Почему в нейлоновой рубашке жара переносится значительно тяжелее чем в хлопчатобумажной одежде
Ситуационные задачи. 1. При подготовке собаки или кошки к участию в выставке некоторые хозяева содержат ее на холоде и при этом кормят жирной пищей
1. При подготовке собаки или кошки к участию в выставке некоторые хозяева содержат ее на холоде и при этом кормят жирной пищей. Зачем это делают?
2.Экспериментальное оперативное вмешательство привело к тому, что существенно снизилась способность животного поддерживать изотермию в условиях низкой температуры. Какова возможная локализация оперативного вмешательства?
3.Температура воздуха +38оС. На пляже люди борются с перегреванием разными способами: один лежит, свернувшись калачиком, другой находится в воде при той же температуре, третий завернулся в мокрую простыню, четвертый стоит. Какой способ наиболее эффективный?
4.Почему при одной и той же температуре воздуха мы больше зябнем в слякотную погоду, чем в сухую?
5. Что общего между ушами кролика, хвостом крысы и рогами козла?
6. Всегда ли увеличение количества выделяющегося пота приводит к увеличению теплоотдачи?
8. Почему человек, находящийся на морозе в состоянии алкогольного опьянения, особенно подвержен угрозе замерзания?
9. Минимальные размеры тела известных гомойотермных животных около 2 см. Несколько лет назад в Италии был обнаружен вид мышей меньшего размера. Доставка этих мышей из ловушек в лабораторию занимала 2-3 часа, и за это время многие животные погибли. В чем причина?
10. Почему в нейлоновой рубашке жара переносится значительно тяже, чем в хлопчатобумажной?
11. У многих животных, в отличие от человека, при действии высокой температуры среды температура тела повышается до весьма значительного уровня (у некоторых антилоп до 46оС) и затем стабилизируется на этом уровне. Попытайтесь объяснить физиологический смысл такой реакции.
12. Если человек вынужден работать при высокой температуре среды и стопроцентной влажности воздуха, то в этих условиях все механизмы терморегуляции оказываются неэффективными. Если работа достаточно продолжительная, может наступить опасное для жизни перегревание. Как помочь системе терморегуляции искусственным путем? Использование защитных костюмов исключается.
Эталоны ответов:
1. На холоде увеличиваются теплопотери, а жир обладает наибольшей теплотворной способностью, следовательно, жировая диета увеличивает теплопродукцию. Одновременно при действии холода происходит усиленное отрастание шерсти.
4. Влажный воздух содержит пары воды и поэтому более теплопроводен по сравнению с сухим, поэтому во влажной среде отдача тепла идет быстрее, чем в сухой.
5. Все они выполняют физиологическую функцию как органы теплоотдачи.
6. Охлаждающий эффект дает не выделение пота, а его испарение. Если пот выделяется очень обильно, он стекает о коже, не успевая испариться.
7. Теплопроводность воды выше, чем воздуха, поэтому охлаждающая способность воды больше. При воздействии холода обмен веществ (теплопродукция) компенсаторно увеличивается. Это увеличение будет более значительным при воздействии холодной воды.
8. Алкоголь вызывает расширение сосудов кожи, что создает субъективное ощущение тепла, несмотря на действие холода. Потому пьяный человек распахивает шубу, его теплоотдача резко усиливается, но ощущение тепла сохраняется. Таким образом, алкоголь извращает обратную связь в системе терморегуляции.
9. Размеры тела связаны с теплоотдачей, поскольку она происходит с поверхности тела. Чем меньше размеры тела, тем большая поверхность приходится на единицу массы. Поэтому, при прочих равных условиях, быстрее остывает тело малого размера. Поэтому маленькие животные потребляют много пищи на единицу своего веса, что необходимо для компенсации больших теплопотерь. Мыши, о которых идет речь в задаче, не получая пищи в течение даже короткого времени, погибали от переохлаждения.
10. Нейлоновая ткань очень плохо пропускает воздух и водяные пары, поэтому под-одежный слой воздуха быстро нагревается до температуры тела. Выделяющийся пот испаряется в то же пространство, и оно быстро насыщается водяными арами, что препятствует дальнейшему испарению пота. Все это нарушает теплоотдачу конвекцией и испарением.
11. Если температура тела выше температуры среды, то становится возможной теплоотдача радиацией и конвекцией, и тогда экономится вода, которую организм теряет с потом или слюной. В условиях пустыни это важно. Следует отметить, что у таких животных имеются специальные механизмы, способствующие охлаждению крови, поступающей в мозг.
12. Проще всего обеспечить искусственное испарение жидкости. Для этого нужно все время смачивать одежду рабочего водой и обдувать его струей сухого воздуха.
а) – гидролиз пищевых веществ
б) + участие в гемопоэзе, экскреторная функция
в) – всасывание конечных продуктов гидролиза
г) – моторная функция
195) В каком состоянии находится жир в материнском молоке, и какое это имеет значение для его переваривания?
а) + в эмульгированном состоянии, что ускоряет действие липазы
б) – в гидролизированном, что повышает его усвоение
в) – в эмульгированном состоянии, что ускоряет действие амилазы
196) Какие процессы преимущественно происходят в толстой кишке?
а) + интенсивное всасывание воды, формирование каловых масс, синтез витаминов
б) – высокая степень гидролиза пищевых веществ
в) – интенсивное мембранное пищеварение
г) – секреция соляной кислоты
д) – гидролиз белков, жиров и углеводов
197) Какие из приведенных ферментов поджелудочной железы не принимают участия в гидролизе белков?
а) – карбоксипептидаза А
д) – карбоксипептидаза В
198) Что вырабатывают париетальные (обкладочные) клетки слизистой оболочки желудка?
г) + соляную кислоту
199) Какое влияние на панкреатическую секрецию окажет раздражение симпатических волокон, иннервирующих поджелудочную железу?
а) – повышение секреции
б) + снижение секреции
в) – симпатические волокна не влияют на панкреатическую секрецию
200) Протеолитические ферменты секрета желудка в щелочной среде…
в) – не изменяют свои свойства
ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ. ТЕРМОРЕГУЛЯЦИЯ
201) Положительный азотистый баланс наблюдается…..
б) + у тренирующихся спортсменов
202) Оперативное вмешательство привело к снижению способности животного поддерживать изотермию при низкой температуре потому, что…
а) – поврежден гипофиз
б) – нарушена деятельность ядер передней группы гипоталамуса
в) – поврежден эпифиз
г) + повреждены ядра задней группы гипоталамуса
203) Почему при одной и той же температуре воздуха человек больше зябнет в «слякотную» погоду, чем в сухую?
а) – ухудшается испарение жидкости
б) + повышается теплопроводимость воздуха
в) – усиливается испарение жидкости
204) При каких условиях усиление потоотделения не приводит к увеличению теплоотдачи?
а) – при образовании высококонцентрированного пота
б) – при очень низкой влажности
в) + при очень высокой влажности
205) В нейлоновой рубашке жара переносится значительно тяжелее, чем в хлопчатобумажной, так как ухудшаются условия для …
206) Где находится центр терморегуляции?
а) – в продолговатом мозге
б) – в среднем мозге
д) – в варолиевом мосту
207) Когда наблюдается отрицательный азотистый баланс?
б) – при длительных физических нагрузках
в) – в период беременности
г) + в старческом возрасте
208) Какие преобразования веществ в организме являются источником энергии?
а) – синтез веществ в клетках
б) + окисление веществ в тканях до конечных продуктов
в) – процессы всасывания питательных веществ
209) Какой способ теплоотдачи преимущественно функционирует у человека при температуре окружающей среды 400С и нормальной влажности?
