Строение тела человека органы: Урок 18. строение тела человека. если хочешь быть здоров — Окружающий мир — 2 класс

Закрепление.

Самостоятельная работа.

Работа с тестом.

Учитель: Ребята,. возьмите листочки. На листочках тест. Выберите правильный ответ. Букву правильного ответа впиши в таблицу. Какое слово у вас получилось? Прочитайте.

Дети: ЗНАТОК.

Учитель: Правильно. Молодцы. Листочки я у вас заберу, проверю и выставлю оценки за работу.

Учитель: Ребята, к своему здоровью относится нужно бережно. Давайте прочитаем пословицы и поговорки и объясним их значение.(чтение пословиц и поговорок)

Игра » КАК работает наш организм»(к доске выходят дети, им раздаются таблички с надписями «мозг», «легкие», «желудок» и т.д.).Дети показывают как работает наш организм днем, ночью. Что происходит, если перестает стучать сердце, перестает работать мозг и т.д)

Итог.

Учитель: С чем вы познакомились на уроке?

Дети: С внешним и внутренним строением человека.

Учитель: Назовите части тела человека.

Дети: Голова, шея, туловище (грудь, спина, живот), руки, ноги.

Учитель: Назовите внутренние органы человека.

Дети: Головной мозг, сердце, легкие, желудок, кишечник, печень.

Выставление оценок.

Домашнее задание.

Учитель: Ребята, представьте, что вы ученые-биологи. Расскажите родителям о внешнем и внутреннем строении тела человека.

Приложение.

Строение тела человека

Привет, ребята! Давайте знакомиться! Меня зовут Гномик-Микробик!

И я приглашаю вас в занимательное путешествие по моей стране – Стране Человеческого Тела. Сначала мы прогуляемся снаружи по телу этих ребят.

Ох, и нелегкое же путешествие нам предстоит – неровное – вверх, вниз, вверх, вниз….

То ли дело я – ровненький, кругленький!!! У меня все здорово придумано – все в одном шарике. А тут… Итак, ребята, в путь!

Посмотрите на этих ребят. Начнем мы с самого главного. А что главное у каждого человека?

Всем известно – части тела
Предназначены для дела.
Среди них, как дважды два,
Всех важнее – голова.

А для чего нужна голова? Ну конечно, чтобы шапку носить!… Или вы не согласны???

Итак, голова. Вот она у мальчика, есть и у девочки. Пошли дальше. Спускаемся. Вот шея. У меня, например, шеи нет. И если я хочу увидеть что-нибудь справа или слева от себя, приходится поворачиваться всем телом… А вам, дети, везёт. У вас голову поворачивает шея.

Дальше по плечам спускаемся на …

Ими мы что-то берем или отдаем, пишем и рисуем, подносим еду ко рту, и еще выполняем тысячи действий. Вы, конечно, догадались. Это – руки. Их еще называют «верхние конечности». А раз есть верхние конечности, то есть и … абсолютно верно, нижние конечности. Чтобы узнать, что это такое, отгадайте загадку:

Две сестрёнки-подружки
Похожи друг на дружку,
Рядышком бегут,
Одна — там, другая — тут.

 Ну что, догадались?… Ну конечно, нижние конечности — это ноги!

А вот и голова на шее, и руки, и ноги крепятся к туловищу. У него тоже есть свои части. Это грудь, живот. А если ребята повернутся, то можно еще и спины их увидеть….

Все эти части можно увидеть снаружи. Это – внешнее строение людей.

Конечно, люди все очень разные — высокие и низкие, полные и худые, темнокожие и светлокожие. У них разной формы глаза, нос и рот. Но у всех людей есть перечисленные мной части – голова, шея, туловище, в котором есть грудь, живот и спина. А с туловищем соединены конечности – верхние, т.е. руки, и нижние – ноги.

А теперь мы проберемся туда, куда так просто не попадешь – внутрь человеческого тела, и познакомиться с внутренними органами. Для меня нет никаких преград. Ведь я такой маленький, и могу пробраться куда угодно. А уж если я проберусь, то и вам все-все покажу. И самый простой способ – пробраться в рот и… как по горочке проскочить внутрь человеческого тела.

Первое, что я хочу вам показать – это мозг человека. Он находится в голове у человека и защищён черепной коробкой.

Мозг управляет всеми жизненно важными процессами, происходящими в организме человека, отвечает за работу всех мышц – движение рук, ног и других частей тела, работу всех внутренних органов. Благодаря работе мозга человек может мыслить, чувствовать, слышать, видеть, осязать, двигаться. Поэтому вы умеете разговаривать, думать, запоминать что-то, решать задачи. Мозг – как маленький, но очень мощный компьютер. Даже куда совершеннее компьютера. Ведь компьютер, конечно, очень многое может. Но он выполняет только те действия, которые ему запрограммировал человек. А мозг человека действует самостоятельно. И он отдает команды всем частям тела человека, что делать в каждый миг его жизни.

А вы знаете, что когда человек рождается, его мозг весит менее 400 граммов. Но он растет вместе с вами  и у взрослого человека может весить 1, или даже 2 килограмма.

Я знаю еще несколько интересных фактов про головной мозг:

Так что голова нужна не только для того, чтобы шапку носить…

А какие же органы расположены в туловище человека?

Вот легкие. Их два – левое и правое. Расположены они в грудной клетке… Вы помните, что мозгу для работы нужен кислород? Главным поставщиком кислорода в головной мозг, как и во все остальные органы, являются легкие. Вы, конечно, держали в руках обыкновенные губки и обратили внимание, что в них очень много мелких пузырьков. Сожмешь такую губку, и она становится маленькая, потому что воздух из неё выходит. Отпустишь – и губка вновь возвращает свой размер, наполняясь воздухом. Вот так же работают и наши легкие. Когда мы вдыхаем воздух, он заполняет лёгкие. А из лёгких кислород, содержащийся в воздухе, забирает кровь и разносит по кровеносным сосудам ко всем органам.

А чтобы кровь в сосудах не останавливалась, в организме человека есть вечный двигатель – сердце. Сердце расположено в груди человека между лёгкими, но не посередине, а немного сместившись влево. Сердце работает, как насос, выталкивая кровь в кровеносные сосуды. Размер сердца примерно как ваш сжатый кулачок… Но, несмотря на свой небольшой размер, сердце каждый день делает примерно 12 тысяч ударов — это очень много. Причем, у ребенка сердце бьётся чаще, чем у взрослого здорового человека. Если вы приложите руку к груди слева, то можете почувствовать биение своего сердца. А как оно толкает кровь по сосудам, можно почувствовать, положив палец руки на запястье другой руки – это биение пульса.

А вы знаете, что кровь разносит по всему телу не только кислород, но и питательные вещества, которые человек получает с пищей. Но не думайте, что кровь разносит макароны, котлеты и сосиски. Когда человек ест, то разжеванная пища по специальной трубке – пищеводу попадает в желудок. Это такой мешочек, стенки которого состоят из мышц. Из стенок желудка выделяется кислый желудочный сок, в котором растворяется часть пищи. Дальше желудок, сжимаясь и разжимаясь, выталкивает пищу в кишечник. Это извилистая трубка, плотно зигзагами лежащая в животе человека. Если её растянуть, то длина её может достигать от 6 до 8 метров. Пища продвигается по кишечнику и продолжает перевариваться и растворяться. А оттуда раствор питательных веществ попадает в кровь и разносится по всему организму.

Помогает перерабатывать пищу и еще один важный орган – печень. Это самый крупный орган человеческого тела. Печень может выполнять пятьсот разнообразных действий. Ни один завод, ни одна фабрика, построенная человеком, не может выполнять столько действий одновременно. И одно из самых главных действий – печень очищает кровь, а значит и весь организм от вредных веществ и ядов, которые в некоторых количествах попадают в организм человека вместе с пищей. А еще в печени накапливаются разнообразные витамины и микроэлементы, необходимые человеку. Но скажу вам по секрету – я стараюсь держаться от печени подальше. Потому что она убивает много микробов.

Ну вот я и познакомил вас со своей страной – человеческим телом.

Вы ребята не забыли? У человека есть внешние части тела и внутренние органы. К внешним частям тела относятся голова, шея, туловище, а в нем грудь, живот, спина. И, конечно, к внешним частям тела относятся верхние конечности – руки, и нижние конечности – ноги.

К внутренним органам относятся: главный командный пункт – мозг, органы дыхания – легкие, насос, проталкивающий кровь – сердце, а также органы пищеварения – желудок, кишечник, печень.

Не забудьте это, ребята. А мне пора домой. До свидания, ребята.

У нас есть шесть частей тела, которые мы больше не используем. Зачем они были нужны?

