第四节 机体生理功能的调节
正常机体能够保持其自身的稳态和对环境的适应,是因为机体内存在着生理功能的调节。当内外环境发生变化时,机体内组织、器官的功能活动也随着发生相应的改变,使各系统、器官功能保持协调一致,机体与环境之间保持协调一致,从而使被扰乱的内环境又重新得到恢复。这一生理过程称为调节。
一、机体生理功能调节的方式
机体生理功能调节的方式包括神经调节、体液调节和自身调节(表1-1)。
(一)神经调节
通过神经系统的活动对人体功能进行的调节称为神经调节。神经调节是人体最主要的调节方式。
神经调节的基本方式是反射。反射是指在中枢神经系统参与下,机体对刺激所作出的适应性反应。例如,异物触及角膜引起眨眼;手指触及火焰,立即缩回;环境温度升高,引起皮肤血管扩张和出汗等都是反射活动。反射的结构基础是反射弧,包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分(图1-2)。反射的基本过程以手指触及火焰,立即缩回的反射来说明:当手指皮肤温度感受器接受外环境的高温刺激时,感受器产生兴奋,兴奋通过传入神经传至相应的神经中枢,中枢对传入的信息进行综合、分析和处理,并发出指令通过传出神经传至效应器(骨骼肌),改变效应器官的活动(骨胳肌收缩)使手缩回,以免手指烧伤,从而达到调节的作用。每一种反射,都有一定的反射弧,故一定的刺激便引起一定的反射活动。反射弧任何一个部位的结构或功能发生损伤,反射活动将无法进行。
表1-1 机体功能调节的方式


图1-2 反射弧
反射可分为非条件反射与条件反射两类。非条件反射是先天的、与生俱来的、较低级的反射,其反射弧较为固定,数量有限。例如,食物进入口腔引起唾液分泌。非条件反射是先天遗传的,是机体适应环境的基本手段,是维持个体生存的必要反射。条件反射是后天个体发育过程中,在非条件反射基础上形成的高级反射,其数量无限。例如,食物在进入口腔之前,其形状、颜色和气味可引起唾液分泌,故“望梅止渴”现象就是一种条件反射。条件反射不是一成不变的,当环境条件改变时,相应的条件反射也会发生改变。因此,条件反射可使机体高度适应环境的变化,并使机体对环境变化具有一定的预见性。
神经调节的特点是反应迅速、作用短暂、调节精确。正常人体,只要内、外环境变化达到一定程度,就能刺激某些感受器,通过一定的反射途径引起相关组织器官的适应性反应,从而维持稳态。
(二)体液调节
体液调节是指机体的某些细胞分泌的特殊化学物质(如激素),经体液(血液或组织液)运输到达机体的组织细胞并对其功能活动进行的调节。体液调节的化学物质主要是内分泌腺所产生的具有生物活性的物质即激素,如生长素、甲状腺激素等,此外,还有某些细胞产生的特殊化学物质或代谢产物如组胺、CO2等。激素等化学物质所作用的器官、细胞和内分泌腺体分别称为该激素的靶器官、靶细胞和靶腺体。通常将激素通过血液循环的运送至远处器官完成的调节称为全身性体液调节。例如,胰岛B细胞分泌的胰岛素可调节全身各种组织细胞的糖代谢,以维持血糖浓度的稳定。有些代谢产物等特殊化学物质释放后不经过血液运输,而通过局部的组织液弥散到周围组织细胞,对局部组织细胞进行小范围的局限性调节,称为局部性体液调节。例如,组织代谢产物腺苷、CO2等,可借组织液扩散至邻近细胞,使局部血管扩张等调节作用。
在完整机体内,多数内分泌腺直接或间接受神经系统的调节。因此,这种情况下的体液调节可认为是神经调节反射弧传出部分的延伸或补充,称为“神经-体液调节”(图1-3)。例如,运动时心跳加快就是因为交感神经兴奋,除直接兴奋心脏外,还引起它所支配的肾上腺髓质分泌肾上腺素,后者通过血液循环运输至心脏,以加强心脏的功能活动。

图1-3 神经调节与体液调节的关系
体液调节的特点是反应较缓慢,但作用广泛而持久。因此,体液调节在机体的新陈代谢、生长、发育和生殖等方面起着经常性调节作用。
(三)自身调节
自身调节是指当内外环境变化时,机体器官、组织或细胞不依赖神经和体液调节而发生的一种适应性反应。例如,脑血管通过其自身的舒缩活动,可使脑血流量在一定的动脉血压内保持相对稳定。自身调节的调节范围较小,灵敏度较低,调节常局限于某些器官或组织内,但对该器官或组织细胞的生理功能仍有一定的调节意义。
二、生理功能调节的反馈作用
人体的调节系统可以看成是一个自动控制系统。自动控制系统是一个闭环系统,控制部分与受控部分之间存在双向的信息联系。在人体内,可以把中枢神经系统和内分泌腺看作控制部分,效应器或靶细胞看作受控制部分。控制部分发出控制信息到受控部分,引起受控部分活动;而受控部分的活动改变又可作为反馈信息,返回到控制部分,纠正或调整控制部分对受控部分的影响,从而达到自动精确的调控。这种由受控部分发出反馈信息对控制部分的活动加以影响的过程称为反馈(图1-4)。

