Электрофизиология и работа компьютеров нашего организма

Школа здоровья
университетские субботы
Архангельск
2016
ЧЕЛОВЕК & КОМПЬЮТЕР
ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЯ
Лектор: д.м.н. проф. Пащенко Владимир
Петрович
Роль науки
• Хочется прежде всего напомнить, что прогресс человека и
человечества в настоящее время в значительной мере
определяется развитием науки, ее конкретными достижениями. За
последние десятилетия мир изменился благодаря появлению
компьютеров, девайсов, гаджетов, Интернета телевизоров и
различной электронной технике. Все это- зримые достижения
науки. За тридцать , сорок лет, за полвека совершенно изменились
условия жизни, появились новые представления о мире и даже о
Вселенной в целом. Вот недавно, например, были открыты волны
гравитации. Не приведет ли это к тому, что будут созданы
устройства антигравитации.
Наука в СГМУ
• Здоровье современного человека тоже зависит от успехов науки. Стоит сказать, что в этом
отношении АГМИ- СГМУ имеет хорошие традиции и возможности ,например, в нашем Вузе учился
академик Н.М. Амосов, который на втором курсе задумался об искусственном механическом
сердце. В нашем Вузе в качестве зав. каф. физики преподавал с 1935 по 1939 год доктор физикоматематических наук, профессор В. Е. Лошкарев, известный ученый, который внес большой вклад
развитие физики полупроводников и сыграл большую роль в развитии отечественной электроники.
В СГМУ работал проф. Г.А. Орлов, который один из первых стал внедрять лапароскопию - методы
диагностики и
малоинвазивные методы операций, одним из первых использовал методы
инфракрасной термографии (тепловизор) для диагностики и лечения. В настоящее время есть
предпосылки развития регенеративной медицины: использования стволовых клеток. Лаборатория
клеточных культур. Доцент М.Я. Спивак предложил лекарство от рака. Перспективно
использование целебных свойств морских водорослей. Первая лаборатория по Акклиматизации
человека на Севере, также впервые была образована у нас в ВУЗЕ.
Компьютер и человек
• Наша беседа связана с обсуждения и сравнения некоторых общих принципов работы
организма человека и компьютера. О том , что развитие науки в направлении моделирования
функций головного
мозга может
привезти к созданию искусственного разума,
превосходящего возможности человека, моделированию интеллекта отдельной личности и
новым представлениям о том, что такое живой организм. Будут созданы новые приборы
контролирующие здоровье человека.
• Здесь мы можем сослаться опять же на работы нашего выпускника академика Н.М. Амосова.
Он был известным хирургом и одновременно возглавлял институт кибернетики в Киеве.
Именно он одним из первых стал говорить о этих глобальных перспективах кибернетики.
• Однако прежде чем конструировать искусственный разум, нужно представлять как работает
организм человека, что общего и в чем различие между современными компьютерами и
принципами работы систем организма человека.
• Изучением организма человека занимаются различные науки . Анатомия, гистология - это
строение человека, а физиология, молекулярная физиология, биохимия это – именно функция.
• Знания о компьютере студенты получают на физике , информатике.
Компьютер:
• Центральный процессор несомненно основной цент
любого современного
компьютера, представляющий собой очень небольшой кремниевый кристалл,
содержащий огромное количество (несколько миллионов) транзисторов.
• Транзисторы представляют собой миниатюрные электронные переключатели.
Из них, как из кирпичиков, строится процессор — «мозг» компьютера.
• Транзисторы являются основой практически всех современных микросхем.
Из транзисторов можно собрать логические элементы, которые реализуют
операции логического отрицания, логического умножения и логического сложения.
• Как и обычный электрический выключатель, транзистор может находиться двух
состояниях — «включено» и «выключено». Такое «двоичное» поведение
транзистора используется при обработке информации в компьютере.
• Таким образом в компьютере именно транзистор генерирует последовательность
импульсов, которые могут нести информацию.
Как выглядит компьютер?
Все это можно представить в виде такой схемы:
Общий вид фрагмента компьютерной материнской платы и организации
коммуникационных связей.
Организм человека
• Если, так же схематично подойти к организму человека, то переработка и
хранение информации в нем осуществляется нервной системой (ЦНС).
Центральную роль играет головной мозг (как бы процессор). Состоящий
примерно из 15 миллиардов клеток. Программа работы мозга и память
также находится в головном мозгу. Выполняются и все остальные
принципы фон Неймана. Работа мозга в целом связана с простейшими
свойствами нервных клеток и нервных центров.