26 января 2019

Автор фото, Getty Images

Рудименты — отголоски эволюции

Эволюция прошла долгий путь, и процесс этот очень медленный.

Некоторые отличительные признаки организмов сохраняются на протяжении многих поколений даже после того, как соответствующий орган перестал выполнять отведенную ему функцию. Эти эволюционные остатки, или рудиментарные особенности, есть и у людей.

«Ваше тело — это, по сути, музей естествознания!» — написала в «Твиттере» эволюционный антрополог Дорса Амир.

Так почему же эти свойства или органы не пропадают, несмотря на то, что они, судя по всему, утратили свою функцию? Потому что эволюция — это постепенный процесс.

Автор фото, Getty Images

Иногда на них не оказывает достаточного давления естественный отбор, поэтому они переходят из поколения в поколение. В некоторых случаях рудиментарные органы развивают новые функции. Этот процесс называется экзаптацией.

Откуда мы вообще знаем, для чего эти органы или части тела изначально предназначались?

«Мы можем только предполагать, какова основная функция этих органов, — сказала Дорса Амир в интервью Би-би-си. — Мы можем выяснить, например, важны ли они для выживания, или посмотреть, есть ли они у ближайших к нам приматов и млекопитающих, и если да, то как они функционируют».

Вот шесть этих рудиментов.

1. Palmaris longus — мускул на запястье

Автор фото, Getty Images

С помощью этих мышц люди передвигались по деревьям

Проведем небольшой эксперимент: положите руку ладонью вверх на плоскую поверхность и соедините большой палец с мизинцем.

Видите бугорок, который появился у вас на запястье? Это Palmaris longus — длинная ладонная мышца.

Не волнуйтесь, если не увидите ее. Примерно у 18% людей ее вовсе нет, и это абсолютно ни на что не влияет. Прекрасный пример эволюционного рудимента.

Эта мышца присутствует у живущих в лесу или на деревьях приматов, таких как орангутанги, но есть не у всех приматов, обитающих на других территориях.

«Это свидетельствует о том, что эта мышца нужна, чтобы лазить по деревьям», — говорит Дорса. В наши дни практическое применение этой мышце нашли хирурги.

«Они используют ее в качестве материала при пластических операциях, поскольку сама по себе она не выполняет никакой функции, необходимой для движения рук», — говорит Дорса.

2. Бугорок Дарвина можно найти на верхней части уха

Автор фото, Getty Images

Некоторые млекопитающие используют эти мышцы, чтобы определять местонахождение добычи и хищников

«Если вы можете шевелить ушами, вы демонстрируете эволюцию», — пишет Джерри Койн в своей книге «Почему эволюция — это правда».

Речь здесь идет о трех мышцах под кожей головы, которые прикреплены к ушам. Маленькая шишечка на верхней части уха — одна из этих мышц.

У большинства людей они уже не работают, но некоторые до сих пор могут использовать их, чтобы шевелить ушами.

Этот элемент был впервые в общих чертах описан Чарльзом Дарвином и поэтому называется бугорком Дарвина.

«Хотя по-прежнему идут споры о том, является ли сам бугорок рудиментарным, утверждается, что мышцы вокруг уха могут демонстрировать рудиментарность», — говорит Дорса.

Эти мышцы по-прежнему используются многими животными, например, кошками и лошадьми, чтобы двигать ушами, как отмечает Койн.

Это помогает им обнаруживать хищников, определять местонахождение своих детенышей и устанавливать, откуда идут различные звуки.

3. Копчик

Автор фото, Getty Images

Копчик был нужен нашим предкам для мобильности и баланса

Как отмечает Дорса Амир, копчик — наиболее очевидный эволюционный пережиток.

«Это напоминание об утерянных нами хвостах, которые были нужны для баланса и передвижения по деревьям», — говорит Дорса.

Он является хорошим примером процесса экзаптации, упомянутого ранее, поскольку теперь служит местом крепежа для мышц.

Другие подобные причуды не совсем выжили в эволюционном процессе.

Дорса говорит: «Определенные черты, такие как перепончатая ткань между пальцами, обнаруживаются на ранних этапах утробного развития, но затем исчезают. Эта ткань обычно уничтожается лейкоцитами».

4. Plica semilunaris — третье веко

Автор фото, Getty Images

Третье веко — это свернутая ткань во внутреннем углу глаза

Видите маленькую розовую подушечку во внутреннем углу глаза?

Это отголосок нашего эволюционного прошлого — наша перепончатая мембрана, или третье веко.

«Третье веко моргало бы горизонтально, — говорит Дорса. — У нас оно не функционирует». Но его все еще можно увидеть в действии в животном мире, например, у птиц и кошек.

5. The piloerection — «мурашки»

Автор фото, Getty Images

Животные, такие как кошки, используют этот рефлекс, чтобы казаться крупнее

Вы видели, как у кошек шерсть встает дыбом, когда они напуганы?

Это очень похоже на то, как у нас появляются мурашки на коже, когда нам холодно или страшно.

Ученые называют это рефлексом пилоэрекции.

«Учитывая, что мы провели большую часть нашего времени на этой планете в виде покрытых шерстью млекопитающих, рефлекс пилоэрекции — это древний способ либо выглядеть крупнее, чем вы есть на самом деле, либо предотвращать потерю тепла, когда вам холодно», — говорит Дорса.

«Поскольку мы постепенно начали терять волосы на теле, этот рефлекс становился все менее и менее полезным, и теперь он уже не выполняет свою первоначальную функцию».

6. Palmar grasp reflex — хватательный рефлекс

Автор фото, Getty Images

Хватательный рефлекс нужнен детенышам приматов для траспортировки

Хватательный рефлекс наблюдается, когда дети крепко сжимают палец взрослого. Этот рефлекс по-прежнему нужен детенышам приматов.

Они рождаются готовыми схватиться за мех родителя для транспортировки.

«Предполагается, что наш собственный хватательный рефлекс ладоней изначально был предназначен именно для этой цели», — добавляет Дорса.

«Но наши дети рождаются преждевременно по сравнению с другими приматами и не могут сами держать голову или двигаться».

Интересно, что у разных людей наблюдаются разные рудиментарные особенности.

«Эволюционные пережитки» варьируются и в разных регионах мира, причем вразброс. И измениться это может только со временем.

Внутренние органы тела

Эта идея фокусировки исследована через:

Противопоставление взглядов студентов и ученых

Ежедневный опыт учащихся

Учащиеся младших классов начальной школы мало что знают о внутренних органах. Они склонны думать, что содержимое тела — это то, что, по их наблюдениям, помещается в него или выходит из него, например, еда и кровь. Их повседневные порезы, царапины и синяки, кажется, укрепляют мнение о том, что кровь находится под поверхностью кожи, заполняя пространства внутри тела (как мешок с кровью).

Дети старшего возраста с большей вероятностью могут перечислить большое количество органов, но могут не полностью понимать их функцию или взаимосвязанный характер. Например, учащиеся на этих уровнях могут осознавать, что сердце — это насос, но не осознавать, что кровь возвращается к сердцу, или они могут полагать, что мозг помогает частям тела, но не всегда осознают, что тело помогает мозгу.

Исследования: Флир и Харди (1996), Геллерт (1962), Кэри (1985)

Научная точка зрения

Чтобы выжить и размножаться, человеческое тело полагается на основные внутренние органы тела, выполняющие определенные жизненно важные функции.Когда два или более органов вместе со связанными с ними структурами работают вместе, они становятся составными частями системы организма.

Вот некоторые из легко узнаваемых внутренних органов и связанных с ними функций:

Мозг

Мозг является центром управления нервной системой и расположен внутри черепа. В его функции входят мышечный контроль и координация, сенсорный прием и интеграция, производство речи, хранение памяти и выработка мыслей и эмоций.

Легкие

Легкие — это две губчатые конические структуры, которые заполняют большую часть грудной полости. Их основная функция — обеспечивать кислородом вдыхаемый воздух в кровоток и выдыхать углекислый газ.

Печень

Печень находится в правой части брюшной полости под диафрагмой. Его основная функция — обрабатывать содержимое крови, чтобы ее состав оставался неизменным. Этот процесс включает расщепление жиров, производство мочевины, фильтрацию вредных веществ и поддержание надлежащего уровня глюкозы в крови.

Мочевой пузырь

Мочевой пузырь — мышечный орган, расположенный в полости малого таза. Он растягивается, чтобы накапливать мочу, и сокращается, чтобы выделять мочу.

Почки

Почки — это два бобовидных органа, расположенных в задней части брюшной полости, по одному с каждой стороны позвоночника. Их функция — поддерживать химический баланс организма, выводя продукты жизнедеятельности и лишнюю жидкость в виде мочи.

Сердце

Сердце — это полый мышечный орган, который качает кровь по кровеносным сосудам путем повторяющихся ритмичных сокращений.

