают рентгеновские лучи; томография, с помощью которой можно получить изображения образований, которые задерживают рентгеновские лучи; компьютерная томография, дающая возможность ви-деть на телеэкране изображение, суммированное из большого числа томографических изображений; рентгеноденсиметрия, позволяющая прижизненно определять количество минеральных солей в костях.

К физиологическим методам исследования функций человеческого тела относятся наблюдение, естественный и лабораторный эксперимент.

Метод наблюдения используется в любом научном исследовании, но изолированно от эксперимента он не вскрывает сущности физиологических процессов в организме. В эксперименте для изучения физиологического процесса создаются специальные условия. В них наиболее полно раскрываются качественные и количественные характеристики этих явлений. Промежуточной формой между наблюдением и лабораторным экспериментом является естественный эксперимент, про-водящийся в обычных условиях жизнедеятельности человека.

Метод лабораторного исследования используется для изучения функции организма в определенных условиях. Меняя последние, можно целенаправленно вызывать или изменять тот или иной физиологический процесс. Широко применяется метод функциональных нагрузок или проб. Метод дозированных функциональных нагрузок основан на изменении в ходе исследования интенсивности или продолжительности воздействия. К функциональным пробам относятся: дозированные физические и умственные нагрузки, ортостатические пробы (изменение положения тела в пространстве), температурные воздействия, пробы с задержкой дыхания и др.

Метод телеметрии — регистрация с помощью передающих радио-технических устройств функций организма на расстоянии — дает возможность получить информацию об организме в естественных условиях существования.

К современным методам изучения физиологических функций относится метод радиографии. При этом меченное радиоактивными изотопами вещество вводится в ткань, которая поглощает и транспортирует его. Путем фоторегистрации данного вещества в специальных срезах на бумаге с последующим микроскопическим анализом удается зарегистрировать все изменения, происходящие в тканях.

В последние годы активно используется метод позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Суть его сводится к следующему: в кровяное русло человека вводится радиоактивный изотоп. Изотоп излучает позитроны, которые проходят на 3 мм в ткань и сталкиваются с электроном. Это приводит к образованию пары протонов, которые разлетаются в разные стороны. Пронизывая ткани, протоны регистрируются кристаллическими детекторами, расположенными в специальной камере, подключенной к компьютеру. Разность попадания протонов в кристаллические детекторы позволяет создать плоское изображение на определенном уровне. В исследовательских целях применяется метод компьютерного сканирования, при этом используются рентгенограммы, сделанные под различными углами.

Таким образом, методы изучения физиологии постоянно совершенствуются и способствуют созданию достаточно полной и объективной картины механизмов функционирования клеток и структур. В свою очередь правильное понимание функции того или иного органа в организме человека позволяет предметно и своевременно организовать процессы диагностики, профилактики и оказания помощи.

2. Понятие о росте и развитии организма. Закономерности роста и развития. Гетерохронность развития.

Рост – количественный процесс т.е. увеличение длины, объема и массы тела детей связанное с увеличением числа клеток.

Ребенок растет непрерывно но неравномерно. У женщин рост заканчивается в 20-22 года у мужчин 23-25.

Развитие – это качественные изменения, которые заключаются в усложнении строения и функции всех тканей и органов, усложнения взаимоотношений между органами и системами органов.

В основе роста и развития лежит обмен веществ и энергии.

Чем младше ребенок тем более интенсивнее протекают рост и развитие.

Процессы роста и развития протекают на основе некоторых закономерностей.

1 закономерность – неравномерность и непрерывность роста и развития:

Периоды ускорения роста – периоды вытягивания: - до года 20-25 см

- с 5 до 7 на 10-12 см/год

- с 11 до 15 на 7-8 см/год

Периоды некоторого замедления роста называют периодами округления: - с 1 до 3 лет

- с 7 до 10 лет

2 закономерность – неодновременность роста и развития отдельных органов и систем (гетерохронность)

3 закономерность – обусловленность процессов роста и развития пола. Влияние гормонов на обмен веществ, на мышечную ткань, на мышлений, на психофизилогические особенности, на тип дыхания.