• Мозг состоит из нервных клеток, выполняющих функцию транзисторов.
Нервные волокна связывают между собой отдельные клетки и нервные
центры.
• Передача информации происходит с помощью серии импульсов. А
нервная клетка («транзистор») , которая генерирует импульсы может
находится в трех состояниях: возбуждения, торможения и покоя.
Нервная система человека
Человек и компьютер?
Устройствами ввода у человека являются органы чувств:
обоняние, зрение, слух, вкусовой и вестибулярный
анализаторы, а также десятки миллиардов рецепторов
расположенных в коже и внутренних органах, а
устройствами вывода являются – двигательные центры
нервной системы (двигательные центры спинного мозга,
мотонейроны вегетативной нервной системы -ВНД),
которые отдают команду мышцам конечностей,
туловища, голосовым мышцам, гладкой мускулатуре.
Основные части нервной системы человека
В целом можно сделать вывод:
очень много сходства
• Как
видно,
принципиальные
схемы,
связанные с обработкой информации, во
многом одинаковы.
• В связи с этим
вполне адекватна
представленная схема:
Общая функциональная схема человека
Клетки, способные генерировать импульсы:
нервной , мышечной, железистой ткани
• Возникают и вопросы: в чем же по
определению принципиальное отличие
компьютера от человека?
• Ответ находим в Интернете.
• Что такое компьютер?.
Что такое компьютер?
Компьютер (англ. computer — вычислитель)
представляет собой программируемое электронное
устройство, способное обрабатывать данные
и производить вычисления, а также выполнять
другие задачи манипулирования символами.
Человек?
• Можно сказать, что всеми этими свойствами
компьютера обладает и мозг человека, т.е. он
способен обрабатывать данные, производить
вычисления и манипулировать символами.
• Поэтому вполне уместна схема из Интернета
показывающая тесную взаимосвязь мозга человека
и ЭВМ компьютера:
Есть в Интернете такое мнение:
Является ли это принципиальным отличием? На
наш взгляд нет!
• Дело в том, что человек «своими действиями» управляет тоже в
соответствии с наследственной программой, врожденными инстинктами
и приобретенными условными рефлексами (определенным опытом)
которые формируется тоже в соответствии с заложенной наследственной
программой и закреплённой в памяти.
• Более того еще в 1863 году физиолог М.И. Сеченов в своей работе
«Рефлексы головного мозга» утверждал, что вся психическая
деятельность человека связана с рефлексами. Рефлексы- это врожденные
и приобретенные программы . В основном это наследственные
программы и программы выработанные в процессе жизнедеятельности.
Рефлексы бывают простые и сложные.
Иван Михайлович Сеченов (1829-1905) — российский
ученый
и
мыслитель-материалист,
создатель
физиологической школы, член-корреспондент (1869),
почетный член (1904) Петербургской АН.
В классическом труде «Рефлексы головного мозга» (1863) Иван Сеченов
обосновал рефлекторную природу сознательной и бессознательной
деятельности, показал, что в основе психических явлений лежат
физиологические процессы, которые могут быть изучены объективными
методами. Открыл явления центрального торможения, суммации в
нервной системе, установил наличие ритмических биоэлектрических
процессов в центральной нервной системе, обосновал значение процессов
обмена веществ в осуществлении возбуждения.
В связи с этим достаточно адекватно выглядят
следующие схемы и рисунки взятые нами также
из Интернета.
Вопрос: Да, пока компьютер в зависимости от
обстановки сам не вырабатывает программы,
но вероятно это временное затруднение ??
В чем принципиальные отличие
компьютера от мозга человека
Основу компьютеров образует аппаратура, созданная с
использованием электронных и электромеханических
элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит
в выполнении программ заранее заданных, четко определённых
последовательностей арифметических, логических и других
операций. Компьютеры работают с очень высокой скоростью,
составляющей миллионы — сотни миллионов операций в секунду.
• Таким образом отличие в том, что компьютер состоит из
электромеханических элементов и устройств , а мозг человека из
биологических клеток.
Таким образом отличие в материальной основе:
компьютеры это кристаллы, металл, сплавы.
А мозг человека – это клетки: органические
структуры из молекул белков, жиров, углеводов.