Желудок

Желудок представляет собой мускулистый эластичный мешок грушевидной формы, расположенный в брюшной полости крест-накрест под диафрагмой. Его основная цель — переваривание пищи путем выработки желудочного сока, который расщепляет, перемешивает и превращает пищу в жидкую жидкость.

Кишечник

Кишечник расположен между желудком и анусом и разделен на два основных отдела: тонкий кишечник и толстый кишечник. Функция тонкой кишки — поглощать большую часть съеденной пищи.Толстый кишечник отвечает за абсорбцию воды и выведение твердых отходов.

Критические идеи обучения

• Люди могут выглядеть по-разному, но внутри они имеют одинаковые составные части.
• Человеческое тело содержит основные внутренние органы или части тела, которые можно легко идентифицировать. Эти органы различаются по размеру, форме, расположению и функциям.
• Каждый орган играет определенную роль, которая способствует общему благополучию человеческого тела.
• Группа органов, чьи обязанности тесно связаны, часто называют системой.

Изучите взаимосвязь между представлениями о внутренних органах в Карты развития концепции (функции ячеек).

Построение учащимися понимания внутренних органов тела, того, как они связаны и почему они работают вместе как системы, — сложный процесс. Полезной отправной точкой является выявление существующих идей и представлений учащихся о том, что находится внутри тела.Использование повседневного опыта для извлечения этих идей всегда имеет большое значение, например, напоминание о посещениях врача, медицинских операциях / процедурах, травмах, медицинских изображениях / сканированиях, плакатах и ​​рекламных изображениях.

Полезно изучить, как выглядят внутренние органы и где они расположены, чтобы понять конкретную функцию каждого из них и то, как каждый из них способствует поддержанию жизни и здоровья тела. Обучающий опыт должен побуждать студентов задуматься о том, как органы работают вместе, т. е. насколько работа одного органа похожа или способствует функционированию другого. Эта идея приводит к более сложной идее о том, что части тела образуют связанные системы, которые способствуют функционированию тела в целом.

Учебная деятельность

Выносите существующие идеи студентов

Поощряйте студентов работать в небольших группах, чтобы создать общий рисунок того, что они знают о внутренней части человеческого тела. Вы можете предоставить каждой группе схему человеческого тела или попросите учащихся обвести члена группы, лежащего на большом листе бумаги.Убедитесь, что учащиеся учитывают расположение, размер и форму частей тела на своих рисунках. Попросите учащихся включить ярлыки с названиями каждой внутренней части и подумать о том, чтобы группы исследовали информацию о каждом органе.

Доля интеллектуального контроля

Раздайте каждой группе студентов не менее трех полосок бумаги. Попросите каждую группу составить три вопроса, которые возникли при завершении рисунков, сосредоточив внимание на вещах, которые, как они поняли, они не знали.

Покажите рисунки тел и обсудите сходства и различия между представлениями каждой группы.Покажите вопросы и добавляйте в список дополнительные вопросы по мере их возникновения в результате этих обсуждений и наблюдений. Вместе с классом выполните групповое задание, сортируя вопросы. Студенты должны обсудить, какие группы использовать.

Эти вопросы могут помочь при планировании дальнейших расследований. Возвращайтесь к этим вопросам в конце каждого занятия и при необходимости отвечайте новой информацией.

Разъяснение и объединение идей для / путем общения с другими

Используя стратегию мозаики, учащиеся переходят из «домашних» групп в «экспертные» группы, а затем обратно в «домашние» группы для сбора и обмена более подробной информацией о внутренних органы тела.Работая в «экспертных» группах, студенты исследуют определенный внутренний орган человеческого тела. В результате опыта, полученного в этой «экспертной» группе, каждый член команды должен уметь объяснить, где расположен орган, описать / представить наблюдаемые особенности органа и объяснить, что этот орган делает для человеческого тела и почему он является важным.

При работе в экспертных группах студентам может быть полезно:

• получить доступ к полезным веб-сайтам, научным текстам и визуальным изображениям
• изучить научные модели
• изучить органы животных (в соответствии с регламентированными протоколами здоровья)
• построить простые модели из материалов как и пластилин
• , проводят простые исследования, демонстрирующие ключевые особенности и функции исследуемого органа.

Затем каждый член возвращается в «домашнюю» группу и делится своим опытом, «обучая» своих коллег этой новой информации. После презентаций экспертов «домашняя» группа возвращается к своему первоначальному рисунку тела и добавляет новую информацию. Эти изменяющиеся дисплеи тела становятся неотъемлемой частью продолжающегося исследования и демонстрируют динамичный, изменяющийся дисплей.

Содействовать осмыслению и разъяснению существующих идей

Помогать учащимся создавать более богатые личные значения идей и концепций, связанных с внутренними органами тела, поощрять их завершать основы предложений. Основы предложений — это неполные утверждения, призванные обеспечить структуру для понимания и наблюдений. Вот некоторые примеры: «Печень — это…» «Печень может…» «Сердце…» «Легкие могут…»

Поощряйте студентов писать рассказы об одном из исследованных органов, уделяя особое внимание « день из жизни этого органа.

Подвергните сомнению некоторые существующие идеи и сконцентрируйте внимание на деталях, на которые раньше не обращали внимания.

Когда учащиеся знакомы с множеством основных внутренних органов, предложите им упражнения, которые побудят учащихся задуматься о том, чем один орган похож на работу другого органа или способствует ему.Задайте студентам такие вопросы, как: «Чем он похож / не похож на аналогичный орган?» Это побуждает студентов учитывать сходства и различия, которые они обычно не замечают. Другие вопросы могут включать:

• Чем похож желудок и мочевой пузырь? Чем они отличаются?
• Чем похожи почки и печень? Чем они отличаются?
• Чем толстый кишечник похож на ситечко для чая?
• Почему сердце не похоже на велосипедную помпу, а больше похоже на ножную помпу надувного матраса?

Определите заболевания и состояния, обычно связанные с каждым основным органом, такие как сердечный приступ, астма, язва желудка и т. Д.Обсудите факторы, способствующие этому, например, наследственные заболевания. Узнайте, как медицина разработала эффективные методы лечения многих из них, например трансплантацию, механическое сердце и лекарства.

Дополнительные ресурсы

Интерактивные обучающие объекты, связанные с наукой, можно найти на Страница ресурсов для учителей FUSE.

Чтобы получить доступ к интерактивному объекту обучения ниже, учителя должны войти в FUSE и выполнить поиск по идентификатору учебного ресурса:

• Человеческое тело — студенты работают над серией из четырех учебных объектов о структуре и функциях человеческого тела.Они сравнивают людей с другими животными, чтобы изучить адаптацию к окружающей среде.
  Код учебного ресурса: K6MKAS

Структурная организация человеческого тела — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Опишите строение человеческого тела с точки зрения шести уровней организации
• Перечислите одиннадцать систем органов человеческого тела и укажите по крайней мере один орган и одну основную функцию каждого из них.

Прежде чем вы начнете изучать различные структуры и функции человеческого тела, полезно рассмотреть его базовую архитектуру; то есть, как его самые маленькие части собираются в более крупные конструкции.Структуры тела удобно рассматривать с точки зрения фундаментальных уровней организации, которые усложняются: субатомные частицы, атомы, молекулы, органеллы, клетки, ткани, органы, системы органов, организмы и биосфера ((рисунок)).

Уровни структурной организации человеческого тела

Организацию тела часто обсуждают с точки зрения шести различных уровней возрастающей сложности, от мельчайших химических строительных блоков до уникального человеческого организма.

Уровни организации

Чтобы изучить химический уровень организации, ученые рассматривают простейшие строительные блоки материи: субатомные частицы, атомы и молекулы. Вся материя во Вселенной состоит из одного или нескольких уникальных чистых веществ, называемых элементами, знакомыми примерами которых являются водород, кислород, углерод, азот, кальций и железо. Самая маленькая единица любого из этих чистых веществ (элементов) — атом. Атомы состоят из субатомных частиц, таких как протон, электрон и нейтрон.Два или более атома объединяются в молекулу, такую ​​как молекулы воды, белков и сахаров, которые содержатся в живых существах. Молекулы — это химические строительные блоки всех структур тела.

Клетка — наименьшая самостоятельно функционирующая единица живого организма. Даже бактерии, которые являются чрезвычайно маленькими, независимо живущими организмами, имеют клеточную структуру. Каждая бактерия — это отдельная клетка. Все живые структуры анатомии человека содержат клетки, и почти все функции физиологии человека выполняются в клетках или инициируются клетками.