4 закономерность – обусловленность процесса роста и развития факторами наследственности и среды.

3. Критические и сенситивные периоды в развитии детей и подростков.

Сенситивный период – это период повышенной пластичности во время которого структура и функция в наибольшей степени способны изменчивости под влиянием внешних условий.

В психологическом развитии ребенка выделяют 4 сенситивных периода: - в 1 год

- в 3 года

- в 7 лет

- в 14 лет

Под критическими периодами понимают – периоды времени которые отличаются качественными изменениями одновременно происходящих в разных физиологических системах: - с 2 до 4 лет связан с повышенной двигательной активностью. Развивается речь, мышление, возрастает воспитательный контроль к ребенку, что приводит к напряженной работе нервной системы.

- с 6 до 8 лет связан с началом школьного обучения. Меняется образ жизни, снижается двигательная активность, растут статические нагрузки.

- с 12 до 14 лет связан с перестройкой гормональной системы. Усиливается влияние подкорковых структур. Повышаются социальные требования, возрастает самооценка. Все это приводит к несоответствию социально-психологических факторов и функциональных возможностей организма.

4. Биологический и календарный возраст. Акселерация.

Биологический возраст, или Возраст развития — понятие, отражающее степень морфологического и физиологического развития организма. Введение понятия «биологический возраст» объясняется тем, что календарный (паспортный, хронологический) возраст не является достаточным критерием состояния здоровья и трудоспособности стареющего человека.

Среди сверстников по хронологическому возрасту обычно существуют значительные различия по темпам возрастных изменений. Расхождения между хронологическим и биологическим возрастом, позволяющие оценить интенсивность старения и функциональные возможности индивида, неоднозначны в разные фазы процесса старения. Самые высокие скорости возрастных сдвигов отмечаются у долгожителей, в более молодых группах они незначительны.

Биологический возраст определяется совокупностью обменных, структурных, функциональных, регуляторных особенностей и приспособительных возможностей организма. Оценка состояния здоровья методом определения биологического возраста отражает влияние на организм внешних условий и наличие (отсутствие) патологических изменений.

Биологический возраст, помимо наследственности, в большой степени зависит от условий среды и образа жизни. Поэтому во второй половине жизни люди одного хронологического возраста могут особенно сильно различаться по морфо-функциональному статусу, то есть биологическому возрасту. Моложе своего возраста обычно оказываются те из них, у которых благоприятный повседневный образ жизни сочетается с положительной наследственностью.

Основные проявления биологического возраста при старении – нарушения важнейших жизненных функций и сужение диапазона адаптации, возникновение болезней и увеличение вероятности смерти или снижение продолжительности предстоящей жизни. Каждое из них отражает течение биологического времени и связанное с ним увеличение биологического возраста.

Акселера́ция (от лат. acceleratio — ускорение) — ускоренное физического развитие и формирования физиологических систем организма.

Термин «акcелерация» применительно к подобным тенденциям в развитии детей школьного возраста был предложен лейпцигским врачом Кохом (E. Koch). В литературе так же встречается термин Secular trend (секулярный или вековой тренд), по сравнению с термином акцелерация, понятие более широкое, охватывающее весь комплекс морфо-функциональных изменений современного человека.

Как явление акцелерация начала наблюдаться в середине позапрошлого века и охватила все европейские и неевропейские страны. Так, за сто лет, с 1880-го по 1980 год, то есть за пять поколений, мужчины — голландцы «выросли» примерно на 15 см, шведы — на 10, французы — на 8, а вот португальцы — всего на 3,7 см. Речь идет о мужчинах, потому что в европейских странах веками копилась статистика по новобранцам, поступающим в армию, а женщин начали измерять позднее. Швейцарские исследователи, изучавшие секулярный тренд на Сейшельских островах в Тихом океане, отмечают, что там акселерация еще вовсю идет. С 1998–1999-го по 2005–2006 годы они ежегодно замеряли рост 15-летних подростков: рост мальчиков в среднем увеличивался на 1,14 см в год, девочек — на 1,82 см.

