5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ. СИСТЕМОГЕНЕЗ. ГОМЕОСТАЗ

5.1. УЧЕНИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМАХ П.К. АНОХИНА. СИСТЕМОГЕНЕЗ

Всеобщим и неотъемлемым свойством живой материи является системность, которая характеризует преобладание организованности над хаотичностью. Под системой понимают комплекс взаимодействующих элементов. Формирующиеся при этом свойства и функции системы не являются простой суммой свойств и функций её элементов, представляют собой совокупность взаимодействий элементов системы между собой. В свою очередь элемент (исполнительный орган), включаясь в новую систему, приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии или при функционировании в старой системе. Вместе с тем, при деятельности системы имеются системные свойства, которых нет у элементов системы. Совокупность устойчивых отношений и связей между элементами системы называется структурой системы, тогда как качество системы определяется, во-первых, природой, свойствами и количеством элементов и, во-вторых, связью, взаимодействием элементов.

Функциональная система – временное объединение функций

различных тканей, органов и их систем, направленных на достижение какого-либо полезного для организма результата (П.К. Анохин).

Для человека полезным результатом деятельности функциональных систем является поддержание постоянства физиологических и метаболических показателей внутренней среды человеческого организма, результаты, направленные на удовлетворение его биологических и социальных потребностей.

Функциональные системы (ФС) делятся на:

− системы с внутренним звеном саморегуляции. Они обеспечи-

вают поддержание гомеостаза генетически детерминированными ме-

ханизмами саморегуляции (пример: ФС регуляции артериального давления);

−системы с относительно пассивным внешним звеном саморе-

гуляции, (пример: ФС регуляции газового состава крови с её внешним звеном газообмена – лёгкими);

−системы с активным поведенческим звеном саморгеуляции

(пример: ФС питания).

57

			Обратная
			афферентация
	Доминирующая	Акцептор
		результата
	мотивация		Рецепция
		действия
			параметров
ОА
	Аффе-		результата
ПА
	рентный	Принятие
	синтез	решения
ОА
			Результат
	Память	Эфферентная	действия
		программа
		действия
			Исполнительные
			органы
		Эфферентное
		возбуждение

Рис. 5.1. Схема функциональной системы по П.К. Анохину:

ОА – обстановочная афферентация; ПА – пусковая афферентация

Работа ФС (рис. 5.1) начинается с пусковой афферентации, которая определяется несоответствием какого-либо показателя гомеостаза данным условиям организма. Это сопровождается мобилизацией памяти (включением в регуляцию генетически детерминированных и приобретённых приспособительных реакций), определением доминирующей мотивации (выбора в качестве объекта регуляции наиболее важного из изменённых в данный момент параметров) на фоне обстановочной афферентации (оценки состояния физиологических систем организма и условий внешней среды). Совокупность пусковой афферентации, доминирующей мотивации, мобилизации памяти и обстановочной афферентации составляет афферентный синтез.

В процессе афферентного синтеза формируется принятие решения (выбор из нескольких возможных вариантов действия единственного), которое завершается:

1.Выработкой акцептора результата действия – нейронной модели полезного результата, который должен быть достигнут.

2.Выработкой эфферентной программы действия – совокуп-

ности возбуждённых вегетативных, соматических и психофизиологических центров, способных включить эффекторные органы, необходимые для достижения полезного результата.

58

Эфферентная программа действия сопровождается эфферентным возбуждением с формированием вегетативных, соматических и эндокринных каналов регуляции с вовлечением исполнительных органов.

Результат действия через рецепцию параметров результата приводит к формированию обратной афферентации, которая направлена, либо на прекращение, либо на коррекцию деятельности ФС.

Системогенез – процесс формирования функциональных систем в онтогенезе, который состоит из двух основных периодов: внутриутробного (антенатального) и после рождения (постнатального).

Впериоде внутриутробного развития формируются те функциональные системы, которые необходимы для существования плода и новорождённого. Нарушение их формирования в результате действия на беременных патогенных химических (лекарственные препараты, ароматические углеводороды и т.д.) и физических (электромагнитные поля, вибрация, ионизирующая радиация и т.д.) факторов, экологически неблагоприятной обстановки могут приводить к нарушению формирования этих систем, и как следствие, патологии внутриутробного развития плода и новорождённого.

Впостнатальном (после рождения) системогенезе происходит формирование других систем. При этом из функциональных систем, обеспечивающих удовлетворение биологических потребностей, позже всех формируется система воспроизведения. В постнатальном онто-

генезе выделяют периоды: новорождённость, грудной возраст, дет-

ство, подростковый период, период зрелости и период старости.

По мере старения организма спектр и степень выраженности функциональных систем меняется.

В системогенезе действуют три принципа:

1.Принцип гетерохронии.

2.Принцип консолидации элементов в систему.