Клетка человека обычно состоит из гибких мембран, которые окружают цитоплазму, клеточную жидкость на водной основе вместе с множеством крошечных функциональных единиц, называемых органеллами. У человека, как и у всех организмов, клетки выполняют все жизненные функции. Ткань — это группа из множества похожих клеток (хотя иногда состоит из нескольких связанных типов), которые работают вместе для выполнения определенной функции. Орган — это анатомически отличная структура тела, состоящая из двух или более типов тканей. Каждый орган выполняет одну или несколько определенных физиологических функций.Система органов — это группа органов, которые работают вместе для выполнения основных функций или удовлетворения физиологических потребностей организма.

Эта книга охватывает одиннадцать различных систем органов человеческого тела ((Рисунок) и (Рисунок)). Отнесение органов к системам органов может быть неточным, поскольку органы, которые «принадлежат» одной системе, могут также выполнять функции, являющиеся неотъемлемой частью другой системы. Фактически, большинство органов участвуют более чем в одной системе.

Системы органов человеческого тела

Органы, которые работают вместе, сгруппированы в системы органов.

Системы органов человеческого тела (продолжение)

Органы, которые работают вместе, сгруппированы в системы органов.

Уровень организма — это высший уровень организации. Организм — это живое существо, имеющее клеточную структуру и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни. В многоклеточных организмах, включая человека, все клетки, ткани, органы и системы органов тела работают вместе, чтобы поддерживать жизнь и здоровье организма.

Обзор главы

Жизненные процессы человеческого тела поддерживаются на нескольких уровнях структурной организации. К ним относятся химический, клеточный, тканевый, орган, система органов и уровень организма. Более высокие уровни организации строятся из более низких уровней. Таким образом, молекулы объединяются, чтобы сформировать клетки, клетки объединяются, чтобы сформировать ткани, ткани объединяются, чтобы сформировать органы, органы объединяются, чтобы сформировать системы органов, а системы органов объединяются, чтобы сформировать организмы.

Обзорные вопросы

Самая маленькая самостоятельно функционирующая единица организма — это ________.

1. ячейка
2. молекула
3. орган
4. ткань

Совокупность похожих тканей, выполняющих определенную функцию, ________.

1. орган
2. органелла
3. организм
4. Органная система

За структурную поддержку и движение отвечает система тела ________.

1. сердечно-сосудистая система
2. эндокринная система
3. мышечная система
4. Скелетная система

КРИТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ МЫШЛЕНИЯ

Назовите шесть уровней организации человеческого тела.

Химический, клеточный, тканевый, орган, система органов, организм.

Частью какой системы организма являются женские яичники и мужские семенники? Могут ли эти органы быть членами более чем одной системы органов? Почему или почему нет?

Женские яичники и мужские семенники являются частями репродуктивной системы. Но они также секретируют гормоны, как и эндокринная система, поэтому яичники и семенники функционируют как в эндокринной, так и в репродуктивной системах.

Глоссарий

ячейка

наименьших независимо функционирующих единиц из всех организмов; у животных клетка содержит цитоплазму, состоящую из жидкости и органелл

орган

Функционально отличная структура, состоящая из двух или более типов тканей

Органная система

Группа органов, которые работают вместе для выполнения определенной функции

организм

живое существо, имеющее клеточную структуру и способное самостоятельно выполнять все физиологические функции, необходимые для жизни

ткань

Группа похожих или близкородственных клеток, которые действуют вместе для выполнения определенной функции

Сопоставление анатомически связанных сущностей с частями человеческого тела на основе Википедии в выписках | BMC Bioinformatics

Материалы

Создание дерева частей человеческого тела

Столкнувшись с трудностями прямого использования существующих онтологий, мы решили организовать сборную, но специализированную онтологию, которая согласуется со структурой установленных онтологий и совместима с расположением отделения больницы. Для выполнения этой задачи сначала извлекаются сущности из группы «Местоположение или область тела» в UMLS. Затем в соответствии с клиническими экспертами выбираются основные клинические части тела, которые позже используются для построения THBP. Наконец, мы черпаем вдохновение из FMA и SNOMED-CT и обсуждаем структуру новой онтологии с врачами. Все это гарантирует, что структура новой онтологии согласована с этими онтологиями и расположением отделений в больнице.

Анатомические структуры человека можно разделить на пять уровней: системы, органы, ткани, клетки и химические вещества (например,г., молекулы или ионы) [1]. Поскольку клеток и химических веществ бесчисленное множество, они существуют в каждой части человеческого тела, поэтому в этом случае нет необходимости сопоставлять их с конкретными частями человеческого тела. Поэтому мы сосредоточимся только на первых трех уровнях анатомических структур. Согласно анатомическим исследованиям [50], части человеческого тела можно разделить на девять различных частей по положению: голова, шея, грудь, живот, таз, спина, бедра, конечности и туловище. В нашей онтологии девять анатомических позиций считаются высшими уровнями.Каждая часть содержит анатомические структуры, которые принадлежат этой позиции в качестве подчиненных на более низких уровнях. Эта иерархическая классификационная структура определяется как THBP. Детали показаны на рис.1.

Верхний уровень Древа частей человеческого тела (THBP) THBP состоит из 9 частей: головы, шеи, груди, живота, таза, спины, бедер, конечностей и туловища. Для каждой части ее подслой формируется органами или тканями в этой части. Изображение человеческого тела на рисунке создано автором.

Анатомически связанные сущности обычно имеют несколько синонимов и сокращений в биомедицинском тексте.Например, «брюшная полость», «брюшная полость» и «брюшная полость» относятся к одной и той же части тела. Для частей тела, которые называются более чем одним термином, один псевдоним рассматривается как формальное имя, а другие псевдонимы, включая аббревиатуры и синонимы в THBP, считаются дополнительными. Например, «брюшная полость» выбрана в качестве официального названия для этой части тела, а остальные являются дополнительными (например, брюшная полость — брюшная полость — брюшная полость — брюшная полость — энтероцелия).

Аннотация

Наш набор данных аннотаций основан на результатах нашей предыдущей работы [5], в которой использовалась модель CRF для распознавания анатомических именованных сущностей из 300 сводок выписок в корпусе задач i2b2 2010 года [51].Сводные данные о выписке предоставлены Partners Healthcare, Медицинским центром Beth Israel Deaconess и Медицинским центром Университета Питтсбурга. Поскольку качество аннотаций оказывает значительное влияние на всю систему, проводится несколько повторений предварительной аннотации для построения рекомендаций по аннотации перед окончательной аннотацией. Есть три комментатора, двое из которых имеют опыт работы в области биомедицинской инженерии и анатомии человека, а третий имеет клиническое образование. Из нашей предыдущей работы случайным образом выбираются 10 выписок для предварительной аннотации. 50 резюме выписок, случайно выбранных из предыдущей работы, и 2224 анатомически связанных объекта с их аннотациями извлекаются в качестве окончательного набора данных аннотаций этого исследования.

Руководство по аннотациям

Стандартное руководство, которому легко следовать, необходимо для обеспечения единообразия и помощи аннотаторам в работе независимо. Процесс построения рекомендаций следует методу Дельфи [52]. Руководства построены и унифицированы из набора статей для разработчиков.

Чтобы составить руководство, аннотаторы сначала делают аннотации к 10 сводкам выписок по отдельности, а затем находят различия между этими аннотациями путем обсуждения.Обратите внимание, что эти 10 сводок разряда из нашей предыдущей работы используются только для построения рекомендаций по аннотациям и не включены в набор данных аннотаций экспериментов. На основе обсуждения и дальнейшего изучения литературы каждый аннотатор составляет свой собственный список рекомендаций. Изменения в аннотации вносятся независимо в соответствии с их собственными правилами. Потом еще одно обсуждение. Цикл проведения обсуждений, внесения поправок в инструкции и пересмотра аннотаций повторяется до тех пор, пока не будет достигнуто убедительное согласие.Наконец, три набора взаимно независимых руководящих принципов объединены в единый.

Результаты аннотации анатомических именованных сущностей соответствуют приведенным ниже правилам. Обратите внимание, что «позиционные слова» в следующем контексте относятся к префиксам или словам, указывающим на расположение частей человеческого тела. Мы определили некоторые необходимые компоненты на основе знаний об антропотомии, а затем сопоставили их с наиболее актуальной концепцией UMLS.

1. Все анатомические именованные объекты нормализованы по положению, а не по функции (например,g. «сонная артерия» нормирована на «шею», а не на «артерию»). Это соответствует идее создания онтологии, основанной на позиции. Ствол считается «стволом» человеческого тела, включая органы и ткани, которые распределены по всему телу, такие как нервы, кровь и кости.

2. Результаты картирования анатомических названных сущностей являются низшими уровнями THBP. Например, митральный клапан расположен в груди и является частью сердца. Учитывая, что «сердце» является подслоем «груди», митральный клапан сопоставляется с сердцем, а не с грудной клеткой.

