Методички по нормальной физиологии / Детские особенности

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Физиологические особенности детского организма

НОВОСИБИРСК 2011

2

Методическое пособие «Физиологические особенности детского организма» по курсу нормальной физиологии Новосибирский Государственный медицинский университет, 2011.- 79 с.

Методическое пособие предназначено для студентов второго курса педиатрического факультета как дополнение к учебнику и лекциям.

Утверждено Центральной комиссией методического совета НГМУ протокол № 7 от 14 марта 2011 г.

Авторы-составители: Г.Я. Двуреченская Т.В. Перехвальская Н.Б. Пиковская

Под редакцией заведующего кафедрой нормальной физиологии НГМА д. м. н. профессора В. Ю. Куликов,

Рецензенты:
Зав. кафедрой пропедевтики детских болезней
Д.м.н.	Т.В. Карцева
Профессор кафедры патофизиологии
Д.м.н., профессор	Самсонова Е.Н.

Новосибирский Государственный медицинский университет

3

Предисловие

Предлагаемое студентам педиатрического факультета учебное пособие содержит необходимые сведения о физиологии развивающегося организма, о тех принципиальных отличиях от организма взрослого человека, на которые следует обратить особое внимание, поскольку они во-первых, отражают закономерности и этапы роста, а во-вторых, определяют и особенности развития патологических процессов в детском организме.

Материал пособия полностью соответствует программе изучения дисциплины «Нормальная физиология», расширяет и углубляет информацию, получаемую на лекциях. Структура пособия соответствует разделам и темам дисциплины, все особенности детского организма изложены в соответствии с планом изучения дисциплины, принятым на кафедре нормальной физиологии.

Несколько большее внимание уделено вопросам общей физиологии: развитию нервной системы, становлению рефлекторной деятельности, этапам появления и исчезновения отдельных рефлексов, особенностям высшей нервной деятельности ребенка, поскольку эти системы определяют поведение и отражают изменение вариантов взаимодействия организма с внешней средой.

4

Введение

Впроцессе индивидуального развития организм ребенка изменяется как единое целое. Его структурные и функциональные особенности обусловлены взаимодействием всех органов и систем на разных уровнях интеграции, от внутриклеточного до межсистемного. Именно поэтому в качестве критериев возрастной периодизации неоднократно использовались такие интегральные показатели, как рост и изменения формы организма, специфическая морфофункциональная дифференцировка физиологических систем и особенности поведения ребенка, которые отражают уже достигнутый к определенному этапу онтогенеза результат развития индивида.

Согласно представлению И. А. Аршавского, в основу возрастной периодизации должны быть положены критерии, отражающие специфику целостного функционирования организма. В качестве такого критерия предлагается выделенная для каждого этапа развития ведущая функция, характеризующая способ взаимодействия организма с внешней средой.

Вдетально изученном И. А. Аршавским и его сотрудниками раннем детском возрасте в соответствии с характером питания и особенностями двигательных актов выделены периоды: неонатальный, во время которого имеет место вскармливание молозивным молоком (8 дней), лактотрофной формы питания (5—6 мес.), лактотрофной формы питания с прикормом и появление позы стояния (7—12 мес.), ясельного возраста (1—3 года) — освоение локомоторных актов в среде (ходьба, бег).

Впоследующие периоды онтогенеза возрастает активное отношение ребенка к средовым факторам, усиливается роль высших отделов ЦНС в обеспечении контактов с внешним миром; поэтому возрастная периодизация развития

сучетом характера взаимодействия со средой приобретает психофизиологическую направленность.

Существует значительное число исследований, посвященных изучению перестроек психического статуса ребенка, изменению его познавательных процессов [Ж. Пиаже, 1932], уровня сознания [Г. К. Ушаков, 1966], ведущей формы психической деятельности [Д. Б. Эльконин, 1976]. Бесспорно, все эти данные должны быть учтены и при разработке возрастной периодизации, так как свидетельствуют о значительных перестройках функции мозга. Вместе с тем следует подчеркнуть, что поиск физиологических критериев применительно к детскому организму является базой для таких отраслей медицины, как педиатрия, детская хирургия, гигиена детей и подростков. Отечественными учеными

— медиками, физиологами, педагогами — неоднократно подчеркивалось значение возрастной физиологии для обеспечения оптимального развития организма. Еще в конце XIX в. русский врач Н. П. Гундобин [1887], перу которого принадлежит первая книга об особенностях развития детского организма, отмечал фундаментальное значение знаний о нормальном физическом и умственном развитии ребенка. Близкая точка зрения была высказана И. П. Павловым: «Все законы воспитания и развития должны быть основаны на физиологии» [1951].