д) – все ответы правильны
210) Как изменяется тонус кожных сосудов под влиянием холода?
211) Тепловой баланс – это …
а) – все ответы правильны
б) + равновесие между теплопродукцией и теплообменом
в) – равновесие между сократительным и несократительным термогенезом
212) Бурый жир обеспечивает в организме …
а) – образование энергии
в) + повышение теплопродукции
г) – мобилизацию гликогена
213) Калорический эквивалент кислорода – это …
а) – отношение выделенного СО2 к поглощенному О2
б) + количество тепла, выделяемого при потреблении 1 литра кислорода
в) – отношение поглощенного кислорода к выделенному углекислому газу
214) Величина суточного основного обмена у среднестатистического мужчины составляет …
215) У женщин основной обмен в сравнении с мужчинами …
б) + меньше на 10 – 15%
в) – больше на 10 – 15%
г) – меньше на 30 – 40%
216) Какой вид теплоотдачи функционирует в организме в условиях сауны (финская баня)?
д) – все ответы правильны
217) Какое соотношение белков, жиров и углеводов в пищевом рационе наиболее оптимально?
218) Положительный азотистый баланс наблюдается …
г) + у детей и беременных
д) – все ответы правильны
219) Холодовая дрожь – это частный случай …
а) – физической терморегуляции
в) + химической терморегуляции
г) – все ответы правильны
220) Подкожная жировая клетчатка в связи с малой теплопроводимостью жира…
а) – способствует теплоотдаче
б) + препятствует теплоотдаче
в) – не имеет отношения к теплоотдаче
г) – уменьшает теплопродукцию
221) С какой целью в клинической практике применяется гипотермия?
а) – для повышения обмена веществ головного мозга и повышения потребности этого органа в кислороде
б) – для повышения окислительных процессов организма
в) + для снижения обмена веществ в органе и его потребности в кислороде
г) – для повышения потребления организмом кислорода
222) Как называется минимальное количество белка, постоянно распадающегося в организме в состоянии покоя, пересчитанного на 1кг массы тела?
а) – коэффициент полезного действия
б) – дыхательный коэффициент
в) + коэффициент изнашивания
223) Как изменяется состояние скелетной мускулатуры под действием холода?
а) – происходит расслабление
в) – все ответы правильны
г) + возникает мышечная дрожь
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ответы к задачам по биологии 665 (Часть 4)
452. В пилорической части желудка соляная кислота не выделяется, так как в ней отсутствуют обкладочные клетки? В чем физиологический смысл этой особенности?
Ответ Интересующая нас система – пилорический отдел желудка. Какие специфические процессы протекают именно в этом отделе? Это выделение гастрина и порционный переход химуса в 12-перстную кишку. На оба этих процесса оказывает влияние соляная кислота, поступающая сюда с пищевыми массами. Бели бы соляная кислота выделялась непосредственно в пилорической области, независимо от поступления в нее химуса, то это нарушило бы нормальное протекание указанных регуляторных процессов.
453. Один из сотрудников академика И. П. Павлова обнаружил, что у собаки выделяется желудочный сок даже вне приема пищи, в «спокойном» периоде. Однако И. П. Павлов подверг эти данные сомнению. В ответ на критику сотрудник повторил опыт, но предварительно тщательно вычистил зубы, проверил содержимое карманов и надел свежевыстиранный халат. Результаты подтвердились, и Павлов согласился с ними. В чем же состояли его первоначальные возражения?
Ответ Начинаем сразу же искать возможные связи между предпринятыми сотрудником мерами и желудочной секрецией. Что могли устранить эти меры? Какие-то пищевые раздражители. Какие? Очевидно, запах пищи, остатки которой могли быть во рту, в карманах, на несвежем халате. Именно об этом подумал сначала Павлов. В действительности же сотрудник обнаружил и доказал наличие периодической «голодной» деятельности желудка.
454. Как доказать, что трипсин выделяется в неактивном состоянии (в виде трипсиногена) и лишь затем активируется?
Ответ Если трипсин активируется только в 12-перстной кишке, значит, возьмем панкреатический сок непосредственно из протока поджелудочной железы и проверим его протеолитическую активность. Она будет отсутствовать. Еще один пример физиологической целесообразности: БАВ активируется там, где оно должно проявить свою активность, и поэтому «по дороге» ничего не сможет повредить.
455. Больному рекомендована диета, содержащая повышенное количество хлеба из муки грубого помола, каш и овощей. С какой целью это сделано?
Ответ. Указанные продукты по сравнению с другими содержат большое количество клетчатки. Теперь правило АСФ. Клетчатка в организме человека не усваивается, но оказывает сильное механическое воздействие на стенки желудка и кишечника, способствуя их перистальтическим сокращениям. Следовательно, у больного могут иметь место явления атонии кишечника и необходимо усилить перистальтику.
456. В крови больного обнаружено повышенное количество билирубина. О чем это говорит?
Ответ. Билирубин – конечный продукт распада эритроцитов. Он образуется в печени и затем экскретируется с желчью и выводится через кишечник. Если этот процесс нарушен, то избыток билирубина переходит в кровь, что говорит о патологии печени.
457. В опытах на животных хирург производил пластику верхних дыхательных путей участками тонкой и толстой кишки. Пластика толстой кишкой имела ряд преимуществ. Однако при этом часто возникали серьезные осложнения с угрозой для жизни. Пришлось отказаться от использования толстой кишки. В чем состояли осложнения и с чем это было связано?
Ответ Поскольку не сказано, в чем именно состояли осложнения, то применим прямое правило и попытаемся установить их сущность, исходя из различий между системами «тонкая кишка» и «толстая кишка». Причем будем сразу же искать то различие, которое может привести к осложнениям при пластике. Конечно, дело не в особенностях кишечного сока или моторики кишки. Эти различия не являются принципиальными. А вот наличие в толстой кишке огромного количества микроорганизмов играет решающую роль. После пластики микробы могут инфицировать дыхательные пути, что представляет большую опасность.
458. Двенадцатиперстную кишку называют «гипофизом пищеварительной системы». Объясните смысл этого выражения.
Ответ Гипофиз – «дирижер» эндокринной системы. Выделяемые им гормоны управляют работой многих других желез внутренней секреции. Аналогично и в двенадцатиперстной кишке образуется множество гормонов (тканевые гормоны), которые оказывают разнообразные воздействия на работу пищеварительной и некоторых других систем.
459. Почему у многих людей позыв к дефекации возникает утром после вставания?
Ответ. В данной задаче говорится не просто «утром», а «утром после вставания». Теперь применим прямое правило АРР-ВС. Чем отличается «вставание» от «лежания»? Вертикальным положением тела. В узле пересечения у нас элементы «каловые массы» и «положение тела». При вертикальном положении скопившиеся за ночь в прямой кишке каловые массы начинают давить на нижние, наиболее чувствительные части ее ампулы, что и вызывает позыв к дефекации. А почему это бывает не всегда и не у всех людей? Возможные ответы найдите сами, используя принцип регуляции.
460. Основным ионом, который стимулирует процессы возбуждения и сокращения гладких мышц желудка, является кальций. В зависимости от скорости нарастания концентрации кальция в клетках этих мышц изменяется сила и частота волн перистальтики в желудке. Исходя из этого, как можно объяснить действие препаратов, усиливающих сократительную деятельность желудка?