В обоснование акцелерации предложено множество разнообразных гипотез, которые условно можно разделить на несколько групп:

Прежде всего нутрицевтическая, связанная с изменением (улучшением) характера питания, особенно в последние три десятилетия после второй мировой войны.

Гипотезы связанные с биологическим отбором (первые сообщения об ускоренном развитии детей — Гент, 1869; Робертс (Ch. Roberts), 1876), с увеличением числа гетеролокальных (смешанных) браков — гетерозис, влечением к городской жизни, в результате которого в города прибывают наиболее развитые жители из сельской местности — гипотеза Мауера (G. Mauer), 1887, а также другие гипотезы о конcтитуциальном отборе — к примеру, стремление занять высшие слои общества или о переселении в города людей с более развитым интеллектом.

Группа гипотез связанных с влиянием факторов среды (гипотезы 30-х годов) связывала изменения в скорости роста и развитии с естественными и искусственными изменениями условий среды. Кох (E. W. Koch), 1935, который предложил термин акцелерация, придавал значение гелиогенным влияниям, увеличению светового дня за счет электрического освещения. Трейбер (T. Treiber), 1941 связывал акцелерацию с влиянием радиоволн — хотя ускорение роста детей началось раньше широкого распространения радио на Земле, а Миллс (C. A. Mills), 1950 — с повышением температуры атмосферы Земли. Есть и другие гипотезы, например, связанные с радиацией или космическим излучением. Но тогда феномен должен был проявляться на всех детях одной местности. Однако, все авторы отмечают различия в скорости роста детей различных контингентов населения.

Каждая из гипотез в отдельности не могла объяснить все явления секулярного тренда и убедительным доказательством были бы данные об ускорении онтогенетического развития и увеличения размеров тела не только у людей, но и различных животных

5. Понятие об онтогенезе. Схема возрастной периодизации.

Онтогенез – период индивидуального развития организма с момента зачатия и до смерти: прематальный (эмбриональный 8 недель, плодный от 2 до 9 месяцев) и постнатальный (ранний 20 лет, зрелый 55-60, заключительный) от рождения до момента смерти.

Возрастной период – это отрезок времени который характеризуется специфическими особенностями организма: морфологические, функциональные и психологические.

Возрастная периодизация: 1 период новорожденности 10 дней

2 период грудной до 1 года

3 период ранее детство до 3 лет

4 период первое детство до 7 лет

5 период второе детство: девочки до 11 лет, мальчики до 12

6 период подростковый: девочки до 15 лет, мальчики до 16

7 период юношеский: девушки до 20, юноши до 21

8 период зрелый: 1 период до 35 лет, 2 период: ж. до 55, м. до 60

9 пожилой возраст: м. до 75, ж. до 75

10 старческий возраст до 90 лет

11 долгожители 90 лет и выше.

6. Наследственность и среда, их влияние на развитие организма

Наследственность – способность живых организмов накапливать, хранить и передавать потомству наследственную информацию. Передача и хранение наследственных признаков обеспечивается ДНК и РНК. Ведущее значение в передаче наследственной информации принадлежит ДНК. Большая длина молекулы ДНК дает возможность «записать» определенную информацию.

Участок молекулы ДНК, хранящий информацию определенного признака, называется геном. Каждая молекула ДНК включает в себя сотни генов и представляет программу развития многих признаков и свойств организма. Объединяясь с особыми белками, молекула ДНК образует в ядре хромосомы. Число хромосом постоянно для каждого вида животных и растений. У человека в ядрах соматических клеток содержится 46 хромосом, а в ядрах половых – 23. При слиянии яйцеклетки со сперматозоидом хромосом вновь становится 46. Зародившийся организм получает половину признаков от матери и половину от отца.