3. Для анатомически связанных сущностей, которые являются точными частями THBP (например, сердца), результатами картирования являются их исходные формы. Если полное название аббревиатуры можно найти в THBP, аббревиатура нормализуется до полного названия (например, от «EXT» до «extremity»).

4. Аббревиатуры, состоящие из нескольких различных анатомических местоположений, соответствуют нескольким различным частям THBP. Например, HEENT как сокращение от Head – Eye – Ear – Nose – Throat преобразуется в «голову», «глаз», «ухо», «нос» и «горло».

5. Результаты сопоставления представлены в единственном числе, в то время как позиционные префиксы или слова в именованных объектах остаются прежними. Например, «левая конечность» отображается на «левую конечность».

Поток аннотаций

Статьи в экспериментальном наборе аннотированы на основе единых правил, упомянутых выше. По всем 50 выпискам проводится два раунда аннотации. В первом раунде два аннотатора (A1 и A2) с опытом работы в области биомедицинской инженерии независимо друг от друга аннотируют одну и ту же сводку разряда.Когда есть разногласия между их результатами, третий комментатор с клиническим опытом (A3) выступает в качестве судьи и принимает окончательное решение. После этого A3 объясняет причины судебных решений, и три комментатора обсуждают руководящие принципы. Во время этого обсуждения правила пересматриваются в последний раз. Во втором раунде A1 и A2 аннотируют 50 выписок в соответствии с окончательной версией руководящих принципов. Когда А1 и А2 не согласны, окончательное решение принимает А3. Например, «бронхит» — это заболевание, относящееся к «шее» и относящееся к «трахее», подслою «шеи».Если в этой ситуации есть разногласия между A1 и A2, A3 укажет, что его следует нормализовать до нижнего связанного слоя «трахея» в соответствии с Правилом 2 выше. Таким образом, конечный результат — «трахея».

Соглашение между аннотаторами

Чтобы определить, можно ли использовать результаты аннотации в качестве золотого стандарта, соглашение между аннотаторами измеряется с помощью F1-баллов. В таблице 1 показано сравнение результатов аннотации A1 и A2. Предположим, что результат A1 является истинным, мы вычисляем точность, отзывчивость и оценку F1 для A2.В таблице 2 показано соглашение между аннотаторами, в котором результаты каждой аннотации сравниваются с окончательными результатами аннотации.

Согласно Таблице 1 и Таблице 2, во втором раунде все еще есть незначительные разногласия между аннотациями A1 и A2 или между их аннотациями с золотым стандартом. Есть несколько возможных причин небольшого разногласия.Во-первых, некоторые анатомические названные сущности (особенно болезни) связаны с несколькими разными анатомическими точками, что затрудняет определение того, к какой ветви THBP они принадлежат. Кроме того, несколько сокращений имеют несколько полных форм, что вызывает разногласия при определении того, какой ярлык следует присвоить этому сокращению. Более того, каждый аннотатор неравнодушен к своему руководству и игнорирует некоторые анатомические именованные объекты, в то время как другой аннотатор может аннотировать те, которые он игнорирует.Однако, поскольку все различия невелики и ошибки, допущенные А1 и А2, могут быть исправлены А3, результаты можно рассматривать как золотой стандарт для следующих экспериментов.

Алгоритмы

Для выполнения задачи сопоставления мы представляем результат объединения этих методов: метод сопоставления строк (базовая система), нормализация именованных сущностей и использование Википедии (включая оценку расстояния и частоты). Блок-схема представлена ​​на рис.2.

Блок-схема отображения. Анатомически связанные сущности сначала извлекаются из медицинских текстов. Затем сущности нормализуются с использованием нашего словаря синонимов или цепочек совместных ссылок, приведенных в корпусе [51]. После этого мы сопоставляем нормализованные объекты с THBP, чтобы увидеть, включены ли они. Если объекты успешно сопоставлены (например, нижняя конечность), результаты считаются окончательными. Если нет (например, миокардит), он обращается к внешней базе знаний, чтобы нормализовать сущности и снова сопоставить их с THBP

Базовая система

Мы используем алгоритм сопоставления строк в качестве нашей базовой системы.Сущности извлекаются из сводок разгрузки и напрямую отображаются в нашу онтологию THBP с помощью метода сопоставления строк (показанного на рис. 3). Для стемминга используется портер-стеммер [53]. Однако одна и та же сущность в разных формах не может быть распознана в этой системе, например, «болезнь сердца» и «ишемическая болезнь сердца».

Базовая система. Во-первых, из медицинских записей извлекаются анатомические сущности. После этого сущности сопоставляются с THBP, чтобы увидеть, включены ли они.Если это так, такой объект, как левый глаз, который включен в глаз, в результате левый глаз принадлежит к классу глаза. В противном случае (например, миокардит) результат оказывается несоответствующим

Нормализация именованных сущностей

Анатомические именованные сущности в биомедицинском тексте и пояснениях Википедии имеют разнообразный набор форм, в то время как сущности в онтологии и статьях Википедии стандартизированы. В результате можно правильно сопоставить только объекты в нормализованной форме. Чтобы сопоставить именованные сущности с онтологией и получить записи Википедии, анатомические именованные сущности необходимо нормализовать.Слова во множественном числе заменяются на единственное, а стоп-слова в анатомических именованных объектах удаляются.

Аббревиатуры часто встречаются в биомедицинских текстах и ​​влияют на эффективность картирования. Но упомянутый выше метод неприменим к нормализации сокращений. Для нормализации сокращений исследуются два подхода. Вдохновленный успехом предыдущих работ [54, 55], словарь синонимов, извлеченный из этих работ и Википедии, построен для сопоставления общих сокращений. Кроме того, несколько исследований показали, что полные формы некоторых сокращений, называемые местными аббревиатурами, существуют в одной и той же медицинской карте, и взаимосвязь между местными сокращениями и их полными формами может быть легко обнаружена [51, 56].Таким образом, эти отношения совместной ссылки могут быть обнаружены и применены для нормализации местных сокращений. В этой работе цепочки со-ссылок, которые уже были аннотированы в корпусе i2b2, используются для получения исходных полных форм сокращений [51].

Позиционные слова предоставляют практическим врачам информативные знания о пациентах. Следовательно, они сохраняются при аннотировании анатомических именованных сущностей и построении дерева частей человеческого тела. Словарь построен для различения позиционных слов.Также добавлены позиционные слова в биологической пространственной онтологии [57]. Позиционные слова удаляются перед нормализацией и добавляются к результатам нормализации соответствующим образом. Например, «ноги с двух сторон» преобразованы в «ноги» для его нормализации, и результатом нормализации будет «нижняя конечность». Следовательно, позиционное слово «с двух сторон» добавляется к «нижняя конечность», и конечный результат «с обеих сторон ног» — «двусторонняя нижняя конечность».

Алгоритм оценки Википедии

Целью нашей задачи является выделение точных общих семантических частей, которые принадлежат одному и тому же анатомическому расположению среди различных классов сущностей в онтологии.Система NEN подходит для этой задачи, но ее точность сильно ограничена базой знаний. В задаче NEN надежная внешняя база знаний повысит производительность системы нормализации [8]. Википедия, считающаяся ключевым инструментом в области медицины [9, 10], оказалась всеобъемлющей и точной в предыдущих исследованиях [44–49, 58]. Поэтому в качестве внешней базы знаний в этой системе мы выбрали Википедию. Мы разрабатываем алгоритмы оценки, чтобы использовать дополнительную информацию для каждого названного объекта, предоставленную Википедией. Сначала мы используем API для поиска терминов и применяем выделение корней ко всем словам в выписке перед сопоставлением.

Записи в Википедии предоставляют пользователям подробную информацию об анатомических названных объектах, такую ​​как объяснения болезней или функциональных областей лечения, которые необходимы для нормализации. В объяснении Википедии каждой анатомической названной сущности есть несколько связанных анатомических местоположений в контексте. Разумно предположить, что результат нормализации анатомического названного объекта является аналогом анатомического местоположения в THBP, которое появляется в контексте объяснения.Например, в объяснении «электрокардиографии» в Википедии есть анатомические местоположения, такие как «сердце», «грудь», «грудная клетка» и т. Д. Поскольку «электрокардиография» — это тест для изучения функции сердца, результат этим неявным анатомическим названным объектом должно быть «сердце».

Вдохновленный предыдущими работами [59–61], частота (т. Е. Количество раз, когда одно анатомическое местоположение появляется в контексте) и расстояние (т. Е. Среднее расстояние между каждым появлением анатомического местоположения и началом объяснения) рассматриваются как два основных фактора при определении взаимозависимости анатомических местоположений в контексте и анатомического названного объекта.Как правило, чем выше частота анатомического расположения, тем больше оно связано с названным объектом [59, 60]; чем меньше расстояние до анатомической локализации, тем больше она связана с названным объектом [61]. Поэтому мы разработали алгоритмы подсчета очков на основе расстояния и частоты.