图1-4 反馈作用示意图
反馈分为负反馈和正反馈两种(表1-2)。反馈信息的作用与控制信息的作用性质相反,使控制部分的活动向相反方向发展,则称为负反馈。也就是说,当某种生理活动过强时,通过负反馈作用可使该生理活动减弱,而当某种生理活动过弱时,又可反过来引起该生理活动增强。因此,负反馈的作用是可逆的,其意义是使机体功能活动和内环境理化因素保持相对稳定。正常机体生理功能的调节大部分是通过负反馈方式进行的,负反馈调节是机体稳态维持的最常见调节方式,是维持人体生理功能稳态的重要调控机制。例如,人体体温调节、正常血压水平的维持及血液中激素水平的维持等,都是通过负反馈调节机制进行的。相反,如果受控部分反馈信息的作用与控制信息的作用性质相同,使控制部分的活动进一步加强,则称为正反馈。正反馈是不可逆的,是一个再生性加强的过程,直到反应结束。例如,排尿过程就是一个正反馈过程。当膀胱内尿液达到一定量时,引起位于膀胱壁内的压力感受器兴奋,通过传入神经,使腰骶髓初级排尿中枢兴奋,进而通过传出神经,使膀胱逼尿肌收缩,尿液排出。当尿液流经后尿道时,刺激尿道感受器兴奋,引起排尿中枢活动加强,膀胱收缩进一步加强。通过这种正反馈作用,使排尿反射不断加强,直到膀胱内尿液排空为止。因此,正反馈调节使机体的某一功能迅速发起,不断加强,及时完成。在正常人体内,正反馈较少,除排尿反射外,还有血液凝固、排便、射精和分娩等生理过程。
表1-2 正反馈与负反馈的比较

小结
1.生理学研究的三个水平:细胞和分子水平、器官和系统水平、整体水平。
2.生命有三个基本特征:新陈代谢(最主要)、兴奋性和生殖。
3.刺激按强度可分三种:阈刺激、阈上刺激和阈下刺激。
4.机体有三种调节方式:神经调节(主要)、体液调节和自身调节。
5.新陈代谢有两个代谢:物质代谢和能量代谢,可分为同化和异化过程。
6.反应有两种形式:兴奋和抑制。
7.机体生存有两个环境:外环境和内环境(细胞外液)。
8.神经调节的基本方式是反射,反射有两种方式:非条件反射和条件反射。
9.机体调节中有两个反馈:正反馈和负反馈。
10.反射弧有五个组成部分:感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。
习题
一、名词解释
新陈代谢、反应、兴奋、抑制、反射
二、填空题
1.生理学是研究_____的科学。
2.生命活动的基本特征有_____、_____和_____。
3.刺激按强度分为_____、_____和_____。一次刺激要引起组织细胞产生反应必须至少是_____刺激。
4.反应的两种形式为_____和_____。
5.衡量兴奋性高低的常用指标是_____,它与兴奋性呈_____变关系。
6.分布于_____为细胞内液;分布于_____为细胞外液。细胞外液包括_____、_____、_____、_____和脑脊液等。
7.机体生存的外环境是_____,内环境是_____。
8.神经调节的基本方式是_____,其结构基础称为_____。后者包括_____、_____、_____、_____、_____五部分。
9.反馈调节有_____和_____两种类型。
10.维持机体稳态的重要途径是_____,促进机体某些生理功能迅速发动并要尽快结束的生理过程是通过_____来完成的。
三、单项选择题
1.关于刺激与反应的叙述,正确的是:
A.组织接受刺激后必然引起反应
B.组织一旦发生反应就出现兴奋活动
C.不同组织的兴奋反应有其特殊的功能表现
D.反应必须有中枢神经的参与
E.反应就是反射
2.新陈代谢不包括( )
A.物质交换 B.能量交换
C.同化作用 D.异化作用
E.自我复制
3.最能反映内环境状况的体液部分是( )
A.细胞内液 B.脑脊液
C.血浆 D.淋巴液
E.房水
4.正常人体内环境的理化特性经常处于( )
A.固定不变 B.相对稳定
C.随机多变 D.绝对不变
E.随外环境改变
5.在反射弧分析实验中,捣毁青蛙的脊髓以后( )
A.反射、反应都消失 B.反应存在,反射消失
C.反射存在,反应消失 D.反应、反射均存在
E.反射、反应先消失后恢复
6.破坏反射弧中的任何一个环节,下列哪一种调节将不能进行?( )
A.神经调节 B.全身体液调节
C.局部体液调节 D.自身调节
E.旁分泌调节
7.关于反馈作用的叙述,错误的是( )
A.是保证调节精确性的重要机制
B.反馈分为负反馈和正反馈
C.负反馈能使某种生理功能保持相对稳定
D.正反馈在机体功能调节中表现较为突出
E.血糖浓度调节属于负反馈
8.不属于正反馈的活动有( )
A.排尿、排便反射 B.分娩
C.血液凝固 D.维持血压稳定
E.射精
9.人体体温保持恒定,需要( )
A.环境温度稳定 B.负反馈
C.正反馈 D.条件反射
E.环境温度的变化
10.保持内环境稳态主要靠( )
A.限制剧烈的活动 B.保持代谢绝对平衡
C.限制能量供应 D.各系统器官协调活动
E.各器官的自身调节
四、问答题
1.何谓内环境稳态?内环境稳态有何生理意义?
2.简述神经调节、体液调节和自身调节的概念、生理意义和特点。
3.何谓正反馈和负反馈?举例说明它们对机体有何生理意义?