5

Фундаментальное значение в возрастной физиологии имеет принцип гетерохронии развития органов и систем, сформулированный А. Н. Северцовым [1939] и детально разработанный П. К. Анохиным [1948] в теории системогенеза. Согласно взглядам П. К. Анохина, преобразования одних компонентов организма сдвинуты во времени относительно преобразования других, что обусловливает степень зрелости, следовательно, и специфику функционирования организма ребенка на разных этапах развития. Вместе с тем, согласно теории П. К. Анохина о системогенезе, гетерохрония возникновения и развития функциональных систем определяет прежде всего адаптивные возможности организма, обеспечивая определенный приспособительный эффект в отдельные моменты онтогенеза. Этот приспособительный эффект отражает надежность функционирования биологических систем, которая достигается на разных этапах онтогенеза включением различных факторов.

А. А. Маркосян считает, что надежность биологической системы является одним из общих принципов индивидуального развития, базирующимся на таких свойствах живой системы, как избыточность ее элементов, их дублирование и взаимозаменяемость, быстрота возврата к состоянию относительного постоянства и динамичность взаимодействия отдельных звеньев системы [1969]. Надежность биологической системы в ходе онтогенеза проходит определенные этапы становления и формирования, обусловливая совершенствование адаптивных реакций развивающегося организма в процессе усложнения его контактов с внешней средой и вместе с тем адаптивный, приспособительный характер функционирования на каждом отдельном этапе онтогенеза. Отсюда очевидно, что отдельные этапы развития ребенка характеризуются как разной степенью зрелости и особенностями функционирования органов и систем, так и различием в механизмах, определяющих специфику взаимодействия организма и внешней среды.

Согласно существующей в настоящее время возрастной периодизации, в жизненном цикле человека до достижения зрелого возраста выделяют следую-

щие периоды: новорожденный (1—10 дней); грудной возраст (10 дней — 1 год), раннее детство (1—-3 года), первое детство (4—7 лет), второе детство

(8—12 лет — мальчики, 8—11 лет — девочки), подростковый возраст (13—16 лет — мальчики, 12— 15 лет — девочки) и юношеский возраст (17—21 год — юноши, 16—20 лет—девушки) [Проблема возрастной периодизации человека, 19651. Эта периодизация несколько отличается от предложенной В. В. Бунаком за счет выделения периода раннего детства, некоторого смещения границ второго детства и подросткового периода. Вместе с тем следует подчеркнуть, что проблема возрастной периодизации окончательно не решена, прежде всего, потому, что все существующие периодизации, включая и последнюю общепринятую, недостаточно физиологически обоснованы. Необходимость физиологического обоснования возрастной периодизации очевидна, она диктуется самой задачей выделения различных по функциональным характеристикам этапов развития ребенка.

Следует признать, что до сих пор не решен вопрос о том, какие физиологические критерии должны быть положены в основу возрастной периодизации.

6

ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИИ ЦНС РАЗВИВАЮЩЕГОСЯ ОРГАНИЗМА

АНТЕНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД

Созревание различных отделов ЦНС идет неравномерно — одни раз-

виваются раньше других. К концу антенатального периода морфологически вполне развиты лишь нервные клетки спинного мозга и глиальная ткань. Что касается полного структурного и функционального развития ЦНС, оно завершается в постнатальном периоде. Показателем функциональной зрелости ЦНС является миелинизация проводящих путей, от которой зависит скорость проведения возбуждения в нервных волокнах.

Уноворождѐнных относительная величина головного мозга больше, чем

увзрослых: его масса составляет около 1/8 массы тела (в среднем 400 г), в то время как у взрослых — 1/40 массы тела. Крупные извилины и борозды уже хорошо выражены, хотя и имеют меньшую глубину и высоту. Мелких борозд и извилин (третичных) мало, они постепенно формируются в течение первых лет жизни. Клетки серого вещества, проводящие системы (пирамидный путь и др.) полностью не сформированы, дендриты короткие, малоразветвлѐнные. По мере развития борозд и извилин (увеличивается их количество, изменяется форма и топография) происходит и становление миелоцитоархитектоники разных отделов головного мозга. Особенно интенсивно этот процесс происходит в первые 6 лет жизни. Анатомически мозговые структуры созревают до уровня взрослых лишь к 20 годам.