Вопрос!! Всегда ли важно, чтоб живой организм
состоял из живых клеток, а не из другого
материала?? Важна информация!!!
В чем преимущества компьютера?
• Компьютеры работают с очень высокой скоростью,
составляющей миллионы — сотни миллионов операций в
секунду.
• Неограниченные объемы оперативной и долговременной
памяти.
• Очень быстрая загрузка информации. Базу данных
школьного курса, института (учебники) можно загрузить
в память компьютера за несколько часов.
• В преимуществах компьютера мы видим недостатки
нашей нервной системы (ЦНС).
С чем связаны недостатки нервной
системы человека в сравнении с
компьютером???
1. Сложность работы нервной клетки .
2. Сбои в ее работе возникают при воздействии из внешней
и внутренней среды, они уязвимы вирусами.
5. Клеточные структуры с большим трудом поддается
ремонту.
6. Недостаточно надежная память, она ограничена по объему
и невысокая точность (слабое звено)
7. С этим связан длительный срок обучения, низкая скорость
перемещения информации в долговременную память.
Отличие компьютера от человека
• Принципиальное отличие компьютера от мозга человека связано с
тем, что в одном случае сигнал (бит информации) генерируется
транзисторами, которые
представляет собой миниатюрные
электронные переключатели. Из них, как из кирпичиков и строится
процессор — «мозг» компьютера.
• А в организме этот импульс генерируется мембраной
клеток
возбудимых тканей – клетками нервной, мышечной и железистой
ткани.
• Генерация импульса в возбудимой клетке, способ передачи
информации –это сложный физиологический процесс, который
изучается в важном разделе физиологии, который называется
электрофизиология
Рассмотрим как работает возбудимая
клетка?
Эти вопросы изучаются в СГМУ на кафедре
физики и затем
на кафедре
нормальной
физиологии. Работа клеток возбудимых тканей
ассоциируется с основными свойствами живого:
раздражимостью, возбудимостью, проводимостью.
• Свойства этих клеток изучают в разделе
электрофизиология.
•
Что исследует
электрофизиология?
• Как возникает импульс в животной клетке?
• Как передается информация в нервном центре?
• Основные структуры нервной системы человека:
А) головной мозг,
Б) соматическая нервная система
Г) автономная нервная система
• Изучение электрофизиологии начинается с истории ее развития, а она
начинается с опытов итальянского ученого физика и физиолога Луиджи
Гальвани, (1737-1798) который утверждал, что электричество образуется
в самих тканях организма : мышцах , спинном мозге.. Подтверждая это
он показал, что если соединить металлическим проводником ( медь +
железо) спинной мозг лягушки с мышцей лапки, то это вызывает ее
сокращение.. Истина рождалась в споре. Другой итальянский физик и
физиолог А. Вольта (1745-1827) был оппонентом Гальвани и опровергал
его заключения, показав, что сокращение мышц лягушки связано с
возникновением разности потенциалов при соприкосновении металловмеди и железа. В свою очередь Гальвани не согласился с Вольтом и
используя нервно-мышечный препарат показал, что электрический заряд
можно обнаружить на границе поврежденной мышцы, набрасывая нерв
на мышцу. Этот спор двух ученых привлек всеобщее внимание, что и
было началом углубленных исследований этого вопроса другими
учеными.
Лаборатория Гальвани
Л. Гальвани
А. Вольта
В 1791 году Гальвани опубликовал результаты своих исследований в
знаменитом «Трактате о силах электричества при мышечном движении»,
получившем широкую известность.
Опыт Е. Dubois-Reymond
• В дальнейшем 1848 году Дюбуа-Реймон, используя струнный
гальванометр, действительно показал, что поврежденный участок
мышцы несет отрицательный заряд, а неповрежденный участок—
положительный..
• Таким образом Гальвани оказался прав, но и Вольта тоже сделал
ряд гениальных открытий (вольтов столб,
гальванический
элемент).
• Когда было показано, что наружная поверхность мышцы
заряжена положительно по отношению к ее внутреннему
содержимому, то естественно возникал и вопрос: почему?
Некоторые вехи электрофизиологии
1771 - Л. Гальвани (L. Gahiani, Италия) в «Трактате о силах электричества при мышечном движении»
доказал существование так называемого животного электричества.