Алгоритм 1: на основе расстояния Учитывая, что близкие друг к другу слова в тексте связаны семантикой [61], расстояние между словами в пояснениях Википедии может представлять корреляцию между записями и объектами в текстах.Поэтому мы предполагаем, что чем раньше в объяснении появляются связанные с анатомией объекты, тем ближе они к записи. Чтобы нормализовать расстояния для равного сравнения, приведены следующие формулы для подсчета расстояния:

$$ Score = \ left \ {\ begin {array} {lll} \ cos (D (n) \ times & \ frac {\ pi} {2} / \ max (D)) & \ max (D) > 1 \\ & 1 & \ max (D) = 1 \\ & 0 & \ max (D) = 0 \ end {array} \ right. $$

(1)

D ( n ) обозначает количество строк от начала входа до анатомического названного объекта, которое может быть сопоставлено THBP.max ( D ) представляет собой расстояние до последней совпавшей анатомической названной сущности.

Таким образом, расстояние преобразуется в косинусное подобие в диапазоне от 0 до 1.

Алгоритм 2: на основе частоты Помимо расстояния, как указано в [59, 60], количество раз анатомически связанный объект появляется в объяснении записи также представляет собой корреляцию между ними. Оценка каждого сопоставленного анатомического названного объекта рассчитывается по следующим формулам:

$$ Score = \ left \ {\ begin {array} {ll} 2. 5 \ times F (n) и первая сущность \\ \ quad F (n) и другие \ end {array} \ right. $$

(2)

F ( n ) — частота анатомического названного объекта, которому может соответствовать THBP. Учитывая, что первая появляющаяся анатомическая названная сущность, которая может быть сопоставлена ​​THBP, сильно связана с результатами картирования, 2,5 — это множитель к частоте первой появляющейся анатомической связанной сущности. Множитель 2,5 определяется путем перекрестной проверки.

Для проверки достоверности наших алгоритмов 50 анатомических названных сущностей и их записи в Википедии случайным образом извлекаются в качестве тестовых данных, на которых используются два алгоритма на основе Wiki для получения результатов сопоставления. В таблице 3 показаны результаты картирования.

Оба алгоритма достигают довольно высокого уровня точности, что доказывает точность сделанного нами ранее предположения и эффективность алгоритмов. Судя по результатам, обе стратегии подсчета очков приносят пользу задаче.

Алгоритм 3: на основе расстояния и частоты После сбора расстояния и частоты каждого слова мы объединяем оценку расстояния и оценку частоты для получения окончательной оценки. Формулы оценки объединяются для оценки каждого слова, чтобы лучше представить корреляцию. Формула выглядит следующим образом:

$$ Оценка (n) = a \ times f (D (n)) + b \ times f (F (n)) $$

(3)

где

$$ f (D (n)) = \ cos (D (n)) \ times \ frac {\ pi} {2} \ times \ max (D)) $$

(4)

Чтобы определить важность первого совпадающего слова в записи, мы умножаем 2.5 по частоте появления первого названного объекта в записи. Константа 2,5 определяется перекрестной проверкой.

$$ f (F (n)) = 2,5 \ умножить на F (n) $$

(6)

В формуле a и b являются коэффициентами f ( D ( n )) и f ( F ( n )) соответственно. a = 15 и b = 1 выбраны, которые способствуют лучшим результатам на основе перекрестной проверки.

После подсчета баллов мы выбираем слово с наибольшим баллом, которое будет результатом нормализации соответствующего анатомического названного объекта.

Эффективное понимание органов человеческого тела: ролевая игра для глубокого обучения | Американский учитель биологии

В этом упражнении группы студентов берут на себя роли органов человеческого тела. Они работают вместе, чтобы получить знания, необходимые для создания пародии, чтобы «разыграть» аргумент о том, что выбранный ими орган является самым важным в организме.Студенты изучают и укрепляют свое понимание состава и функций органов и систем органов, а также того, как они взаимосвязаны, чтобы обеспечить выживание тела в целом при сохранении гомеостаза на протяжении всей жизни.

На протяжении многих лет мы эффективно использовали ролевые игры в качестве обучающей деятельности, чтобы укрепить понимание структуры и функций человеческих органов и их роли в гомеостазе человеческого тела. Мы сделали это после того, как обнаружили, что, хотя у большинства студентов нет проблем с идентификацией системы органов, многие испытывают трудности с применением определения органа для идентификации и различения органов внутри человеческого тела. Более того, среди тех студентов, у которых нет проблем с идентификацией человеческого органа, кажется, что многие из них испытывают трудности с определением различных функций органов. Человеческое тело — это замечательная биологическая машина, которая поддерживается и поддерживается хорошо спроектированными и взаимозависимыми системами организма и их уникальными органами, которые по-разному способствуют биологическому, физическому, психическому и эмоциональному здоровью человека.Орган — это любая многоклеточная структурная или функциональная единица животного или растения, часто состоящая из двух или более различных видов тканей, которые выполняют более сложную и специфическую роль, чем одна ткань. Примеры включают печень, лист растения, глаз или мозг. Короче говоря, любая часть, которая состоит из нескольких тканей и организована для определенной задачи, называется органом.

В качестве подхода к обучению ролевые игры являются неотъемлемой частью человеческого развития, предлагают уникальный способ решения межличностных и социальных дилемм (Joyce & Weil, 1986) и помогают в достижении целей обучения (Cherif & Somervill, 1995; Ross et al. al., 2008). Кроме того, это дает студентам возможность стать «глубокими учениками», участвуя в активном обучении. Как успешно доказал Хоутон (2004), глубокое обучение включает в себя критический анализ новых идей путем их связывания с известными концепциями или принципами. Эти связанные знания приводят к лучшему пониманию, а также к долгосрочному сохранению концепций. Новые идеи, теперь связанные со знакомыми концепциями, можно использовать для решения проблем, представленных в незнакомом контексте.

Цель этого учебного мероприятия — помочь учащимся (от средней школы до старшей школы и колледжа) понять, что подразумевается под термином «орган», а затем применить это значение при идентификации органов и изучении взаимоотношений внутри человека. тело.Вторая цель — помочь студентам понять жизненно важные роли, которые органы играют в каждой системе органов, а также их роль в выживании живого тела и поддержании гомеостаза на протяжении всей жизни.

Для начала каждая группа студентов выбирает определенный орган человеческого тела, а затем разрабатывает и реализует аргумент, что этот орган является самым важным в организме. После первоначального представления информации инструктором студентам дается время (около 20 минут или пара недель, в зависимости от возраста студентов, отведенного времени и баллов, полученных за это мероприятие) для совместной работы и сбора необходимой дополнительной информации. спроектировать и разработать план.Затем они «разыгрывают» этот план, успешно доказывая классу, что выбранный ими орган является самым важным в человеческом теле. Время может меняться. Эта ролевая игра может длиться 2 часа или 2 недели, включая время на подготовку и презентацию. Оба таймфрейма работают хорошо. Разыгрывая или обсуждая, почему их орган является наиболее важным, студенты учатся делать выбор, систематизировать свою информацию и брать на себя роли; они улучшают свои социальные навыки и успеваемость; и, самое главное, они учатся и укрепляют свое понимание состава и функций органов и систем органов, их взаимосвязей и той роли, которую они играют в выживании и здоровье живого тела.

Многие части человеческого тела обладают ограниченной способностью к регенерации, что означает, что они не способны к репликации и / или самовосстановлению посредством деления клеток. Из-за этого отрастание человеческих конечностей долгое время было целью ученых. Саламандры, которые являются единственными позвоночными, которые, как известно, восстанавливают потерянные конечности (а также многие другие части тела на протяжении всей своей жизни), могут вырастить целые конечности всего за 30–35 дней; но они не единственные организмы, обладающие способностью к регенерации (Poole, 1994; Tortora & Derrickson, 2007; Muneoka et al. , 2008). Некоторые виды рыб-зебр, пауков, морских звезд, оленей и ящериц способны восстанавливать утраченные ткани, органы и / или части тела. Например:

У раненых рыб-зебр есть способность отрастить спинной мозг, сетчатку, плавники и даже до 20 процентов сердца … Некоторые виды морских звезд могут регенерировать в совершенно новое тело, просто оторвав руку. ; другим требуется кусок центрального тела, чтобы восстановить недостающие части.…… Олень теряет свои огромные рога ежегодно поздней осенью или в начале зимы, но вырастает новый, более крупный рог, чтобы сразиться за потенциальных партнеров …… Иногда пауки теряют ноги во время линьки, но обычно отрастают снова. …… (Аноним, 2008)

1. (1) Какой орган (или органы) в теле взрослого человека способен к естественной регенерации до такой степени, что живой человек может пожертвовать часть этого органа кому-то другому, и в течение нескольких недель две части этого органа будут регенерировать в функционирующие органы почти нормального размера?

