Теоретический вопрос: «Функциональная система организма по
Организм – это самостоятельно существующая единица органического мира. Он представляет собой саморегулирующуюся систему, реагирующую как единое целое на различные изменения внешней среды. В организме частные физиологические процессы подчинены закономерностям работы сложной целостной системы.
Ведущее значение в физиологических механизмах сложных поведенческих актов принадлежит нервной системе. ЦНС регулирует и координирует физиологические функции, определяя их ритм и общую направленность. В свою очередь, частные формы физиологических функций благодаря обратным связям оказывают влияние на высший управляющий аппарат. Такая форма контроля и взаимного влияния физиологических функций лежит в основе системного управления в целостном организме.
П.К. Анохин первый обратил внимание на то, что системы в живом организме не просто анатомически соединяют входящие в них отдельные элементы, но и объединяют их для осуществления отдельных жизненно важных функций организма. Осуществление любого психического или физиологического процесса связано с образованием в организме функциональных систем, обеспечивающих достижение нужных результатов и обусловливающих целенаправленное поведение.
Под функциональной системой П.K. Анохин понимал временное саморегулирующееся объединение рецепторов, различных мозговых структур и исполнительных органов, взаимодействующих совместно с целью достижения приспособительных полезных для организма результатов.
В отличие от традиционных анатомо-физиологических систем, которые состоят из определенного постоянного набора органов, функциональные системы производят избирательное объединение различных органов в разных комбинациях из разных анатомических систем для достижения полезных для организма приспособительных результатов. Один и тот же орган, включенный в разные функциональные системы, может выполнять различные функции.
Функциональная система целостного поведенческого акта (рисунок) включает в себя следующие механизмы: I) афферентный синтез; 2) принятие решения; 3) акцептор результатов действия и эфферентная программа действия; 4) выполнение действия; 5) получение результатов действия и сравнение их на основе обратной афферентации с программой действия.
Стадия афферентного синтеза складывается из мотивационного возбуждения, обстановочной афферентации, использования аппарата памяти, пусковой афферентации.
Работа функциональной системы направлена на получение полезного приспособительного результата для удовлетворения возникшей биологической или социальной потребности. Вызвав активность в определенных структурах мозга, потребность приводит к возникновению мотивации. В организм постоянно поступает много разнообразной информации и одновременно может существовать несколько мотиваций. В каждый момент времени мотивация, в основе которой лежит наиболее важная потребность, становится доминирующей. Доминирующее мотивационное возбуждение определяет все последующие этапы мозговой деятельности по формированию поведенческих программ.
Для правильного программирования дальнейшего поведения организму необходимо оценить окружающую обстановку и свое положение в ней. Это достигается благодаря обстановочной афферентации, т.е. поступлению от рецепторов потока импульсов, несущих информацию об условиях, в которых предполагается осуществить поведенческий акт, направленный на удовлетворение возникшей потребности.
Обязательным компонентом, который неоднократно используется в функциональной системе, является нейрофизиологический аппарат памяти. Благодаря памяти, обстановочная афферентация сравнивается с теми условиями в прошлом, при которых была успешной деятельность, которую организму предстоит совершить.
| ОС |
| Память |
| Возникшая потребность |
| МВ |
| ОА |
| ПА |
| ОА |
| Принятие решения |
| Акцептор результатов действия |
| Эфферентная программа действия |
| Параметры результатов действия |
| Выполнение действия |
| ОС |
Афферентный
синтез
Рисунок – Упрощенная схема поведенческого акта с основными механизмами функциональной системы:
ОА – обстановочная афферентация; ПA – пусковая афферентация; MB – мотивационное возбуждение; ОС – обратные связи.
Если окружающая обстановка и состояние организма благоприятствуют предполагаемому поведенческому акту, то информация, поступающая от рецепторов, становится пусковой (пусковая афферентация) для принятия решения о выполнении действий для удовлетворения потребности.
На основе афферентного синтеза осуществляется принятие решения. Извлекая из памяти информацию о собственном или чужом опыте по удовлетворению потребности в аналогичной обстановке, мозг выбирает один из многих способов для достижения поставленной цели. При этом избирательно возбуждаются нервные центры, которые обеспечивают осуществление выбранной поведенческой реакции. Деятельность нервных структур, мешающих выполнению данной реакции, тормозится.
Вслед за принятием решения формируется специальный аппарат прогнозирования будущих результатов – акцептор результатов действия и одновременно вырабатывается эфферентная программа действия. Акцептор результатов действия представляет собой нейронную модель предполагаемого результата, к которому должно привести данное действие. Предвидение будущих результатов происходит благодаря последовательному возбуждению корково-подкорковых структур мозга, которое опережает реальные события и возникает еще до поступления афферентных сигналов от рабочего органа (обратных связей) о выполнении действия. Информация о последовательности возбуждения нервных центров хранится, вероятно, в долговременной памяти.
Эфферентная программа действия представляет собой определенную последовательность набора нервных команд, поступающих на исполнительные органы – эффекторы. В каждом конкретном случае это могут быть различные комбинации органов из разных анатомических систем организма. Но они объединяются нервными и эндокринными влияниями и некоторое время функционируют взаимозависимо и совместно для достижения полезного приспособительного результата. Нередко разные функциональные системы для достижения различных приспособительных результатов могут использовать одни и те же органы. Например, сердце является необходимым компонентом и в функциональной системе для поддержания постоянного уровня кровяного давления, и в функциональных системах по обеспечению газообмена, терморегуляции и др.