Ответ Сущность ответа понятна, нужно только точно его сформулировать. Очевидно, что работать следует на микроуровне, поскольку речь идет об ионах. В условии задачи сказано, что основное значение имеет скорость нарастания концентрации кальция в мышечных клетках. Это зависит от многих факторов. Нужно постараться найти показатель, обобщающий действие этих факторов. Поразмыслив, придем к выводу, что упомянутые в условии препараты повышают пропускную способность кальциевых каналов в мембранах гладкомышечных клеток желудка.
461. Из желудка химус поступает в двенадцатиперстную кишку порциями. Физиологический смысл этого понятен, поскольку переваривание пищи в желудке также происходит постепенно, а не сразу. Важную роль в эвакуации химуса играет сфинктер привратника. Он работает по принципу «уходя, закрывайте за собой дверь». Это означает, что один и тот же фактор действует противоположным образом со стороны желудка и двенадцатиперстной кишки. Чем Вы можете подтвердить это?
Ответ Очевидно, что в ЖКТ могут действовать факторы двух типов – механические и химические. Чем больше градиент давления между желудком и 12-перстной кишкой, тем быстрее эвакуируется содержимое привратника. Следовательно, если кишка пустая, то градиент больше и эвакуация идет быстрее. Но, когда порция химуса попадает в кишку, градиент давления уменьшается и эвакуация замедляется. Понятно, что этот механизм основан на сопоставлении интенсивности раздражения механорецепторов желудка и кишки.
Из химических факторов основными являются соляная кислота и жир. Со стороны желудка они ускоряют эвакуацию, со стороны кишки – тормозят. Кроме того, при попадании их в кишку они вызывают освобождение секретина и ХКПЗ. Эти последние факторы в свою очередь стимулируют желудочную секрецию, но тормозят эвакуацию.
469. Вычислить количество выделившейся энергии, если за время опыта окислялись только углеводы, и при этом выделилось 6 литров СО2.
Ответ Очень простая задача расчетного характера. Если окислялись углеводы, то ДК равен 1. Следовательно, количество поглощенного кислорода тоже 6 л. Калорический эквивалент кислорода при ДК равном единице составляет 5,05 ккал. Умножим эту величину на 6 и получим 30,3 ккал. :
470. У молодой здоровой женщины при поступлении с пищей 120 г белка в сутки выделено с мочой за то же время 16 г азота. Какое предположение о состоянии женщины можно сделать?
Ответ16 грамм азота получаются из 100 грамм белка. А с пищей поступило 120 грамм. Если такая ретенция азота наблюдается в течение длительного времени, то это может быть связано с беременностью, когда часть белка идет на построение тела плода.
471. В ранних калориметрических опытах использовались ледяные калориметры. Они представляли собой двустенную камеру, пространство между стенками которой заполнялось льдом. В камеру помещали экспериментальное животное. В зависимости от количества выделенного тепла таяла определенная часть льда, что и учитывалось при последующих расчетах. Имеются следующие материалы – медь, железо, никель, стекло, опилки, гранит. Какой материал Вы предложите для изготовления наружной и внутренней стенок калориметра?
Ответ. Какие требования предъявляются к системе «калориметр» в условиях данного опыта? Внутренние стенки должны очень хорошо проводить тепло, чтобы быстро передавать его льду. Наружные же стенки, наоборот, должны быть возможно менее теплопроводными, чтобы изолировать лед от воздействия внешней температуры. По таблицам найдем – для внутренних стенок – медь, для наружных – опилки между стеклами.
473. Насыщенный влагой воздух при температуре тела содержит ровно вдвое больше водяных паров, чем насыщенный воздух при комнатной температуре. Исходя из этого, предположите, что происходит с выдыхаемым воздухом в дыхательных путях животных, обитающих в пустыне?
Ответ Главное в условиях пустыни – экономить воду. Для этого у пустынных животных имеется целый ряд приспособлений. В их числе и уменьшение количества водяных паров в выдыхаемом воздухе, который в дыхательных путях всегда насыщается влагой до 100 %. Теперь понятен ответ, вытекающий из условия задачи. В дыхательных путях пустынных видов животных воздух значительно охлаждается и поэтому уносит с собой меньшее количество воды
474. У животного при помощи соответствующих таблиц определили с достаточной точностью вес различных органов. Затем провели эксперимент с полным голоданием, после которого животное погибло. Двум студентам поручили определить степень истощения голодавшего животного по изменению веса его органов. Каждый студент взял для исследования по два органа. Затем один сообщил, что истощение было очень значительным, а другой, напротив, – очень незначительным. Возможны ли такие расхождения?
Ответ. Задачу можно решить без правил по аналогии с задачей № 466. В этой задаче решение происходило на микроуровне – какие вещества наиболее ценны для организма? Ответ – тканевые белки. В данной задаче ответ ищем на макроуровне – какие органы наиболее важны для организма? Ответ – сердце и мозг. При смертельном голодании вес этих органов уменьшается всего на 2-4 % В то же время мышцы и печень теряют 55 – 30 % своей массы.
475. Почему после прекращения усиленной мышечной деятельности, например, бега работа сердца и дыхание в течение некоторого времени сохраняются на повышенном уровне?
Ответ Когда человек начинает бежать, усиление работы системы «мышцы» происходит скачкообразно. Так же возрастает и образование метаболитов. Но в системах «кровообращение» и «дыхание» повышение деятельности может происходить только постепенно. Поэтому пока установится стационарное состояние в отношении поступления и расхода кислорода, часть продуктов метаболизма остается недоокисленной. Это так называемый кислородный долг. Он погашается в течение некоторого времени уже после прекращения усиленной физической работы. В течение этого периода погашения сохраняется учащенная работа сердца и дыхания, постепенно возвращающаяся к исходным значениям.
476. На испытуемом поставлено два опыта в идентичных условиях с определением расхода энергии методом непрямой калориметрии. В одном опыте учитывался дыхательный коэффициент, в другом – нет. Насколько велики будут различия данных, полученных в каждом из опытов?
Ответ В узлах пересечения в одном случае количество потребленного кислорода, величина ДК и калорический эквивалент кислорода, в другом случае ДК неизвестен и в узле пересечения отсутствует. Остается уточнить, что нам дает знание величины ДК. Дело в том, что одно и то же количество кислорода дает разное количество энергии в зависимости от того, на окисление каких веществ было израсходовано данное количество кислорода. А именно об этом и говорит величина ДК. Однако, различия калорического эквивалента кислорода даже для крайних значений ДК не очень велики, соответственно 4,70-5,05. Поэтому если условно принять величину неизвестного нам ДК за 0,85, то различия полученных в двух наших опытах данных не превысят 3-4%.
477. Как доказать, что в процессе лечения заболевания щитовидной железы произошло улучшение ее состояния?
Ответ Для этого нужно проследить за показателями, которые отражают работу железы, например, величина основного обмена, интенсивность поглощения меченого йода, определение в крови концентрации тиреотропного гормона, трииодтиронина и тироксина.
487. Одно животное периодически помещают в холодную воду, а другое в комнату с воздухом той же температуры. У кого более значительно изменится обмен веществ?
Ответ Рассмотрим различия между системами «вода» II «воздух» и выберем из них то, что может иметь отношение к системе терморегуляции. Теплопроводность воды значительно выше, чем воздуха. Поэтому и ее охлаждающая способность намного больше. При воздействии холода обмен веществ (теплопродукция) компенсаторно увеличивается. Понятно, что это увеличение будет больше при действии холодной воды.
488. Почему человек, находящийся на морозе в состоянии алкогольного опьянения, особенно подвержен угрозе замерзания?