2. (2) Какие органы взрослого человека способны восстанавливаться после незначительной травмы?

3. (3) Что такое исследования стволовых клеток? Что такое трансплантация тканей?

4. (4) Недавно было сообщено, что китайские исследователи смогли регенерировать кожу после глубоких ожогов без использования трансплантации тканей. Какую роль могут сыграть исследования и технологии стволовых клеток в регенерации тканей, органов и частей человеческого тела?

5. (5) Опираясь на огромное количество знаний этого типа, биологи надеются сделать регенерирование конечностей и других частей и органов человеческого тела. Проведите исследование библиотеки и предложите хорошо разработанный план и процедуру того, как это может произойти с выбранным вами органом.

6. (6) На протяжении веков было известно, что простых животных, таких как черви и морские звезды, можно легко клонировать, разрезав их пополам.Однако для высших животных этот метод не работает из-за клеточной специализации. Проведите библиотечное исследование, чтобы узнать, как ученые преодолели это препятствие при клонировании высших животных.

Понимание органов — это ключ к пониманию сложной работы человеческого тела и, в свою очередь, к пониманию самого себя биологически, химически, физически и даже умственно и эмоционально. В этом учебном задании мы попытались создать стратегию ролевой игры, которая позволяет учащимся более активно участвовать в изучении органов и их функций в человеческом теле.Выбор органа и работа в группах для разработки аргументов в пользу этого органа побуждает учащихся узнавать о функциях органов; улучшить свои навыки общения, сотрудничества и критического мышления; и получать удовольствие и получать удовольствие от обучения.

Задание можно провести до или после того, как эта тема будет рассмотрена в классе. В обоих случаях важно подвести итоги или завершить обсуждение, потому что оно подчеркивает важность гомеостаза и взаимосвязей между системами органов.В нашем случае эта ролевая игра принесла пользу некоторым из наших учеников, от средней школы до старшей школы и колледжа, поскольку они мотивировали их участвовать в глубоком обучении, которое приводит к осмысленному пониманию материала и содержания.

Как части тела вырастают до нужных размеров?

ПЯТЬ БОЛЬШИХ ВОПРОСОВ: Некоторые клетки, кажется, знают, что делать. Другие, по-видимому, следят за своими сигналами извне. Но на самом деле: «Мы этого не понимаем».

Кажется, что живые существа просто знают, насколько большими вырасти — и как большими — их отдельные части.Человеческая печень поддерживает себя в том объеме, который необходим для выполнения своей работы. Крылья плодовой мухи на противоположных сторонах тела каким-то образом имеют одинаковый размер, правильно подобранные для обеспечения полета.

В повседневной жизни мы ожидаем, что части тела будут пропорциональными, потому что это обычно так. «Вы замечаете, если кто-то приближается к вам и одна нога намного больше другой, — говорит Бен Стангер, гастроэнтеролог и исследователь из Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете, который изучал рост органов.

Но пока мы воспринимаем этот основной аспект жизни на Земле как должное, ученые не до конца его понимают. Как части тела узнают, когда начинать и прекращать рост?

В некоторых случаях кажется, что клетки следуют внутренней программе, выполняемой их генами. В других случаях кажется, что клетки реагируют на какофонию сообщений, которые они получают от других клеток и окружающей их среды, включая и выключая рост по мере необходимости.

Часто кажется, что и то и другое понемногу.А когда это раковые клетки, все идет наперекосяк.

«Мы этого не понимаем», — говорит Стангер, автор статьи 2015 года в Ежегодном обзоре физиологии , в которой описаны механизмы, контролирующие рост печени.

Начиная с саламандр

Ученые давно пытались «достать». В 1930-х годах зоологи из Йельского университета Виктор Твитти и Джозеф Швинд провели эксперименты на саламандрах, пересадив зачатки конечностей более мелкого вида, Ambystoma punctatum , с зачатками более крупного, но близкородственного вида, Ambystoma tigrinium .В некоторых экспериментах исследователи обнаружили, что взятие зачатка конечности у маленькой саламандры и пересадка ее на более крупную саламандру привело к получению животного с тремя большими конечностями и одной маленькой (и наоборот). Это говорит о том, что «информация о размере была заложена в эту группу клеток очень рано, и ей было все равно, что происходило с животным», — говорит Стангер.

Но Твитти и Швинд в других экспериментах обнаружили, что питание — внешний регулятор — также влияет на размер конечностей.«Это природа и воспитание», — говорит Стангер. «В биологии никогда не бывает и-или».

Биологи развития вскоре открыли множество способов, которыми органы и структуры достигают своих предельных размеров. В одном известном эксперименте 1960-х годов исследователь Дональд Меткалф имплантировал 6 или 12 фетальных мышей селезенки отдельным взрослым мышам, у которых были удалены селезенки. Он обнаружил, что каждая имплантированная селезенка выросла до пропорциональной доли размера нормальной взрослой селезенки, оставив животное с нормальным общим количеством материала селезенки.Это говорит о том, что ткань селезенки может понять, сколько ее осталось по отношению к телу, — говорит Джейми Дэвис, экспериментальный анатом из Эдинбургского университета в Шотландии. Но — «очень досадно», — говорит Дэвис, — Меткалф также обнаружил, что несколько трансплантатов вилочковой железы, имплантированные взрослой мыши, ведут себя совершенно по-разному: каждый вырастает до своего взрослого размера.

Десятилетия спустя Стангер обнаружил аналогичные различия в росте печени и поджелудочной железы мышей: клетки, которые вызывают печень, используют сигналы окружающей среды, чтобы определить, насколько должен расти развивающийся орган, в то время как те, которые образуют поджелудочную железу, следуют «автономной траектории» — они всегда достигают заранее запрограммированного размера, независимо от того, что происходит вокруг них.

Притормозить рост

Ученые выяснили достаточно подробностей о некоторых программах, основанных на обратной связи, которые направляют рост. Например, белок под названием миостатин помогает подавить рост мышц. Когда ткани становятся достаточно большими, чтобы откачать пороговое количество, мышечные клетки перестают расти. Молекулярные процессы, которые динамически регулируют размер печени, по-видимому, затрагивают ткани кишечника: когда уровень желчной кислоты падает (признак снижения функции печени), эти ткани кишечника вырабатывают факторы, которые отключают тормоз роста печени, известный как путь бегемота.В результате ускоряется рост, позволяя печени вырасти до своего надлежащего размера. Когда уровень желчной кислоты поднимается до нормы, Гиппопотам снова включается, и рост печени снова прекращается. И так далее.

Путь бегемота — сверхпопулярный объект исследований сегодня, как из-за его функции по регулированию размера органов, так и из-за его потенциальной роли в борьбе с раком. Многие вопросы по этому поводу остаются без ответа.

Загадки остаются и в случаях, когда инструкции по размеру запечены, как это было видно в тех ранних экспериментах с конечностями саламандры, — говорит Лаура Джонстон, генетик и биолог развития из Медицинского центра Колумбийского университета.Лаборатории изучают ряд входных данных, которые могут играть роль в направлении роста клеток, от информации о судьбах клеток и их организации, встроенных в ДНК, до механических сил, действующих на ткани.

Собственное исследование Джонстон, некоторые из которых она и ее соавторы описали в статье 2009 года в Ежегодном обзоре биологии клеток и развития , фокусируется на явлении, известном как конкуренция клеток — взаимодействиях, которые приводят к гибели непригодных или ненужных клеток. . Кажется, это играет роль в стабилизации размера органа.Когда исследователи в ее лаборатории заблокировали механизмы гибели клеток в клетках, которые дают крылья плодовой мушки, они обнаружили, что колоколообразное распределение размеров крыльев, обычно наблюдаемое в популяциях мух, нарушается. У большего, чем обычно, числа мух развивались либо слишком большие, либо слишком маленькие крылья. По ее словам, это похоже на то, что «точность регулирования размера теряется, если клетки не могут выполнять эти конкурирующие взаимодействия».

Еще многое предстоит узнать об обманчиво простых фундаментальных вопросах о том, как рука совпадает с соответствующей конечностью или как печень в конечном итоге достигает необходимого размера. Но у вопросов есть и практические разветвления. Сегодня многие исследования роста, в том числе бесчисленное множество исследований пути бегемота, проводятся для понимания и лечения рака. «Исследователи говорят:« Послушайте, рак развивается неправильно, и он явно связан с ростом, поэтому нам действительно нужно понимать рост самостоятельно », — говорит Дэвис.