Общее число нервных клеток в составе ЦНС достигает наибольшей величины в первые 20-24 недели антенатального периода, в начале постнатального периода несколько уменьшается, затем остается относительно постоянным вплоть до пожилого возраста. Считают, что количество нервных клеток больших полушарий после рождения не увеличивается, а идут лишь их дифференцировка и увеличение размеров и объѐма. В период внутриутробного развития начинается синтез большинства медиаторов.

Созревание клеток продолговатого мозга заканчивается в основном к 7 годам. Позднее всего, в период полового созревания, заканчивается дифференцировка клеточных элементов серого вещества гипоталамической области.

Подкорковые образования двигательного анализатора, интегрирующие деятельность экстрапирамидной системы, формируются уже к рождению. Однако движения новорождѐнного хаотичны, нецеленаправленны, имеют атетозоподобный характер, преобладает тонус мышц-сгибателей. Этот уровень организации движений называют пирамидно-стриарным. Мозжечок и неостриатум ещѐ недостаточно развиты. Координация движений начинает постепенно развиваться уже после рождения.

Миелинизация различных путей в ЦНС происходит в таком же порядке, в каком они развиваются в филогенезе. Так, вестибуло-спинальный путь обнаруживает миелинизацию на 4-м месяце внутриутробного развития, руброспи-

7

нальный путь — на 5—8-м месяцах. В спинном мозге и стволе к моменту рождения проводящие пути оказываются миелинизированными, кроме пирамидного и оливоспинального.

Миелинизация в спинном мозге начинается на 4-м месяце внутриутробного развития, и у новорождѐнного она практически заканчивается. При этом вначале миелинизируются двигательные волокна, а затем — чувствительные. В разных отделах нервной системы миелинизация происходит не одновременно. Сначала миелинизируются волокна, осуществляющие жизненно важные функции (сосания, глотания, дыхания и т.д.). Черепные нервы миелинизируются более активно в течение первых 3–4 мес. жизни. Их миелинизация завершается приблизительно к году жизни, за исключением блуждающего нерва. Аксоны пирамидного пути покрываются миелином в основном к 5–6 мес. жизни, окончательно — к 4 годам, что приводит к постепенному увеличению объѐма движений и их точности.

Рефлекторные двигательные реакции плода на раздражения возника-

ют на ранних этапах антенатального периода развития. На 8-й неделе раздражение периоральной области лица вызывает контралатеральное сгибание шеи, ведущее к отстранению стимулируемой поверхности головы от раздражителя,

— элементарный защитный рефлекс. При нанесении раздражения на кожу у плода можно наблюдать быстрое движение рук и туловища. При более сильном раздражении кожи часто появляется генерализованная реакция, в основе которой лежит одновременное сокращение мышц-сгибателей и разгибателей. На 9-й неделе возможны двигательные реакции на раздражения проприорецепторов при растяжении мышц и сухожилий. Хватательная реакция у плода обнаруживается в возрасте 11,5 недель.

Спонтанная активность мышц плода характеризуется тремя основными формами.

1-я форма — тонические сокращения мышц-сгибателей, обеспечивающие ортотоническую позу (согнутая шея, туловище и конечности), благодаря которой плод занимает в матке минимальный объем. Эта поза поддерживается раздражением кожных рецепторов околоплодными водами, а также афферентной импульсацией от проприорецепторов скелетных мышц.

2-я форма — периодические фазные сокращения мышц-разгибателей, которые имеют генерализованный характер. Эти движения ощущаются матерью как шевеление плода обычно 4—8 раз в 1 ч, начиная с 4,5— 5-го месяцев беременности. Частота шевелений увеличивается при обеднении крови матери, а вследствие этого и плода, питательными веществами и кислородом. В процессе двигательной активности плода у него усиливается деятельность сердца, повышается артериальное давление, ускоряется кровоток по всему организму и, естественно, через плаценту, что ведет к увеличению в крови количества кислорода и питательных веществ. Двигательная активность плода способствуют развитию его мышц и мозга.