Ответ Поскольку различия результатов известны, правило обратное. Сравним узлы пересечения системы «холод» с системами «трезвый человек» и «пьяный человек». У пьяного в узле пересечения должен появиться элемент, связанный с действием холода и имеющий отношение к системе «терморегуляция». Этот элемент – просвет сосудов. Под действием алкоголя сосуды кожи расширяются. По ним протекает увеличенное количество крови и это создает субъективное ощущение тепла несмотря на продолжающееся действие холода. Таким образом алкоголь извращает обратную связь в системе терморегуляции. Кроме того, он способствует за счет быстрого окисления образованию больших количеств тепла в организме. Из-за ослабления самоконтроля и субъективного ощущения тепла пьяный человек на морозе распахивает шубу, что еще больше способствует усилению теплоотдачи и опасному для жизни переохлаждению.
489. Почему в нейлоновой рубашке жара переносится значительно тяжелей, чем в хлопчатобумажной?
Ответ Чем отличается нейлоновая ткань от хлопчатобумажной? Она очень плохо пропускает воздух и водяные пары. В жаркую погоду пододеждный слой воздуха быстро нагревается до температуры тела. Так как этот воздух не уходит в атмосферу, градиент температуры, с наружным воздухом исчезает и прекращается теплоотдача конвекцией и радиацией. Остается испарение пота. Выделяющийся в пододеждное пространство пот быстро полностью насыщает находящийся в нем воздух, потому что водяные пары также не проходят через нейлоновую ткань. В результате пот перестает испаряться и только стекает по коже. Механизмы теплоотдачи перестают работать и может наступить перегревание организма.
490. У людей, адаптированных к тепловым воздействиям, в поте увеличивается количество жирных кислот. В чем состоит приспособительное значение этого сдвига, который является примером биохимической адаптации.
Ответ Охлаждающее действие пота связано с его испарением с кожи. Следовательно, чем больше пота успевает испариться за единицу времени, тем эффективней теплоотдача. Как же влияют1 жирные кислоты на испарение? Как известно, они понижают поверхностное натяжение. Благодаря этому капли пота лучше растекаются по коже и быстрее испаряются.
491. Почему в жаркую погоду ветер приятен, а в холодную наоборот?
Ответ. В чем сущность действия ветра? Он сдувает прогретый слой воздуха, непосредственно соприкасающийся с кожей. На смену этому слою приходит более холодный. В жару это оказывает освежающее действие, а при низкой температуре способствует дополнительному охлаждению.
492. Как доказать, что гипоталамические центры терморегуляции реагируют на комплексный сигнал, а именно: и на температуру крови, притекающей к гипоталамусу, и на температуру кожи?
Ответ Сущность вопроса в том, что реакция нейронов гипоталамуса на температуру крови зависит не только от этой температуры, как таковой, но и от температуры кожи в данный момент. Для доказательства этого нагревают до определенной температуры область гипоталамуса, в которой находятся центры терморегуляции, регистрируют их электрическую активность и затем изменяют температуру кожи. При этом наблюдаются изменения электрической активности нейронов гипоталамуса при одной и той же температуре крови, но разной температуре кожи
493. В состоянии клинической смерти через 5-6 минут происходит гибель клеток КБП. Поэтому реанимацию необходимо начинать буквально в первые же секунды после наступления клинической смерти. Каким образом можно продлить продолжительность периода обратимой клинической смерти?
Ответ Почему погибают нейроны мозга, в первую очередь КБП вскоре после наступления клинической смерти? Главная причина – аноксия, отсутствие кислорода, который интенсивно потребляется мозгом. Следовательно, чтобы продлить состояние клинической смерти, необходимо уменьшить интенсивность метаболизма, что снизит потребность в кислороде. Для этого можно охладить организм до 28-30 градусов. Это позволит выиграть время для проведения реанимационных мероприятий.
494. Почему в холодную погоду воробьи «нахохливаются»?
Ответ Что изменится в системе «перьевой покров» при нахохливании? Между поднятыми перьями помещается больше воздуха, что улучшает теплоизоляцию и уменьшает теплопотери.
495. Теплоизоляционные свойства меха у полярного песца настолько велики, что позволяют животному поддерживать температуру тела, на 80-100 градусов превышающую температуру* среды. Однако., у песца есть небольшая часть тела, которая имеет температуру на 30 градусов ниже, чем все остальное. Какая же это часть?
Ответ Естественно, это часть тела, на которой совершенно нет меха. Догадаться нетрудно. Вы, наверно, подумаете, что должны существовать механизмы, не позволяющие носу замерзнуть, и будете правы. Но все-таки незащищенную мехом поверхность согревать труднее. Поэтому температура носа у полярных животных значительно ниже температуры тела.
496. Почему жители Средней Азии летом, когда очень жарко, одевают ватные халаты?
Ответ Задача относится не к легкой промышленности, а к термодинамическому подходу в физиологии. Самопроизвольные процессы идут по градиенту. На холоде нагретое тело быстро отдает тепло. В этих условиях ватный халат будет уменьшать теплоотдачу, задерживая теплый воздух в подхалатном пространстве. В сильную же жару градиент изменяет направление и организм будет не отдавать тепло, а получать его от горячего воздуха. В такой ситуации ватный халат способствует ограничению теплового потока, поступающего к телу
497. Если человек вынужден работать при температуре среды, превышающей температуру тела, и стопроцентной влажности воздуха, то в таких условиях все механизмы теплоотдачи становятся неэффективными. Поэтому может наступить опасное для жизни перегревание. Что можно сделать искусственным путем для облегчения состояния человека? Использование защитных костюмов исключено.
Ответ В условиях, указанных в задаче, охлаждающий эффект может дать только испарение жидкости. Но влажность окружающего воздуха стопроцентная. Значит, нужно обдувать человека струей сухого и желательно холодного воздуха. Тогда пот сможет испаряться в обтекающий тело слой более сухого воздуха.
509. Можно ли поставить дифференциальный диагноз сахарного или несахарного диабета, если в Вашем распоряжении имеется только набор полых пластмассовых шариков разного диаметра?
Ответ Нужно сравнить особенности порций мочи. Хотя у нас имеется только одна порция, но по условию задачи можно считать, что имеется моча двух больных – с сахарным диабетом и несахарным диабетом. Чем же они отличаются? При сахарном диабете в моче всегда содержится повышенное количество сахара. При несахарном диабете нарушена реабсорбция воды в канальцах почек и больной выделяет большое количество мочи, Понятно, что в последнем случае концентрация содержащихся в моче веществ значительно снижена. Теперь сопоставим две системы – «моча» и «полые пластмассовые шарики», По какому показателю различаются рассмотренные порции мочи? Прежде всего по плотности. Моча больного сахарным диабетом из-за избытка сахара более плотная, чем у здорового человека, у больного несахарным диабетом удельный вес мочи меньше, чем у здорового. Выталкивающая сила менее плотной жидкости в соответствии с законом Архимеда меньше. Поэтому можно найти шарики такого диаметра, которые будут в одной порции мочи тонуть (несахарный диабет), а в другой – всплывать (сахарный диабет).
510. У экспериментального животного вызвали значительное уменьшение диуреза. Одновременно установили, что порция взятой у него крови оказывает суживающее действие на сосуды. Объясните механизм уменьшения диуреза.
Ответ Раз кровь приобрела сосудосуживающие свойства, значит, в ней появилось соответствующее вещество. Одновременно произошло уменьшение диуреза. Такое двойное действие может оказывать АДГ (вазопрессин). Однако известно, что вазопрессин суживает сосуды только при достаточно высоких его концентрациях. Значит, воздействие на животное привело к выделению больших количеств АДГ, что и проявилось в указанных двух эффектах
511. Синтезировано новое безвредное для организма вещество. Как установить в эксперименте, можно ли использовать это вещество для определения коэффициента очищения?