1840 - К. Маттеучи (К. Matteuci, Италия) получил первое доказательство электрической природы
нервного импульса. В 1845 г. он применил нервно-мышечный препарат в качестве чувствительного
биологического индикатора существования токов в других сокращающихся мышцах.
1848 - Э. Дюбуа-Реймбн (Е. Dubois-Reymond, Германия) разработал методы раздражения ткани
(индукционная катушка) и регистрации ответов (гальванометр), доказал существование потенциала
покоя и потенциала действия.
1850 - Г. Гельмгольц (Н. Helmholtz, Германия) измерил скорость распространения нервного импульса по
нерву лягушки, а в 1867-1871 гг. вместе с русским ученым Н. Бакстом произвел это измерение у
человека.
1851 - Э. Пфлюгер (Е. Pfluger, Германия) показал, что усиление раздражения рецепторов вызывает
изменение рефлекторных ответов — иррадиацию возбуждения в нервных центрах.
1859 - Э. Пфлюгер открыл закономерности действия постоянного тока на нерв и мышцу, что положило
начало учению о физиологическом электротоне.
1862 - И. М. Сеченов (Россия) открыл явление центрального торможения.
1865 - О. Дейтерс (О. Deiters, Германия) описал дендриты и аксоны нервных клеток.
1883 - Н. Е. Введенский (Россия) доказал колебательную природу возбуждения в нерве.
В 1884 г. с помощью телефонного аппарата прослушал возбуждение в нерве. Ввел
понятие лабильности возбудимой ткани.
1883 - Б. Ф. Верйго (Россия) установил закономерность изменения возбудимости при
длительном действии постоянного тока (катода) на возбудимую ткань (католическая
депрессия Верйго).
1891 - Г. Вальдейер (Н. Waldeyer, Германия) подтвердил применимость клеточной
теории к нервной системе, предложил назвать нервную клетку «нейрон».
1895 - А. Ф. Самойлов (Россия) экспериментально доказал гуморальную природу
центрального торможения.
1896 - В. Ю. Чаговец (Россия) предложил первую ионную теорию биоэлектрических
явлений. Обосновал теорию раздражающего действия электрического тока.
1921 - В. ЭЙНТХОВЕН, голландскому физиологу, за прибор для регистрации
электрической активности сердца (ЭКГ) была присуждена Нобелевская премия.
1963 - А. Ходжкину и А. Хаксли вместе с Джоном Эклсом была присуждена
Нобелевская премия по физиологии и медицине за изучение процессов генерации и
передачи нервных импульсов.
Методы изучения
• Успехи в изучении биоэлектрических
явлений
были
тесно
связаны
с
усовершенствованием техники регистрации
быстрых
колебаний
электрического
потенциала: струнные, шлейфные и
катодные осциллографы, а также методов
отведения электрических потенциалов
от одиночных возбудимых клеток.
• Тогда удалось обнаружить, что разность
потенциалов наблюдается не только
между наружной и внутренней частью
мышцы, но и между наружной и
внутренней частью мышечной, нервной
и железистой клетки!!
Почему это происходит ?
Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть мембрану этих клеток
Мембрана возбудимых клеток состоит из двойного слоя фосфолипидов и в нем содержатся белковые
структуры, которые выполняют роль каналов и насосов, предназначенных для перемещения
различных молекул и ионов. Как было установлено в исследованиях для возникновения разности
потенциалов особенно важное значение имеет распределение ионы натрия , калия, кальция а также
анионов хлора между наружной и внутренней мембраной клетки.
В таблице показано распределение этих ионов между наружной и внутренней
мембраны клетки , т.е. снаружи и в самой клетке. Ионов натрия больше снаружи ,
а ионов калия – внутри. Отрицательный заряд внутри за счет ионов хлора. В
состоянии покоя клетка снаружи имеет положительный заряд , а внутри
отрицательный.
ионы
[Сin],
mM
Снаружи
[Сout],
mM
Внутри
Проницаемость
мембраны
К+
12
120-145
0,5
N a+
120-150
4-5
0,5
Cl-
4-9
120-125
0,45
Ca++
0,0001
2,5
• Ионы перемещаются через мембрану благодаря электрохимическому
градиенту по обе стороны мембраны
Однако не так все просто. В состоянии покоя проницаемость каналов для
ионов калия значительно выше, чем всех других и именно ионы калия
окончательно и определяют потенциал возбудимых клеток и на уровне 60-90 млВ)
В формирование динамического потенциала покоя принимают активное участие и мембранные
насосы, которые с затратой энергии АТФ за каждый цикл перемещают два иона калия внутрь клетки
и три иона натрия из клетки. Это исходное состояние возбудимой клетки в состоянии покоя.