3.Принцип минимального обеспечения формирующейся функции. Принцип гетерохронии – это разновременное созревание различ-

ных функциональных систем в ходе онтогенеза. Например, после ро-

ждения их трёх функциональных систем, связанных с полостью рта, полностью сформирована только система сосания, позже

формируется система жевания и лишь затем – система речи. Гете-

рохрония имеет место и внутри каждой функциональной системы.

Принцип консолидации элементов в систему заключается в том,

что фрагменты конкретной функциональной системы развиваются в разных участках организма, затем они консолидируются, т.е. объеди-

няются в одну систему. Например, поддержание вертикальной позы

человека достигается консолидацией спинальных моторных центров мышц нижних конечностей, туловища, шеи и вышележащих моторных центров.

59

Принцип минимального обеспечения формирующейся функции за-

ключается в первичном формировании такого минимального набора элементов функциональной системы, который достаточен для обеспечения выживания индивидуума. В дальнейшем происходит усложнение структуры и функции системы за счёт приобретённых реакций, обучения и опыта.

Отличия системогенеза человека от системогенеза животного:

1.Незрелость многих функциональных систем новорождённого

иребёнка. Это делает необходимым тщательный уход за ним.

2.Развитие в онтогенезе человека сверхсложных функциональных систем на основе обучения, опыта и речи.

5.2. ОБЩИЕ КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ РЕГУЛЯЦИИ ГОМЕОСТАЗА

Эти принципы осуществляются на основе прямых и обратных связей, осуществляемых как нейрогенными, так и гуморальными механизмами, главная цель которых – регуляция гомеостаза.

Гомеостаз – постоянство внутренней среды и устойчивость ос-

новных физиологических функций организма, а также совокупность

физиологических процессов, обеспечивающих это постоянство.

В настоящее время выделяют три основных кибернетических принципа регуляции гомеостаза:

1)регуляция по отклонению;

2)регуляция по возмущению;

3)регуляция по прогнозированию.

«Постоянство внутренней среды есть условие свободной жизни».

К. Бернар

Регуляция по отклонению осуществляется на основе отрицательной обратной связи и направлена на ликвидацию (коррекцию) отклонений гомеостаза. Суть данного принципа состоит в том, что вызванные действием раздражителя, отклонения параметров гомеостаза от нормы улавливаются определёнными рецепторами. Последние передают информацию об этом в нервный центр, где она анализируется, сравнивается с нейронной моделью нормального показателя и формируется программа ответного действия, направленная на ликвидацию отклонения. Данная программа направляется к исполнительным орга-

нам. Пример отрицательной обратной связи – торможение выра-

ботки гормонов эндокринными клетками при увеличении концентрации гормонов в крови и наоборот. Если отрицательная обратная связь является механизмом стабилизации функциональных параметров

60

организма, то положительная обратная связь является механизмом самоусиления физиологического процесса. Пример: фаза деполяри-

зации потенциала действия.

Регуляция по возмущению заключается в измерении (при помощи рецепторов) самого раздражителя в организме, когда ещё не произошло существенного отклонения параметров гомеостаза. При этом возбуждение анализируется в нервном центре и формируется ответная программа действия, которая передаётся на исполнительные органы с целью препятствия отклонения показателей гомеостаза. Пример: при

охлаждении организма, когда температура ядра тела ещё не изменилась, кожные рецепторы фиксируют снижение температуры окружающей среды и начинается профилактическая реакция в

виде повышения температуры и снижения теплоотдачи.

Регуляция по прогнозированию заключается в том, что ответная реакция организма запускается ещё до действия раздражителя, когда только появилась ситуация, приводящая к его появлению. Пример:

центры терморегуляции начинают увеличивать теплопродукцию и снижать теплотдачу ещё в тёплом помещении, если прогнозиру-

ется деятельность организма на холоде.

Важнейшим преимуществом регуляции по возмущению и про-

гнозированию является опережающий характер регуляции, направ-

ленный на профилактику нарушения гомеостаза.

Помимо обратных существуют и прямые связи, которые передают команду от регулирующего центра к исполнительному органу, изменяющие его функцию в сторону приспособления организма к среде обитания. Пример: связь эндокринной железы с органом-мишенью

через гормон.

Вопросы для самоконтроля к главе 5

1.В чём заключается системный подход в физиологии?

2.Дайте определение функциональной системы.

3.Нарисуйте и объясните принцип работы функциональной системы по П.К. Анохину.

4.Охарактеризуйте учение П.К. Анохина о системогенезе.

5.В чём отличие системогенеза человека и животного?

6.Укажите основные кибернетические характеристики его регу-

ляции.

7.В чём суть регуляции гомеостаза по отклонению?

8.В чём суть регуляции гомеостаза по возмущению?

9.В чём суть регуляции гомеостаза по прогнозированию?

10.В чём заключается важнейшее преимущество регуляции по возмущению и прогнозированию?

11.В чём суть прямых связей регуляции в гомеостазе?

61