Ответ Главное требование – вещество должно быть беспороговым то есть, не подвергаться в процессе образования мочи ни реабсорбции, ни секреции. Чтобы установить это, нужно сравнить эффекты, полученные при введении одному и тому же животному в идентичных условиях данного вещества и известного беспорогового вещества, например, инулина. Если будут получены идентичные результаты, значит, вещество беспороговое и может быть использовано. Если коэффициент очищения больше, чем у инулина, значит вещество дополнительно к фильтрации секретируется в полость канальцев, а если коэффициент меньше, чем у инулина, значит часть вещества реабсорбируется из канальцев. В обоих этих случаях вещество не подходит для использования с целью определения коэффициента очищения.
512. В регуляции деятельности почек нервные влияния выражены слабее, чем гуморальные, но все же имеют место. В чем конкретно они проявляются?
Ответ Какие структуры обеспечивают образование мочи?
Это сосуды – артериолы и капилляры клубочка и канальцы. На какие из них могут быть оказаны нервные влияния? Опыт должен подсказать Вам, что в первую очередь – это гладкие мышцы стенок артериол, обеспечивающих протекание крови через клубочки. При изменении просвета этих сосудов в них меняется количество протекающей крови и величина КД. В результате изменяется интенсивность фильтрации.
513. В эксперименте на животном область канальцев почек подвергли избирательному охлаждению. Как это повлияло на содержание натрия в моче?
Ответ В канальцах происходит реабсорбция ряда веществ. Особенно большое значение имеет реабсорбция натрия. Этот процесс связан с активным переносом, так как идет против концентрационного и электрохимического градиента. С ним же сопряжен и транспорт глюкозы. Все это требует затраты энергии АТФ. При охлаждении метаболические процессы замедляются. Поэтому активный перенос натрия снизится, реабсорбция уменьшится и количество натрия в конечной моче увеличится.
514. Почему при некоторых заболеваниях почек у больных возникают отеки?
Ответ. Система «отек» отражает нарушение осмотического равновесия между кровью и межклеточной жидкостью. Например, при уменьшении содержания белков в крови в результате голодания. При этом уменьшается онкотическое давление крови, а следовательно, и ее общее осмотическое давление, что приводит к усилению перехода воды в ткани. Возникает отек. При патологическом процессе в почках в моче появляется белок. Потери же значительных количеств белка с мочой опять-таки приводят к снижению онкотического давления крови и появлению отеков.
515. У разных видов животных соотношение между толщиной коркового и мозгового слоя почек существенно отличается. Особенно большая величина коркового слоя наблюдается у грызунов, обитающих, в пустыне. В чем физиологический смысл этой особенности?
Ответ Размеры какой части нефрона зависят от толщины коркового слоя? Это почечные канальцы. Чем толще корковый слой, тем длиннее канальцы. Теперь перейдем к правилу АСФ. В чем состоит функция канальцев? В реабсорбции веществ, в первую очередь воды. Слово «пустыня» дает нам решающую подсказку. У пустынных грызунов большая протяженность канальцев позволяет за счет усиленного обратного всасывания воды сохранять ее в организме. При этом почки выделяют очень концентрированную мочу.
516. Пищевая глюкозурия у здорового человека (появление глюкозы в моче) наблюдается после приема больших количеств углеводов. Через некоторое время глюкоза из мочи исчезает. Почему все это происходит? Ответ нужно дать в конкретной форме, описав работу соответствующих механизмов.
Ответ Во-первых, глюкоза реабсорбируется одновременно с транспортом иона натрия. Во-вторых, для этого в мембранах клеток почечных канальцев имеются специальные белки-переносчики. В третьих, на противоположной стороне клетки комплекс натрий – глюкоза – переносчик распадается на свои три составных элемента. В четвертых, после этого освободившиеся переносчики возвращаются назад и способны переносить следующие комплексы натрия и глюкозы. Теперь найдем лимитирующее звено в этой системе. Понятно, что это количество переносчиков. По мере увеличения концентрации глюкозы в крови и, следовательно, в первичной моче все большее количество переносчиков будет включаться в транспортную систему. И, наконец, когда концентрация глюкозы достигнет некоторой критической величины, все переносчики окажутся «мобилизованными». Избыток глюкозы теперь не сможет реабсорбироваться и будет переходить в конечную мочу. Ничего не поделаешь, если все такси заняты, то лишние пассажиры идут пешком.
517. При растяжении предсердий избытком притекающей крови в них образуется натрийуретический гормон. Почему? В чем физиологическое значение этой реакции? Исходя из механизма действия данного гормона, к какой группе регуляторных факторов Вы его отнесете – быстро или относительно медленно действующих?
Ответ Сопоставим две системы «кровообращение» и «работа почек». Если предсердия растягиваются избытком крови, это говорит об увеличении ОЦК. Принцип регуляции подсказывает, что организм должен в этих условиях стремиться к снижению ОЦК, чтобы не перегружать сердце. Как же может помочь этому натрийуретический гормон? Правило АСФ. Натрий активно реабсорбируется в канальцах. Это, в свою очередь способствует реабсорбции воды. Для снижения ОЦК количество воды в организме необходимо уменьшить. Тогда становится понятным механизм действия натрийуретического гормона. Он способствует уменьшению реабсорбции натрия а, следовательно, и воды. В результате больше воды выводится с мочой и ОЦК уменьшается. Поскольку данный механизм гуморальный, то по сравнению с нервной регуляцией он является относительно медленно действующим.
518. Снижение АД в приносящих сосудах почек может привести к катастрофическим последствиям из-за прекращения клубочковой фильтрации. В таких случаях вступает в действие защитный механизм. В почках образуется ренин, который после ряда превращении трансформируется в ангиотензин-2, обладающий сильным сосудосуживающим действием и, следовательно, способствующий повышению КД. Как Вы думаете, можно ли ожидать, что ангиотензин-2 влияет также и на образование альдостерона? Почему?
Ответ. АД нужно повысить. Ангиотензин-2 обеспечивает это путем сужения сосудов. А теперь посмотрим на рис. 3.1. Какие еще факторы влияют на величину АД? Это работа сердца и ОЦК. Альдостерон на работу сердца непосредственно не влияет. Но он может изменять ОЦК, усиливая реабсорбцию натрия и воды. А в нашей ситуации ОЦК нужно увеличить, чтобы повысить АД. Отсюда очевиден вывод, что ангиотензин-2 действует двумя путями: непосредственно, суживая сосуды, и опосредованно, стимулируя образование альдостерона и тем самым способствуя задержке воды в организме.
519. Для кого более опасны значительные водные нагрузки – для грудного младенца или для взрослого человека?
Ответ К моменту рождения развитие почек еще не заканчивается и активно продолжается в течение первого года жизни. Поэтому для грудных младенцев водные перегрузки могут оказаться опасными, так как компенсаторные реакции почек пока еще весьма ограничены.
531. Удаление части кишечника не представляет опасности для жизни. Но, если у животного удалить сравнительно небольшую 12-перстную кишку, то это приведет к гибели. В чем причина? Как доказать, что летальный исход не связан с тяжелыми нарушениями пищеварения?
Ответ12-перстная кишка – это гипофиз пищеварительной системы. Но как доказать, что дело именно в этом, а не в каких-то тяжелых нарушениях пищеварения? Если сделать животному операцию, после которой пища пойдет в обход по искусственному каналу, то, конечно, возникнет ряд нарушений, но без прямой опасности для жизни.