При раздражении клетки состояние ее резко меняется. Открываются натриевые каналы и поток их
устремляется внутрь клетки!!!. Заряд мембраны резко меняется и снаружи она становится
заряженной
отрицательно
,
а
внутри
положительна.
1.Таким образом и возникает импульс, который может распространятся от одной клетки к другой.
2.Таким образом, разность потенциалов покоя
в клетке
связана с перемещением
ионов
в
основном
ионов
К+.
А — поляризация мембраны за счет
деятельности Nа+, К+ -помпы; / — внешняя
среда, // — мембрана, III — содержимое
клетки; Б — схема регистрации мембранного
потенциала: / — электрод внутри волокна,
2 — поверхностный электрод;
В — графическое изображение
мембранного потенциала
Таким образом:
1.Потенциал действия (импульс) возникает при раздражении
клетки (электрическим, химическим, механическим и др.
способом) , которое превышает пороговый уровень.
2.Реакция
клеток
возбудимых
тканей
на
раздражение
сопровождается
ее
возбуждением и
изменением заряда
мембраны. Мембрана клетки снаружи становится заряженной
отрицательно, а внутри положительно.
3.Эти изменения связаны с резким изменением проницаемости
натриевых, селективных каналов и перемещением ионов натрия
внутрь клетки.
4.Это явление занимает несколько миллисекунд и поэтому
импульсы не могут следовать друг за другом непрерывно.
Сопоставление развития потенциала действия
(А) с изменениями проницаемости мембраны
(Б) (по К. Кулланде, 1968): I — нарушение
деятельности Nа+, К+ -помпы, изменение
проницаемости мембраны, вхождение ионов
Nа внутрь клетки и изменение заряда
мембраны (деполяризация): II - выход ионов К
наружу (реполяризация); III - возобновление
деятельности Nа+, К+ -помпы
Потенциал действия – быстрые
колебания трансмембранной
разности потенциалов,
обусловленные изменением ионной
проницаемости мембраны,
протекающие в виде нескольких
фаз:
•
•
•
•
локальный ответ
деполяризация
реполяризация
следовые потенциалы (следовая
деполяризация, следовая
гиперполяризация)
Таким образом, возбудимую клетку можно
рассматривать
своеобразным
триггерным
устройством, запускающим их специфическую
биоэлектрическую
активность
:
генерацию
нервного импульса, который может передавать
информацию, вызывать
сокращение мышцы,
влиять на состояние соседних клеток, изменять их
активность.
Сопоставление одиночного возбуждения с фазами
возбудимости
а - мембранный потенциал (исходная
возбудимость),
б - локальный ответ, или ВПСП
(повышенная
возбудимость),
в - потенциал действия (абсолютная и
относительная
рефрактерность),
г
следовая
деполяризация
(супернормальная
возбудимость),
д - следовая гиперполяризация
(субнормальная возбудимость)
Этапы распространения возбуждения по аксону нервной
клетки (А, Б, В) (по Б. Катцу и Е. Жукову, 1970)
Нейрон и его компоненты. А — нервная клетка, аксон,
мышца; Б — строение нервного волокна
Передача возбуждения от нервной клетки передается по аксону,
который заканчивается синапсом. Синаптические процессы в
невозбужденном и возбужденном синапсах (по Л. Щельцыну,
1980): (А — ацетилхолин, Хэ — холинэстераза)
• Таким образом, в самых общих чертах мы рассмотрели
возникновение импульса в клетке возбудимых тканей.
Эта клетка, генерирует импульсы, используемые для
передачи информации в организме.
• Нужно сказать, что в организме существуют различные
модификации этих клеток, которые генерируют импульсы
(потенциалы действия) с различными характеристиками.
• На следующем слайде показаны потенциал действия
поперечно- полосатой и сердечной мышцы.
Далее познакомится с функцией
нервной системы человека.
Некоторыми общими принципами
При изучении центральной нервной
системы (ЦНС) мы выделяем в частности
следующие разделы
1.Значение функции ЦНС в регуляции функций организма;
2. Нейрон как структурная единица ЦНС его свойства и
функция;
3.Свойства нервных центров;
4.Соматическая и вегетативная системы ЦНС их общее
строение;
5. Основные структуры спинного и головного мозга.
