Познание функций человека – одна из труднейших задач. Развитие науки на первых этапах происходит – дифференциация дисциплин, направленных на глубокое изучение тех или иных проблем. На первом этапе мы пытаемся познать определенную часть и когда это удается сделать возникает другая задача – как составить общее представления. Возникают научные дисциплины на стыке первоначальных специальностей. Это относится и к биофизике, которая появилась на стыке физиологии, физики, физической химии и открыла новые возможности в понимании биологических процессов
Биофизика – наука, изучающая физические и физико-химические процессы на разных уровнях живой материи (молекулярном, клеточном, органном, целого организма), а также закономерности и механизмы воздействия физических факторов внешней среды на живую материю.
Выделяют-
Задачи биофизика
Эйлер(1707-1783) – законы теории гидродинамики, для объяснения движения крови по сосудам
Лавуазье (1780) – изучал обмен энергии в организме
Гальвани(1786) – основоположник учения о биопотенциалах, о животном электричестве
Гельмгольц(1821)
Рентген – пытался объяснить механизмы мышечного сокращения с позиции пьезо - эффектов
Аррениус – законы классической кинетики для объяснения биологических процессов
Ломоносов – закон сохранения и превращения энергии
Сеченов - изучал транспорт газа в крови
Лазарев – основоположник отечественной биофизической школы
Полинг – открытие пространственной структуры белка
Уотсон и Крик – открытие двойной структуры ДНК
Ходжкин, Хаксли, Катц – открытие ионной природы биоэлектрических явлений
Пригожин –теория термодинамики необратимых процессов
Эйген – теория гиперциклов, как основа эволюции
Сакман, Неер – установили молекулярную структуру ионных каналов
Биофизика становилась в связи с развитием медицины, т.к. там использовались методы физического воздействия на организма.
Развивалась биология и было необходимо проникнуть в тайны биологических процессов, протекающих на молекулярном уровне
Потребность промышленности, развитие которой привело к действию ан организм различных физически факторов – радиоактивное излучение, вибрации, невесомость, перегрузки
Методы биофизических исследований
Одним из важнейших условий существования является адекватное приспособлений функций, органов и тканей, систем к среде обитания. Происходит постоянное уравновешивание организма и среды. В этих процессах основной процесс – регуляция и управление физиологическими функциями.
Общие законы реализации, управления и переработки информации в разных системах изучаются наукой кибернетикой(кибернетика – искусство управления) Законы управления являются общими как у человека, так и у технических устройств. Возникновение кибернетики было подготовлено разработкой теорией автоматического регулирования, развитием радиоэлектроники, созданием теории информации.
Эта работа была изложена Шенноном(1948) в «Математическая теория связи»
Кибернетика занимается изучением систем любой природы, способных воспринимать, хранить и перерабатывать информацию и использовать ее для управления и регулирования. Кибернетика изучает те сигналы и факторы, которые приводят к определенным процессам управления.
Имеет большое значения для медицины. Анализ биологических процессов позволяет качественно и количественно изучить механизмы регулирования. Информационные процессы управления и регулирования являются определяющими в организме, т.е. являются первичными, на основе которых происходят все процессы.
Системы – организованный комплекс элементов, связанных друг с другом и выполняющих определенные функции в соответствии с программой всей системы. Элементами мозга будут являться нейроны. Элементы коллектива – люди, входящие в него. Только толпа не является кибернетической системой.
Программа – последовательность изменений системы в пространстве и времени, которые могут быть заложены в структуре смой системы или поступить в нее извне.
Связь – процесс взаимодействия элементов друг с другом, при котором происходит обмен веществом, энергией, информацией.
Сообщения бывают непрерывными и дискретными.
Непрерывное имеют характер непрерывно меняющейся величины(артериальное давление, температура, напряжение мышц, музыкальные мелодии).
Дискретное – состоят из отдельных, отличающихся друг от друга ступеней или градаций(порции медиаторов, азотистое основание ДНК, точки и тире азбуки Морзе)
Важен также процесс кодирования информации. Кодируется нервными импульсами, для восприятия информации нервными центрами. Элементы кода – символы и позиции. Символы являются безразмерными величинами, которые отличают что либо(буквы алфавита, математические знаки, нервный импульс, молекулы пахучих веществ, а позиции определяет пространственное и временное расположение символов).
Код информации содержит такую же информацию, как и исходное сообщение. Это явление изоморфности. Кодовый сигнал обладает очень малой энергетической величиной. Поступление информации оценивается по наличию или отсутствию сигнала.
Сообщение и информация – это не одно и тоже, ибо по теории информации
Информация – мера того количества неопределенности, которая устраняется после получения сообщения.
Возможность наступления события - априорная информация.
Та вероятность события после получения информации – апостериорная информация.
Информативность сообщения будет больше, если полученные сведенья повышают апостериорную вероятность.
Свойства информации.
Дезинформация – отрицательное значение информации.
Мера неопределенности событий – энтропия(H)
H=log2 N
Если log2 N=1, тогда N=2
Единица информации – бит(двойничная единица информации)
H=lg N (хартли)
1 хартли – количество информации, необходимое для выбора одной из десяти равновероятных возможностей. 1 хартли = 3,3 бит
Регулятор может работать по возмещению, когда воздействие на организм является компенсирующим действием регулятора, что приводит к нормализации функции
Управление направлено на запуск физиологических функций, на их коррекцию и на согласование процессов.
Наиболее древний – гуморальный механизм регуляции.
Нервный механизм.
Нервно-гуморальный механизм.
Развитие механизмов регуляции приводит к тому, что животные способны к движению и могут уходить из неблагоприятной среды в отличие от растений.
Форпостный механизм (у человека) – в форме условных рефлексов. На сигнальные раздражители мы можем осуществлять меры воздействия на окружающую среду.
«Dendrit» - информационный портал для медицинских работников, студентов медицинских ВУЗов, исследователей и пациентов.
Ваш источник новостей и знаний о здоровье.