532. Нервную регуляцию можно сравнить с работой телеграфа, который передает сообщения по строго определенному адресу. А с чем можно сравнить гормональную регуляцию Ответ. Наиболее близкая аналогия – работа радиостанции. Она посылает сигналы по принципу «всем, всем, всем». Но только те радиоприемники, которые настроены на данную волну, могут принимать передаваемые сообщения. Так и гормоны направляются с кровью ко всем органам, но подействовать могут только на те из них, которые имеют клетки-мишени, взаимодействующие с данным гормоном.
533. При лабораторном содержании хомячков продолжительность светового дня можно изменять произвольно. Оказалось, что, если светлое время длится 12-14 часов, то хомячки размножаются нормально. Если же световой день сократить до 10 часов, то размножение прекращается. В чем состоит механизм этих реакций? Как он связан с естественными условиями?
Ответ Из условия задачи следует, что продолжительность светового дня влияет на размножение. Физиологический смысл этого ясен – летом выращивать потомство легче, чем зимой.
534. Гормоны щитовидной железы влияют на состояние мозга. Какие существуют простые доказательства этого?
Ответ Доказательства, действительно, простые. Достаточно понаблюдать за больными с гипер- или гипофункцией щитовидной железы. Для первых характерна повышенная возбудимость, эмоциональность, быстрое нервнопсихическое истощение, раздражительность и т. п. У вторых имеют место противоположные явления – вялость, апатия, пониженная возбудимость
535. У молодой здоровой женщины обнаружено увеличение содержания в крови тиреокальцитонина. Можете ли Вы предположить что-либо о состоянии этой женщины?
Ответ Тиреокальцитонин уменьшает количество ионов кальция в крови. Это происходит, в частности, при образовании новой костной ткани, что требует больших количеств кальция. Если женщина здорова, значит, никаких переломов костей и т. п. у нее не было. На что же расходовался кальций? Очевидно, на построение костей плода. Следовательно, речь идет о беременной женщине. При кормлении младенца также расходуется много кальция, поступающего в молоко. Так что возможен и вариант кормящей матери.
536. Первичные и вторичные половые признаки начинают развиваться еще до структурно – функционального созревания половых желез. Более того, встречаются случаи патологически раннего полового созревания у детей. При этом опять-таки половые железы функционально еще незрелые. В чем же тогда состоит причина указанных явлений?
Ответ. Если какое-либо явление наблюдается даже при отсутствии главного элемента системы, вызывающего это явление, значит имеется еще какой-то известный или неизвестный нам элемент, действующий в том же направлении. В данном случае – это кора надпочечников, которая также вырабатывает половые гормоны – андрогены и эстрогены. У взрослых роль надпочечников в этом отношении незначительна, потому что уже функционируют половые железы и половая система полностью сформирована. Но в детском возрасте гормоны надпочечников могут способствовать развитию половых органов. Преждевременное, патологически раннее половое развитие связано ^гиперфункцией коры надпочечников, вызванной чаще всего возникновением в ней опухоли.
537. У здорового новорожденного ребенка частота мочеиспусканий достигает 15 – 20 раз в сутки. Удельный вес мочи при этом низкий. Поскольку ребенок здоров, данные особенности следует связать с недостаточностью у новорожденного какого-то механизма. Какого именно?
Ответ Очень большая частота мочеиспусканий может быть связана или с недостаточностью самого механизма мочевыделения или с относительно большим количеством мочи, поступающей в мочевой пузырь. Поскольку в условии указано, что ребенок здоров, остановимся на втором предположении. В задаче говорится, что удельный вес мочи ниже, чем у взрослого. Значит, в ней относительно много воды и поэтому увеличено и общее ее количество. Не возникает ли у Вас аналогия, в данном случае чисто формальная, с несахарным диабетом? Действительно, причина одна и та же – недостаточное количество АДГ. Но у больного это связано с патологическим процессом, а у новорожденного младенца с недостаточной зрелостью структур, вырабатывающих этот гормон.
538. Что произойдет с функцией железы внутренней секреции, если в организм вводить большие дозы гормона, вырабатываемого этой железой?
Ответ Если гормон вводится извне, то деятельность железы, вырабатывающей этот гормон, тормозится вплоть до прекращения его образования. Может начаться даже атрофия железы. Если бы она могла говорить, то мы бы услышали «зачем вырабатывать продукт, если он и так есть в достаточном количестве». Одна из важнейших задач медицины – научиться определять оптимальный уровень нагрузки на орган в каждом конкретном случае.
539. Людям, пострадавшим при Чернобыльской аварии, в качестве профилактической меры вводили препараты иода. С какой целью это делали?
Ответ Клетки щитовидной железы захватывают из крови йод в больших количествах, так как он необходим для синтеза тироксина. При дополнительном введении избыточных количеств йода клетки щитовидной железы будут полностью насыщены им. Почему это желательно в рассматриваемой ситуации? При аварии в атмосферу и почву попало большое количество радиоактивных нуклидов, в частности, иода. Период его полураспада невелик (8 суток). Однако если в этот период он будет попадать в организм и накапливаться в щитовидной железе, это может привести к серьезной патологии, что и происходило, особенно у детей. Предварительное насыщение железы «обычным» нерадиоактивным йодом способствовало предупреждению этой опасности.
540. В одной семье произошел такой случай. Всеобщая любимица – породистая собака принесла необычно большой приплод – восьмерых щенят. Вскоре после родов без видимых причин у собаки начались сильнейшие судороги. Хозяева не знали что делать, судороги усиливались. В конце концов произошла остановка дыхания и собака погибла. В чем причина? Можно ли было спасти животное? Задача трудная. Поищите подсказку в № 165.
Ответ Рассмотрим систему «судороги». Возможны различные причины их возникновения. Но будем исходить из того, что уже встречалось раньше. Например, роль клеток Реншоу. Но вряд ли можно связать нарушение их работы с беременностью и родами. Попробуем использовать условие задачи. Приплод оказался необычно большим. Следовательно, организм матери должен был затратить дополнительные ресурсы на формирование тел многочисленных щенков. А теперь вспомните, при нарушении работы каких желез возникает тетания – сильнейшие судороги? Это паращитовидные железы. Они регулируют уровень кальция в крови. Выделяемый ими парат-гормон обеспечивает повышение содержания кальция за счет его мобилизации из костной ткани.
В организме беременной собаки создались особые условия. Восемь щенков – это очень большое количество костной ткани, на формирование которой организм израсходовал так много кальция, что паращитовидные железы не смогли достаточно быстро компенсировать его усиленный расход. В результате количество кальция резко уменьшилось. А это приводит к значительному повышению возбудимости и возникновению судорог. Если же судороги распространяются и на дыхательные мышцы, наступает гибель. Спасти животное можно было очень просто, если понять причину и иметь под рукой раствор, например, хлористого кальция.
541. Если гормон является белком или полипептидом, то его нельзя вводить перорально, так как он будет разрушен в пищеварительном тракте протеолитическими ферментами. Приходится делать инъекции (например, инсулин), что сопряжено с рядом неудобств. Предложите безинъекционный способ введения таких гормонов
542. При пересадке почки, например, на шею животного, она продолжает нормально функционировать. Это говорит о том, что для данного органа главную роль играет гуморальная регуляция, а не нервная. Деятельность гипофиза также регулируется гуморальным путем. Однако после аналогичной пересадки он перестает выделять многие гормоны. Почему?