3-я форма — дыхательные движения — начинаются на 14-й неделе внутриутробного развития. Частота дыхательных движений высока — 40—70 в 1 мин. На 6-м месяце внутриутробного развития достаточной зрелости достигают

8

структуры, ответственные за центральную регуляцию дыхания. Последнее обеспечивает возможность их немедленного включения в работу после рождения ребенка.

Зрелой к моменту рождения является фракция ядра лицевого нерва, реализующая управление соответствующими эффекторами в составе функциональной системы сосания (П.К. Анохин).

НЕОНАТАЛЬНЫЙ ПЕРИОД

Созревание ЦНС. В неонатальном периоде отмечаются дальнейший рост нервной ткани, усиление процессов миелинизации нервных волокон, дифференцировки нейрофибрилл, совершенствование механизмов проницаемости клеточных мембран, повышение возбудимости нейронов, развитие их шипикового аппарата, установление ассоциативных связей, что в итоге приводит к постепенному совершенствованию базовых нейродинамических процессов.

У новорожденных спинной мозг, структуры ствола мозга, бледное ядро, зрительный бугор развиты в целом хорошо. Красное ядро, руброспинальный путь миелинизированы.

Двигательные области коры большого мозга (поля 4 и 6 по Бродману) к моменту рождения развиты недостаточно.

В спинном мозге, стволе и гипоталамусе у новорожденных обнаруживаются ацетилхолин, гамма-аминомасляная кислота, серотонин, норадреналин, дофамин. Содержание медиаторов низкое и составляет 10—50 % от такового у взрослых. В постсинаптических мембранах нейронов к моменту рождения появляются специфические для перечисленных медиаторов рецепторы.

Созревание структур ЦНС усиливается гормонами щитовидной железы. Стимулирующая роль в ходе созревания и функционального становления ЦНС отводится афферентным потокам импульсов, поступающих в структуры мозга из внешней среды.

МЕМБРАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

В раннем постнатальном онтогенезе возбудимость нервной и мышечной ткани крайне низка. Болевая чувствительность выражена слабо и даже полностью отсутствует: болевое раздражение электрическим током до 5-6 месячного возраста не вызывает обычных компонентов болевой реакции, таких как отдергивание руки, расширение зрачка.

Электрофизиологические характеристики нейронов обладают рядом особенностей. В частности, нейроны у новорожденных имеют относительно высокие потенциалы покоя — около 50 мВ (у взрослых — 60—80 мВ). Пороговая величина постоянного тока, вызывающая сокращение мышц у месячных детей, почти в 3 раза больше, чем у детей в возрасте 12-15 лет. Очевидно, это связано с особенностями потенциала покоя (МПП) в различные возрастные периоды.

Низкий уровень МПП в раннем возрасте связан, по-видимому, с меньшей активностью Na/K - АТФ-азы, в результате чего внутриклеточное содер-

9

жание ионов Na+ выше, а ионов К+ - ниже, чем у взрослых животных (экспериментальные данные). Период пониженной возбудимости сменяется у взрослых животных, в соответствии с ростом отрицательности МПП, периодом повышенной возбудимости мышечной клетки. Это объясняется тем, что мембрану, имеющую МПП 52-77 мв, легче довести до критического уровня деполяризации, после которого возникает потенциал действия (ПД).

Поверхность тела нейронов и дендритов, покрытая синапсами, во много раз меньше, чем у взрослых. Возбуждающие постсинаптические потенциалы (ВПСП) имеют большую длительность, чем у взрослых, более продолжительной является синаптическая задержка, нейроны менее возбудимы. Процессы торможения у новорожденных выражены значительно слабее. Раздражение, например, блуждающего нерва не вызывает замедления работы сердца. Слабее выражено и центральное торможение: при раздражении любого рецепторного поля сгибатели и разгибатели отвечают генерализованной реакцией без признаков реципрокного торможения. Не столь эффективны процессы постсинаптического торможения нейронов из-за малой амплитуды тормозных постсинаптических потенциалов (ТПСП), а также меньшего числа тормозных синапсов на нейронах.

Вследствие морфологической и функциональной незрелости структур ЦНС, недостаточности элементарных механизмов возбуждения и торможения у новорожденных оказываются несовершенными многие проявления его двигательной активности.