Основоположники отечественной школы физиологов
И.М. Сеченов, И.П. Павлов
Функции центральной нервной
системы.
• Организм
человека
представляет
собой
сложную
высокоорганизованную
систему,
состоящую
из
функционально связанных между собой клеток, тканей,
органов и их систем.
• Эту взаимосвязь (интеграцию) функций, их согласованное
функционирование обеспечивает центральная нервная
система (ЦНС). ЦНС регулирует все процессы, протекающие
в организме, поэтому с ее помощью происходят наиболее
адекватные изменения работы различных органов,
направленные на обеспечение той или иной его деятельности
Главный принцип работы ЦНС
рефлекторный
Этот принцип был декларирован в трудах в трудах
Р.Декарта, Прохазки, И.М. Сеченова, И.П. Павлова.
В ответ на раздражение в ЦНС формируется
ответная реакция в соответствии с врожденными
программами ( врожденными рефлексами),а также
выработанными
условными
рефлексами
(
программами, которые вырабатываются
в
зависимости от обстановки и окружающей среды).
На мой взгляд, именно вырабатывать эти новые
программы, обеспечивающих приспособление
организма к новым условиям, компьютеры умеют
невполной мере.
ЦНС Подразделяется:
1. Головной мозг: кора мозга, подкорковые центры, центры ствола
мозга, мозжечок, высшие центры вегетативной нервной системы.
• Ствол мозга, мозжечок :соматическая нервная система, центры
статических и статокинетических рефлексов, связанные с регуляцией
деятельности мышц.
2.Спинной мозг: чувствительные и двигательные центры соматической
и вегетативной нервной системы, восходящие и нисходящие пути.
3. Узлы , центры и ганглии вегетативной нервной системы,
находящиеся за пределами головного и спинного мозга.
• Периферические
центры вегетативной нервной системы
(симпатическая и парасимпатическая ее части), обеспечивающие
регуляцию внутренних органов.
Отделы вегетативной нервной
системы
К сожалению, у нас нет возможности остановиться
подробно на всех отделах ЦНС. Изучение строения и
функции ЦНС в мед. университете проходит с первого по
шестой курс: на
кафедрах физики, физиологии,
патофизиологии, на всех клинических кафедрах и
особенно на кафедре нервных болезней,
кафедрах
психологии, психиатрии. Все заболевания, все функции
организма связаны с нервной системой.
Свойства нервной системы зависят наследственности,
возраста, пола, профессии. С нарушением ее функций
связывают преждевременное старение организма.
Человек = компьютер?
Если продолжать сравнение ЦНС с компьютером, то можно сказать,
что в организме можно выделить несколько относительно
самостоятельных компьютеров, программное обеспечение которых
несколько различается .
Головной мозг –это процессор и безусловно центральный сервер,
куда поступает вся основная информация.
Отделы вегетативной нервной системы (симпатической и
парасимпатической)- это два мощных относительно
самостоятельных периферических компьютера связанных с
регуляцией работы внутренних органов.
Наконец некоторые органы (сердце, желудочный тракт) имеют еще
свою собственную системы регуляции. Это подобие индивидуальных
девайсов и гаджетов.
Головной мозг, как основной сервер имеет различные отделы, связанные с функциями организма,
поражение их сопровождается нарушением движения, чувствительности речи, слуха. Они
возникают часто в результате инсульта, кровоизлияния.
• Сложность работы ЦНС еще и в том, что она тесно
связана с работой системы желез внутренней секреции.
• Железы внутренней секреции выделяют гормоны,
которые настраивают ЦНС на тот или иной режим
работы. Такие гормоны как адреналин во многих
случаях ускоряют процессы в ЦНС, а например
ГАМК, глицин, наоборот тормозят, причем таких
веществ десятки в том числе и поступающих в
организм из внешней среды.
• Например, такие хорошо известные простейшие
вещества, такие как алкоголь и никотин.
И на самом деле нужно говорить о нейроэндокринной системе регуляции организма
Никотин
• Никотин попадает в мозг через 7 секунд после затяжки , что
проявляется головокружением и ослаблением памяти .
Компоненты табака тормозят центры головного мозга и вызывают
расслабление. Привыкнув к
сигарете человек испытывает
постоянную необходимость в курении. Возникновение и
прекращение стресса, связано с сигаретой, быстро становится
условным рефлексом от которого трудно избавиться. Между тем,
табак содержит канцерогенные вещества. Вызывает рак легкого.