Ответ В чем различия гуморальной регуляции функции почек и гипофиза? Вещества, влияющие на работу почки (например, АДГ) поступают в нее «издалека». Эти сосудистые связи сохраняются и после пересадки. В гипофизе же выделение тропных гормонов регулируется либеринами и статинами, которые образуются в нейросекреторных клетках гипоталамуса и затем «стекают» в гипофиз через его портальную систему. При пересадке гипофиза эта его структурная связь с гипоталамусом нарушается и ничем компенсирована быть не может.
543. Как определить наличие в крови животного или человека определенного гормона, не используя для этого никаких химических или физических методов?
Ответ Помимо физических и химических методов имеются и биологические. Применительно к действию гормонов они являются необычайно чувствительными. Так, изолированное сердце лягушки может реагировать на действие адреналина при разведении его в миллиард раз.
544. Как доказать, что гонадотропные гормоны гипофиза оказывают свое действие не непосредственно, а через половые железы?
Ответ. Если удалить у животного половые железы и после этого вводить ему гонадотропные гормоны, то эффекта не будет.
545. Можете ли Вы указать на какую-то связь между процессами аксонного транспорта и сокращениями мышц беременной матки?
Ответ Какую систему нужно построить? Очевидно, «сокращения беременной матки». Главный их стимулятор – окситоцин. Он синтезируется в гипоталамусе в клетках паравентрикулярного ядра и по их аксонам направляется к гипофизу. Если в этих аксонах нарушатся процессы аксонного транспорта, то замедлится или полностью прекратится поступление окситоцина в гипофиз. В результате снизится его содержание в крови и в конечном счете ослабеет сократительная деятельность беременной матки.
558. Глаз лягушки видит немного, но он прекрасно приспособлен к ловле Насекомых – основной их пищи. Все насекомые подвижны. В сетчатке глаза лягушки есть специальные детекторы, четко выделяющие движущийся предмет. Но неподвижные объекты лягушка просто не видит. Летом лабораторным лягушкам требуется много корма. Ловить и запускать в лягушатник живых мух хорошо в мультфильме, но не в научных лабораториях. Можно приучить лягушек питаться маленькими кусочками мяса. Но даже гору такой закуски лягушки не увидят, поскольку она неподвижна. Как же ученые вышли из затруднительного положения?
Ответ Действительно, как заставить лягушку увидеть неподвижный кусочек мяса? С лягушкой мы ничего сделать не сможем. Так уж устроила природа ее зрительную систему, что неподвижный предмет на сетчатку ее глаза не действует и никаких ПД в ней при этом не возникает. Значит, заставим кусочек мяса двигаться. Ученые придумали специальную кормушку в виде небольшой вращающейся карусели, по периметру которой были размещены кусочки мяса. Лягушки увидели пищу, сказали «спасибо» и дело пошло на лад.
559. Как ни странно, но глаз человека подобен лягушачьему в том отношении что и мы перестаем видеть неподвижную точку, если она хотя бы несколько секунд действует на одни и те же элементы сетчатки. Однако этого не происходит и, как известно, можно весьма долго созерцать неподвижный предмет, «упулившись» в него. Как же это получается?
Ответ, глазное яблоко постоянно совершает очень мелкие, так называемые саккадические скачки. Благодаря этому изображение неподвижной светящейся точки все время попадает на различные элементы сетчатки. В специальных экспериментах были зарегистрированы такие постоянные микроперемещения глазного яблока при рассматривании тех или иных неподвижных предметов.
В этой задаче еще раз иллюстрируется принцип адаптивности. Он проявляется в том, что, если не удается устранить затруднения, связанные с принципиальными особенностями какого-либо механизма, то создается дополнительный механизм, позволяющий компенсировать эти затруднения. Вспомним синтез сурфактанта в легких. Если нельзя устранить поверхностное натяжение в альвеолах, потому что их внутренняя поверхность должна быть влажной, то на помощь приходит синтез сурфактанта. Если нельзя заставить фоторецептор постоянно реагировать на одно и то же раздражение, значит, необходим механизм, позволяющий направлять это раздражение в разные фоторецепторы.
560. Хрусталик глаза у рыб имеет форму шара. В отличие от хрусталика млекопитающих он не может существенно изменять свою форму, что необходимо для рассматривания объектов на разных расстояниях. Следовательно, у рыб такая возможность ограничена. Испытывают ли они в связи с этим какие-нибудь неприятности?
Ответ Если хрусталик не может в значительной степени изменять свою форму, то нарушится аккомодация. Для шаровидного хрусталика это означает, что не удастся получить на сетчатке резкое изображение удаленных предметов. Но жаловаться на это рыбам не приходится. Дело в том, что вода по сравнению с воздухом является средой весьма мутной и на большом расстоянии в ней и так ничего рассмотреть he удастся.
561. У дальнозоркого человека отсутствуют очки, а ему необходимо прочесть всего несколько слов. Как это сделать, не используя никаких приспособлений?
Ответ Если Вы знакомы с фотографией, то решение приходит по аналогии. Для того чтобы увеличить глубину резкости, т. е., обеспечить отчетливое изображение и близких, и удаленных предметов, объектив диафрагмируют, то есть, суживают его диаметр. В нашем случае нужно смотреть на текст через небольшое отверстие в бумаге или через окошко, образованное большими и указательными или средними пальцами обеих рук.
Ответ При болевом воздействии возникают субъективные и объективные реакции. Субъективные – это ощущение боли и вызываемое им поведение. Такие реакции можно подавить усилием воли. Но, кроме того происходит и возбуждение СНС. Оно обусловливает ряд вегетативных проявлений, в том числе расширение зрачков. А с этим Камо ничего не мог сделать. Боли как будто не ощущал, а зрачки расширялись.
563. Почему самые разнообразные раздражители и к тому же различной модальности вызывают в рецепторных клетках единообразный ответ – возникновение рецепторного потенциала?
Ответ Потому что все они изменяют проницаемость мембраны рецепторной клетки для определенных ионов, что приводит к возникновению рецепторного потенциала.
565. Человек смотрит на группу людей и одновременно фотографирует ее. Отображение этой группы возникает и в мозгу, и на фотопленке. В каком случае имеет место обработка информации и в чем это выражается?
Ответ Обработка информации – это выделение из общего ее потока какой-то части, наиболее важной для системы, воспринимающей информацию. Очевидно, что мозг обрабатывает информацию – мы видим и слышим только то, что нас интересует. На фотопленке же фиксируется все без исключения и, следовательно, обработки информации не происходит.
566. Два человека страдают дальнозоркостью и носят очки. Какой вопрос (один и тот же) нужно им задать, дабы убедиться, что причина дальнозоркости у них одинаковая или разная?
Ответ Причиной дальнозоркости может быть или слишком короткая продольная ось глаза, или ослабление аккомодации в пожилом возрасте. Поэтому вопрос должен звучать примерно так «носили ли Вы очки в молодости?»
567. Один испытуемый некоторое время держал руку в сосуде с водой, а затем перенес ее в сосуд с водой температурой 20 градусов. Вода показалась ему холодной. Другой проделал аналогичный опыт, но ему вода в 20 градусов показалась теплой. В чем причина разных ощущений?
Ответ. Прежде чем применить его, обратите внимание на еще одно важное положение, иллюстрируемое данной задачей. Реакция физиологической системы на какое-либо воздействие зависит не только от параметров этого воздействия, но и от функционального состояния системы в этот момент. В свою очередь это состояние во многом зависит от предшествующих воздействий. В нашей задаче конечные воздействия одинаковы – вода с температурой 20 градусов. Почему же у испытуемых возникали разные ощущения? Значит, неодинаковыми были предшествующие воздействия. Первый испытуемый сначала держал руку в холодной воде, а второй – в горячей. Аналогичным образом, если Вы войдете в одну и ту же комнату с ярко освещенной солнцем улицы, или из подвала, то в первом случае комната покажется темной, а во втором – светлой. Это связано с адаптацией сенсорных систем к определенному уровню раздражения.