Благодаря акцептору результатов действия осуществляется быстрое включение согласно с программой исполнительных органов функциональной системы и происходит выполнение действия.
Осуществление действия приводит к реальному результату, информация о котором с помощью обратной афферентации (обратных связей) поступает в акцептор действия, где сравнивается с запрограммированным результатом. Если полученный эффект соответствует запрограммированному, то человек испытывает положительные эмоции. Программа, приводящая к успешному выполнению поведенческого акта и полезному приспособительному результату, закрепляется в долгосрочной памяти, а сформировавшаяся функциональная система перестает существовать, т.к. произошло удовлетворение потребности и соответствующая мотивация перестает быть доминирующей.
При отсутствии ожидаемого результата возникают отрицательные эмоции и может произойти один из вариантов: 1) повторная попытка выполнения тех же рефлекторных реакций по той же программе; 2) при стойкой мотивации происходит перестройка программы действия, вносятся поправки в его выполнение; 3) при нестойкой мотивации отсутствие ожидаемого результата может привести к изменению самой мотивации или к ее исчезновению.
Таким образок, сложные поведенческие акты организма строятся не по типу раздражение рецептора – ответная реакция эффектора, а по принципу рефлекторных кольцевых взаимодействий, которые является одним из основных механизмов деятельности функциональных систем.
Задача № 4: Как изменится величина потенциалов покоя, если искусственно снизить на 30 % концентрацию ионов калия внутри нервной клетки? Ответ поясните.
В состоянии покоя между наружной и внутренней поверхностями мембраны клетки существует разность потенциалов, которая называется мембранным потенциалом [МП) или потенциалом покоя.
Поляризация мембраны в покое объясняется наличием открытых калиевых каналов и разных концентраций калия внутри клетки и снаружи, что приводит к выходу части внутриклеточного калия в окружающую клетку среду. Вследствие чего, на наружной поверхности мембраны формируется положительный заряд. Внутри клетки органическими анионами, и ионами хлора формируется отрицательный заряд. Поэтому чем больше разница концентраций калия по обе стороны от мембраны, тем больше его выходит и тем выше значения МП.
При снижении концентрации ионов калия внутри клетки на 30% потенциал покоя уменьшится, т.к. недостаточное количество этих ионов будет выходить из клетки и тем самым будет наблюдаться малая разница концентраций внутри и вне клетки.
Задача №35: В жаркой местности в тёплую лунную ночь, человек с ослабленным здоровьем переходил с теневой стороны улицы на освещённую луной и покрыл при этом голову шляпой. Как физиологически объяснить механизм поведения со шляпой?
Такое поведение со шляпой обусловлено тем, что в определенной ситуации отдельные условные рефлексы могут связываться между собой в комплексы. Нейроны головного мозга, обладая большой функциональной подвижностью, тем не менее, могут стойко удерживать систему ответных реакций на повторяющиеся условные раздражения. Если в строго определенном порядке и с примерно одинаковыми временными интервалами производить ряд условных рефлексов и многократно повторять весь этот комплекс сочетаний, то в мозге сформируется единая система, имеющая специфическую последовательность рефлекторных реакций, т.е. ранее разрозненные рефлексы связываются в единый комплекс. Возникает динамический стереотип, который выражается в том, что на систему различных условных сигналов, действующих всегда один за другим через определенное время, вырабатывается постоянная и прочная система ответных реакций. В дальнейшем, если применять только первый раздражитель, то в ответ будут развиваться все остальные реакции.
Динамический стереотип — характерная особенность психической деятельности человека. В процессе жизни человека обычно вырабатываются и более сложные стереотипы поступков: поведение после пробуждения или перед сном, режим труда, отдыха, питания. Возникают относительно устойчивые формы поведения в обществе, во взаимоотношениях с другими людьми, в оценке текущих событий и реагирования на них. Такие стереотипы имеют большое значение в жизни человека, так как позволяют выполнять многие виды деятельности с меньшим напряжением нервной системы. Биологический смысл динамических стереотипов сводится к тому, чтобы освободить корковые центры от решения стандартных задач, для того чтобы обеспечить выполнение более сложных, требующих эвристического мышления.
Следовательно, у человека со шляпой, выработался условный рефлекс, связанный с тем, что выходя днём из тени на палящее солнце, он надевал шляпу. В следствии чего возник динамический стереотип.
Задача № 53: Человек устремил неподвижный взгляд вперёд. В одном случае сверху стали спускать небольшой предмет. Его движение совершалось в вертикальной плоскости на расстоянии 5 м от глаза. В другой раз предмет передвигался на таком же расстоянии от глаз в горизонтальном направлении. В каком же случае предмет будет замечен раньше? Почему?
Предмет будет замечен раньше в случае, когда предмет передвигался в горизонтальном направлении. Пространство, которое человек может видеть фиксированным взглядом, называется полем зрения. Различают отдельно поле зрения для левого и правого глаза и общее поле зрения для двух глаз. Оно неодинаково в различных меридианах, книзу и кнаружи оно больше, чем к внутри и кверху. Кроме того, величина поля зрения зависит от анатомического строения лицевой части черепа – надбровные дуги, верхнее и нижнее веки. А также от цвета. Большее поле зрения – для белого цвета, а меньшее для жёлтого, т.к. количество рецепторов, воспринимающих цвет, быстро уменьшается во все стороны от жёлтого пятна, а на периферии колбочек почти нет.