Патологические состояния связанные с
поражением нервной системы
Память
• Все же наиболее слабым звеном в работе мозга по сравнению с
компьютером –это функция запоминания и
использование ее
ресурсов ( воспоминание). Недостаточно хорошая память – это годы
учебы. Умный человек как правило тот, кто много знает. (например
Вассерман).
• В связи с этим вызывают интерес молекулярные механизмы
памяти, но они изучены еще недостаточно.
• Каков общий объем, который может запомнить мозг человека??.
Ответы очень приблизительные.
• С учетом количества нейронов нейробиологи общий объем памяти
оценивают на уровне от 10 до 100 терабайт. Мозг насчитывает около
100 миллиардов нейронов, и каждый нейрон может иметь до 1000
связей, что около 100 терабайт. Но на самом деле она видимо гораздо
К сожалению, механизмы памяти изучены не в полной мере. Установлена роль при
запоминании синапсов и числа -контактов между нейронами. Особо важную роль
играют изменения в синапсах при запоминании.
Их количество увеличивается при запоминании, установлена роль молекул ДНК и РНК.
Установлено, что долговременная память человека связана с гипокампом.
Необходимость повторения для запоминания говорит о рефлекторных механизмах
памяти, роли ассоциативных связей. В запоминании принимает участие правое и левое
полушарие мозга.
Компьютеры и человек!
• Совершенно очевидно, что дальнейшее развитие
человека невозможно без компьютеров, роботов,
электроники.
• Вычислительные системы и информационные
технологии будут находить все более широкое
применение
в
самых
разных
областях
человеческого бытия – в науке и технике, в
образовании и культуре, в производстве, на
транспорте и в сфере обслуживания.
Человек + компьютер
• Некоторые японские фирмы объявили программу создания
компьютерных систем, которое должны базироваться на
использовании искусственного интеллекта, экспертных
систем и естественного языка общения.
• Ожидается широкое использование компьютерных
устройств в медицине для контроля функций организма,
особенно сердечно- сосудистой системы. Уже разработаны
роботы выполняющие с участием врача
сложные
операции (да винчи). Все это с учетом использования
нанотехнологий расширит возможности врача.
Актуальность проблемы:
• Однако развитие этих технологий несет в себе немало
опасностей.
• На наш взгляд очень важно оптимальное взаимоотношение главного
компьютера (мозга) человека и компьютеров (девайсов). Поскольку
преимущества в памяти компьютеров
очевидны , то их
использование в среде учеников школ и студентов в институтах
носит
массовый
характер.
Проблемы
запоминания
перекладываются на ноутбуки и девайсы (Самсунги, Леновы и
др.).
• Поскольку память человека как и мышление развивается в
процессе тренировки и повторения, то большая опасность в
атрофии этих свойств у человека: студентов и школьников. Что
и наблюдается!
Компьютерные болезни
• Наши исследования проведенные в школах показали, что массовое
увлечение компьютерными играми школьников старших классов
влечет за собой уменьшение интереса к занятиям спортом. Между тем
физическая нагрузка организму совершенное необходима для его
развития и поддержания здоровья.
• Наблюдается также определенные неврозоподобные заболевания –
фобии, зависимость человек от компьютера. Забыв свой мобильник
человек впадает в панику, испытывает чувство беспокойства.
• Человек уже не может обходится без своего девайса: есть потребность
часами слушать музыку, наблюдается патологическая привязанность
к компьютерным играм, запоминание перекладывается на память
компьютера. Все эти моменты необходимо учитывать. За рубежом уже
продаются куклы, манекены с которыми можно дружить.
Компьютерные няни.
Рекомендуемая литература
1. Наточин Ю.В. И Ткачук В.А. Современный курс классической
физиологии И-во: «Геотар-Медиа», Москва, 2008 383 С
2.Пащенко В.П. Статьи: «Вы хотели бы воскреснуть? Хотя бы в
компьютере»; «Бессмертие в компьютере» В кн.: Север и человек»,
Архангельск 2013 стр. 200-207
3.http://shumilov.kiev.ua/kniga-mozg/Информационная ёмкость мозга
человека.
4.Емкость мозга человека Форумkak2z.ruindex.php?topic=101386.0
Спасибо за внимание