568. Человек страдает тугоухостью. Если при нем играют на скрипке или заставляют звучать камертон, он этого не слышит. Что сделать, чтобы он услышал хотя бы один из этих звуков?
Ответ Восприятие звуков может происходить за счет воздушной проводимости и костной проводимости. При тугоухости ухудшается воздушная проводимость, например, за счет нарушения нормальной подвижности слуховых косточек. Однако может сохраниться костная проводимость. Чтобы убедиться в этом, нужно поставить на какой-либо участок головы (лучше всего на сосцевидный отросток) звучащий предмет. Его колебания будут передаваться не только по воздуху, но и костям черепа, а от них рецепторному аппарату внутреннего уха и звук может быть услышан. Камертон можно приставить к голове его ножкой, а колеблющиеся струны скрипки – нельзя.
569. Можете ли Вы найти нечто общее между ощущением горького вкуса хинина и борьбой с «закладыванием» ушей в самолете?
Ответ Конечно, напрашивается правило САС. В чем сущность закладывания ушей в самолете? При поднятии на высоту атмосферное давление снижается. Это приводит к тому, что нежные стенки евстахиевых труб спадаются и давление на барабанную перепонку со стороны наружного уха не уравновешивается давлением со стороны среднего уха. Чтобы избавиться от связанных с этим неприятных ощущений, можно попытаться восстановить проходимость евстахиевых труб. Для этого повышают давление в полости рта, делая усиленные глотательные движения. Итак, в первом случае производилось глотание. Перейдем ко второму. Хинин – классический пример горького вещества. Рецепторы, воспринимающие горький вкус, сконцентрированы в области корня языка. Их раздражение обычно происходит при проглатывании горького вещества. Таким образом и во втором случае тоже имел место акт глотания.
570. Азбука Брайля для слепых представляет собой различные совокупности выпуклых точек. Ощупывая их кончиками пальцев, слепой человек «читает» буквы. У. зрячих людей способность к такому «чтению» выражена значительно хуже. Объясните конкретную причину этих различий.
Ответ. Ответ «у слепого повышена тактильная чувствительность» правилен, но носит слишком общий характер. Применим правило АСФ. В чем сущность «чтения» азбуки Брайля? В том, что при ощупывании букв необходимо четко определять взаиморасположение выпуклых точек. Это связано с пространственным порогом различения. Чтобы быстро определить положение близко расположенных точек, порог различения должен быть достаточно низким. Это и наблюдается у слепых людей, у которых, как известно, тактильная чувствительность значительно повышается, частично компенсируя утрату зрения.
571. Если Вы решили задачу 559, то продолжите решение и подумайте, как в изящном эксперименте можно доказать наличие в деятельности зрительной сенсорной системы того явления, которое имелось в виду в задаче 559?
Ответ В одном случае – естественные условия, в другом – эксперимент. В узле пересечения элементы «светящаяся точка» и «фоторецепторы, воспринимающие изображение точки». В естественных условиях благодаря саккадическим скачкам изображение падает на разные фоторецепторы. В эксперименте нужно добиться, чтобы свет от точки воспринимали одни и те же фоторецепторы. Устранить саккадические скачки невозможно. Как же тогда выполнить условие задачи? Нужно чтобы светящаяся точка перемещалась вместе с глазным яблоком. Для этого на роговицу приклеивают микролампочку. Ее свет будет падать на одни и те же фоторецепторы независимо от скачков глазного яблока. И тогда после включения лампочки испытуемый перестает ее видеть уже через несколько секунд.
572. Если слезные железы перестают функционировать, то роговая оболочка пересыхает и подвергается различным заболеваниям. Дело может кончиться даже слепотой. Предложите способ компенсации отсутствия слезной жидкости у такого больного.
Ответ Понятно, что глаз нужно увлажнять какой-то другой жидкостью. Капать весь день из пипетки утомительно и в общем мало реально. Делать автоматические устройства – сложно, дорого и опять-таки неудобно для больного. Нельзя ли добиться, чтобы жидкость сама поступала в глаз, причем постоянно? Оказывается, можно. Был выдан патент на подобный способ. В конъюнктивальную полость подшивают проток околоушной железы и теперь в глаз поступает слюна. Правда, такой больной будет «плакать» во время еды, но зато глаз спасен
573. Перед Вами несколько человек. Как определить, кому из них была сделана операция по поводу удаления катаракты?
Ответ Сущность операции в том, что удаляют помутневший и не пропускающий свет хрусталик. Главная роль хрусталика – обеспечение аккомодации. Максимальная ее сила – 10 диоптрий. Если удаленный хрусталик не заменен искусственным, то для компенсации его отсутствия приходится носить очки с очень сильными линзами. Они имеют большую толщину, что хорошо видно со стороны.
574. При переходе из темного помещения на яркий свет или наоборот проходит некоторое время, пока глаза приспособятся к новым условиям освещения.
Адаптация к темноте протекает дольше, чем к яркому свету. Почему?
Ответ Система «глаз» приспосабливается к воздействию элемента «свет после темноты» быстрее, чем к воздействию элемента «темнота после света». Для выяснения причин этого различия необходимо построить соответствующие узлы пересечения. А для этого используем дополнительно правило САС.
В чем различия в реакциях глаза на сильный и очень слабый свет? Их достаточно много, поэтому постараемся выбрать те, которые имеют наиболее близкое отношение к вопросу о темновой и световой адаптации.
На ярком свету работают колбочки, а в сумерках (темноте) – палочки. На свету родопсин распадается, а в темноте синтезируется. Теперь сравним узлы пересечения. Элемент «свет после темноты» взаимодействует со следующими элементами системы «глаз» – «колбочки с пониженной возбудимостью» (из-за предшествовавшей темноты) и «повышенное количество родопсина» (из-за усиления его синтеза в предшествовавшей темноте). В свою очередь элемент «темнота после света» взаимодействует с элементом «палочки с пониженной возбудимостью» (из-за предшествовавшего яркого света) и «пониженное количество родопсина» (из-за его распада при предшествовавшем ярком освещении).
Колбочки повышают свою возбудимость значительно быстрее, чем палочки. (Эта важная информация могла быть Вам неизвестна). А родопсин необходим для восприятия света. Эти два обстоятельства и объясняют, почему темновая адаптация протекает медленней, чем световая.
575. В отличие от других тканей глаза хрусталик в течение жизни у многих людей постепенно дегенерирует. Это может привести к помутнению его – катаракте. Потребуется операция. Почему такие изменения свойственны именно хрусталику (и роговице) в большей степени, чем другим тканям глаза?
Ответ Питание всех тканей осуществляется через систему капилляров. Но есть структуры, к которым предъявляются совершенно особые требования по сравнению со всеми другими в организме. Это – роговица и хрусталик. Они должны быть прозрачными и пропускать свет. Если бы их питание происходило, как и везде, через капилляры, то из-за красного цвета крови мы бы постоянно видели красную пелену. Поэтому прозрачные ткани глаза получают все, что им нужно, не через кровь, а из внутриглазной жидкости, заполняющей переднюю камеру глаза. В нее же удаляются продукты обмена. Все это осуществляется путем диффузии. Такой тип питания менее надежен, чем при помощи кровоснабжения. Поэтому в хрусталике и роговице чаще возникают возрастные нарушения метаболизма, приводящие к их помутнению.