Ростом органов также интересуются исследователи, которые хотят конструировать ткани с использованием стволовых клеток. «Всегда есть опасения, что если вы создадите что-то, что вырастет внутри тела, — говорит Дэвис, — оно будет знать, когда остановиться?»

Эта статья впервые появилась в журнале Knowable Magazine , независимом издании Annual Reviews.Подпишитесь на рассылку новостей.

Живот (анатомия человека) — изображение, функции, части, определение и многое другое

Источник изображения

© 2014 WebMD, LLC. Все права защищены.

Живот (обычно называемый животом) — это пространство тела между грудной клеткой (грудной клеткой) и тазом. Диафрагма образует верхнюю поверхность живота. На уровне костей таза заканчивается брюшко и начинается таз.

В брюшной полости находятся все органы пищеварения, включая желудок, тонкий и толстый кишечник, поджелудочную железу, печень и желчный пузырь.Эти органы свободно скрепляются соединительными тканями (брыжейкой), которые позволяют им расширяться и скользить друг относительно друга. В брюшной полости также находятся почки и селезенка.

Многие важные кровеносные сосуды проходят через брюшную полость, включая аорту, нижнюю полую вену и десятки их меньших ветвей. Спереди живот защищен тонким прочным слоем ткани, называемым фасцией. Перед фасцией находятся мышцы живота и кожа. В задней части живота находятся мышцы спины и позвоночник.

Состояние брюшной полости

• Перитонит: воспаление оболочки структур брюшной полости, вызывающее жесткость брюшной стенки и сильную боль. Обычно это происходит из-за разрыва или инфицирования органа брюшной полости.
• Острый живот: медицинская фраза, которую врачи используют для обозначения перитонита или другого неотложного состояния и вероятной необходимости хирургического вмешательства.
• Аппендицит: воспаление аппендикса в нижней правой части толстой кишки. Обычно воспаленный аппендикс необходимо удалить хирургическим путем.
• Холецистит: воспаление желчного пузыря, вызывающее сильную боль в животе справа. Обычно причиной является желчный камень, блокирующий проток, выходящий из желчного пузыря.
• Диспепсия: ощущение расстройства желудка или несварения желудка. Диспепсия может быть результатом доброкачественных или более серьезных заболеваний.
• Запор: испражнение менее трех раз в неделю. Диета и упражнения могут помочь, но многим людям нужно будет обратиться к своим врачам.
• Гастрит: воспаление желудка, часто вызывающее тошноту и / или боль.Гастрит может быть вызван алкоголем, НПВП, инфекцией H. pylori или другими факторами.
• Язвенная болезнь: язвы представляют собой эрозии, а пептиды — это кислоты. Пептические язвы — это язвы желудка и двенадцатиперстной кишки (первая часть тонкой кишки). Обычно причиной является инфекция H. pylori или прием противовоспалительных препаратов, таких как ибупрофен.
• Кишечная непроходимость: может блокироваться одна область тонкой или толстой кишки или может перестать работать весь кишечник.Симптомами являются рвота и вздутие живота.
• Гастропарез: Желудок опорожняется медленно из-за повреждения нервов диабетом или других состояний. Тошнота и рвота — это симптомы.
• Панкреатит: воспаление поджелудочной железы. Алкоголь и камни в желчном пузыре — самые частые причины панкреатита. Другие причины включают наркотики и травмы; от 10% до 15% случаев возникают по неизвестным причинам.
• Гепатит: воспаление печени, обычно вызванное вирусной инфекцией. Наркотики, алкоголь или проблемы с иммунной системой также могут вызывать гепатит.
• Цирроз: рубцевание печени, вызванное хроническим воспалением. Наиболее частыми причинами являются чрезмерное употребление алкоголя или хронический гепатит.
• Асцит: скопление жидкости в брюшной полости, часто вызываемое циррозом печени. Асцит может вызвать резкое выпячивание живота.
• Грыжа брюшной полости: ослабление или разрыв брюшной фасции позволяет части кишечника выступать вперед.
• Вздутие живота: вздутие живота, обычно из-за повышенного количества кишечного газа.
• Аневризма брюшной аорты: ослабление стенки аорты приводит к расширению сосуда, напоминающему воздушный шар, который растет с годами. Если аневризмы брюшной аорты становятся достаточно большими, они могут лопнуть.

Ученые говорят, что они открыли новый человеческий орган

Ученые заявили в исследовании, опубликованном во вторник, что они, возможно, наткнулись на ранее неизвестный орган — один из самых больших в человеческом теле и тот, который может значительно улучшить наши понимание рака и многих других болезней.

Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, предполагает, что сеть плотных соединительных тканей и заполненных жидкостью отсеков, называемых интерстициями, является полноценным органом, то есть группой тканей с уникальной структурой, выполняющей специализированную задачу. , как сердце или печень.

Более двух третей человеческого тела состоит из воды, большая часть которой содержится внутри клеток. Большая часть остальной жидкости, около 20 процентов жидкости в организме, — это «интерстициальный», латинское слово, объединяющее «интер» или «между» и «sistere» или «помещать» — буквально «между другими». места.»

Эта жидкость и соединяющие ее ткани называются интерстиций (произносится как» интер-СТИШ-ум «), и они обнаруживаются по всему телу, как непосредственно под кожей, так и в пищеварительной, дыхательной и мочевыводящей системах.

Является ли интерстиций отдельным органом, еще предстоит определить в ходе дальнейших исследований. В любом случае его понимание означает «существенную переоценку анатомии, затрагивающую каждый орган тела», — сказал один из ведущих авторов Нил Д. Тайз (Neil D. Theise). профессор патологии Медицинской школы Нью-Йоркского университета.

На иллюстрации к журнальной статье прослеживаются все места, в которые проникает интерстиций внутри человеческого тела. Джилл Грегори / Mount Sinai Health Systems, через CC

Понимание интерстиция может иметь особое значение при диагностике и отслеживании распространения рака и других заболеваний, которые распространяться по всему телу. Интерстициальная жидкость является источником лимфы, которая отправляет белые кровяные тельца, борцы с инфекциями иммунной системы организма, туда, где они необходимы.

Федеральная группа элитных ученых сообщила в 2016 году, что сосредоточение внимания на иммунной системе может стать ключом к поиску высокоэффективных методов лечения рака. Тайз сказал в интервью, что новое исследование можно рассматривать как параллельное с этой работой; более того, поскольку интерстиций находится по всему телу, понимание того, что это может иметь последствия для непредсказуемого диапазона систем от головы до ног.

«Вы толкаете первое домино, и когда вы смотрите вверх, чтобы увидеть, где упали домино, вы понимаете, что они распространились повсюду», — сказал он.

«Это просто есть»

Интерстиций все время прятался прямо под носом ученых, но потребовалась случайность, чтобы выяснить, что это на самом деле.

«Здесь нет изображений. Нет иллюстраций конструкции», — сказал Тайз. «Это просто есть».

Связанные

Никто раньше не видел «промежуточных» пространств, потому что то, как ученые традиционно исследуют человеческие ткани (разрезая их и обрабатывая химическими веществами), выводит из них жидкости.Интерстициальные ткани, обработанные таким образом, сбрасывают все свои жидкости и, по сути, блин, как полы разрушенного здания.

Тайз сказал, что интерстициальные ткани обычно выглядят под микроскопом плоскими и твердыми, а не как наполненные жидкостью мешочки, которыми они являются на самом деле.

В 2015 году врачи вызвали эндоскопистов, которые заглядывают внутрь тела с помощью длинных гибких трубок с камерами на них, и обнаружили что-то странное, когда использовали новую технологию, которая добавляет лазер и крошечный микроскоп для освещения живых тканей внутри пациента. желчный проток.Такое обследование называется «in vivo», что означает, что оно проводится внутри живого организма, а не на мертвой ткани на предметном стекле.

Эндоскописты, Дэвид Карр-Локк и Петрос Бениас, заметили серию взаимосвязанных полостей, которые не соответствовали какой-либо известной анатомии, согласно статье. Они принесли свои изображения Тайзе и вместе определили, что то, что казалось маленькими разорванными пятнами на традиционных слайдах биопсии, на самом деле было остатками этих разрушенных отсеков.

«Эти трещины не артефакты, — сказал Тайз во вторник. «Это место, где была жидкость».

Связанные

Как только исследователи осознали реальную природу структур, они быстро обнаружили их по всему телу, в любом месте, где ткани движутся или сжимаются внешними силами. (Фактически, одна из их функций может заключаться в том, чтобы действовать как амортизаторы, чтобы удерживать органы, мышцы и кровеносные сосуды от разрыва при движении, говорится в статье.)

Новый метод исследования, говорится в документе, «демонстрирует возможности микроскопии in vivo для получения свежего понимания анатомии и физиологии нормальных и больных тканей».