Комбинации этих признаков могут быть самые разные. Данная комбинация унаследованных признаков и определяет «генный портрет» человека – его генотип. Совокупность свойств организма, приобретенных в процессе жизни, определяет фенотипический портрет человека – его фенотип. Таким образом, каждому ребенку присуща индивидуальная генетически обоснованная программа развития.

Однако развитие ребенка и реализация генетической программы происходит в конкретных условиях внешней среды. Факторы внешней среды в зависимости от их характера, силы и продолжительности действия могут способствовать выходу за границы индивидуальной программы развития. Большое значение играет возрастной период, так как каждый период отличается различной чувствительностью к факторам внешней среды.

Все факторы внешней среды условно можно разделить на 3 группы: неорганические (температура, свет, парциальное давление газов во вдыхаемом воздухе, уровень радиации и т. д.), органические (воздействие, оказываемое на организм ребенка другими живыми существами) и социальные (воздействия, оказываемые на ребенка членами семьи, которые, в свою очередь, определяются укладом, традициями, социальными ориентирами, материальным достатком семьи и т. д.). К социальным факторам относят также микроклимат, который создается вокруг ребенка в детских учреждениях, учебных заведениях, а затем в рабочих коллективах.

При анализе влияния факторов первой группы на рост и развитие, в частности, влияния высокой или низкой температуры окружающей среды, следует обратиться к правилам Бергмана (1847) и Аллена (1877).

Правило Бергмана утверждает, что в пределах одного теплокровного вида размер тела подвида обычно увеличивается с уменьшением температуры окружающей среды. Правило Аллена гласит: у теплокровных животных, относящихся к одному виду, имеется тенденция к увеличению относительного размера сильно выступающих частей тела с увеличением температуры окружающей среды. Т.е. у лиц, проживающих в условиях высокой среднегодовой температуры, отмечается преобладание длины конечностей над длиной туловища. В то же время у лиц, проживающих в условиях низкой температуры, отмечается большой вес при мощном торсе и относительно коротких конечностях.

Факторы органической природы могут выступать по отношению к растущему организму как симбионты – бактерии толстого кишечника. Одни из них расщепляют растительную клетчатку, так как в пищеварительных соках человека нет ферментов для ее переваривания. В то же время многочисленные микроорганизмы способны вызывать различные заболевания или паразитировать в организме ребенка.

Большое значение играет социальный фактор. Ребенок может иметь генетически детерминированные музыкальные способности. Но отсутствие необходимых условий не позволяет развиться этим способностям. Или же несовпадение социальных ориентиров родителей с социальными ориентирами ребенка может явиться причиной прекращения посещения спортивной секции.

Низкая материальная обеспеченность семьи является причиной неполноценного питания, плохих жилищных условий и как следствие – отставание в физическом развитии ребенка. Огромное значение играет микроклимат в семье. Воспитание ребенка в состоянии эмоционального дискомфорта (конфликты в семье, отсутствие родительской ласки и заботы) затормаживает его развитие. Такое явление получило название психосоциальная низкорослость, или дефицит материнской ласки. Наиболее ярко это проявляется у детей-сирот.

Кроме того, большинство отечественных физиологов склонны считать, что физические упражнения стимулируют рост скелета как в длину, так и в ширину. Наряду с этим, в литературе накоплен огромный материал о негативном влиянии интенсивных физических нагрузок на растущий скелет. Исследования показывают, что при более ранней интенсивной тренировочной деятельности у детей чаще выявляются хронические заболевания суставов, которые трудно поддаются лечению.

Таким образом, только рациональная программа физического воспитания в сочетании с другими благоприятными факторами (полноценное питание, хорошие социальные условия и т. д.) являются естественными стимуляторами роста