Спонтанные периодические движения новорожденного беспо-

рядочны, хаотичны, в них участвуют конечности, голова и туловище. Тем не менее, наблюдаются и координированные ритмические сгибания и разгибания. Периоды двигательной активности отчетливо преобладают над периодами полного покоя. Для проснувшегося новорожденного характерны пространственно ориентированные движения головы, направленные на поиск материнской груди, полноценные сосательные движения.

Мышечный тонус у новорожденных поддерживается импульсами, идущими от проприорецепторов, кожных терморецепторов и даже рецепторов растяжения легких, активирующихся при вдохе.

Для новорожденного, как и для плода, характерна ортотоническая поза как следствие некоторой гипертензии мышц-сгибателей.

ХАРАКТЕРИСТИКА РЕФЛЕКСОВ.

Отличительными особенностями рефлексов новорожденных являются генерализованный характер их проявления и обширность рефлексогенной зоны вызова того или иного рефлекса. Эти свойства рефлексов объясняются, вопервых, отсутствием над ними контроля со стороны головного мозга, вовторых, относительно облегченной иррадиацией процесса возбуждения в ЦНС. Причиной более выраженной иррадиации возбуждения является слабость процессов торможения. С возрастом рефлексы становятся более совершенными: генерализованность уменьшается, рефлексогенные зоны сужаются. Так, в возрасте 1—5 дней рефлексогенной зоной сосательного рефлекса являются губы и

10

кожа всего лица; 6—10 дней — губы и кожа вокруг рта; 15 дней — только губы. Ряд рефлексов новорожденного постепенно исчезает, но многие из них подвергаются лишь угнетению в результате развивающихся тормозных влияний со стороны вышележащих отделов мозга, в особенности коры большого мозга, на нижележащие центры.

Всю совокупность рефлексов новорожденного целесообразно разделить на пять групп.

1. Пищевые: сосательный и глотательный рефлексы появляются при механическом, тепловом и вкусовом раздражении рецепторов ротовой и околоротовой областей. Так, если вложить ребенку в рот соску, он начинает совершать активные сосательные движения. Сосательный рефлекс исчезает к концу первого года жизни.

2.Защитные: мигательный рефлекс — мигание при освещении глаз светом или при раздражении поверхности носа, век, ресниц, роговой оболочки глаз; зрачковый рефлекс — уменьшение диаметра зрачка при освещении; рефлекс отдергивания конечности в ответ на болевое раздражение.

3.Двигательные.

•Хватательный рефлекс (рефлекс Робинсона) — схватывание и прочное удерживание предмета (пальца, карандаша, игрушки) при прикосновении им к ладони — исчезает на 2—4-м месяцах.

•Рефлекс обхватывания (рефлекс Моро) — отведение рук в стороны и разгибание пальцев с последующим возвращением рук в исходное положение.

Для вызова рефлекса ребенка, находящегося на руках у врача, резко опускают на 20 см и затем поднимают до исходного уровня. Рефлекс можно вызвать при ударе по поверхности, на которой лежит ребенок, а также при быстром подъеме его из положения на спине. Рефлекс исчезает после 4 месяца жизни.

•Подошвенный рефлекс (рефлекс Бабинского) — изолированное тыльное разгибание большого пальца и подошвенное сгибание (иногда веерообразное расхождение) остальных при раздражении подошвы по наружному краю стопы от пятки к пальцам; исчезает после первого года жизни.

•Коленный рефлекс — сгибание (у взрослых разгибание) в коленном

суставе при ударе по сухожилию четырехглавой мышцы ниже коленной чашечки. Сгибание у новорожденных связано с преобладанием у них тонуса мышц-сгибателей; заменяется разгибательным рефлексом на 2-м месяце.

•Хоботковый рефлекс - выпячивание губ хоботком в результате сокращения круговой мышцы рта при легком ударе пальцем по губам ребенка или поколачива-нии кожи вокруг рта на уровне десен; исчезает к концу первого полугодия жизни.

•Поисковый рефлекс (поиск груди матери) — опускание губ, отклонение языка и поворот головы в сторону раздражителя при поглаживании кожи в области угла рта. Рефлекс ярче выражен у голодного ребенка; исчезает к концу 1-го года жизни.

•Рефлекс ползания (рефлекс Бауэра) — ребенка кладут на живот так,

чтобы голова и туловище располагались на одной линии. В таком положении ребенок на несколько мгновений поднимает голову и совершает пол-