Системный принцип организации механизмов регуляции физиологических функций

Рассмотренные выше нервные и гуморальные принципы регуляции функ­ционально и даже структурно (примером чему является гипоталамус) объе­динены в единую систему нейрогуморальной регуляции. При этом началь­ным звеном такого регуляторного механизма, как правило, является аффе­рентный нервный сигнал на входе системы, а эффекторные каналы ин­формационной связи являются либо нервными, либо гуморальными. Сле­довательно, принципом реализации механизмов нейрогуморальной регуля­ции является рефлекс, имеющий два типа путей передачи эфферентной информации — нервный и гуморальный (рис. 3.15). Вместе с тем, каким бы сложным ни был рефлекс, какие бы сложные информационные каналы при этом ни использовались, он представляет собой только базисный, от­носительно простой, уровень нейрогуморальной регуляции жизнедеятель­ности. Даже в случаях более сложных рефлекторных механизмов, напри­мер приобретенных условных рефлексов, регуляторные реакции охватыва­ют лишь некоторые, причем весьма узкие стороны жизнедеятельности или поведения. Однако, благодаря тому что организм является целостной сложной системой, регуляция его жизнедеятельности носит системный ха­рактер, т. е. не определяется простой арифметической суммой рефлектор­ных регуляций составляющих его элементов, а проявляется перестройкой всех взаимоотношений и взаимосвязей внутри системы для обеспечения полноценного оптимального приспособления к меняющейся среде оби­тания.

Сказанное отнюдь не отвергает большую биологическую значимость рефлекторного принципа нейрогуморальной регуляции, напротив, рефлек­торные реакции организма являются начальным звеном более сложного целостного реагирования, конечной целью которого является приспособ­ление живой системы к внешней среде, т. е. оптимизирование жизнедея­тельности. Механизмы реализации системного принципа регуляции явля­ются сложными и многообразными, особенно принимая во внимание ди­намичность, т. е. постоянство изменчивости организации и функций жи- ' вой системы. В самом деле, ведь регуляция жизнедеятельности организма

в условиях, например, низкой температуры окружающей среды не может быть сведена только к рефлекторным реакциям поддержания температуры тела. Динамическая перестройка метаболизма и функций затрагивает все без исключения органы и физиологические системы организма, меняется и характер питания, и образ жизни, и поведение. Изменения затрагивают не только биологическую, но и социальную сущность человека.

Системный характер регуляции физиологических функций проявляется и во взаимосвязи между нейроэндокринными и иммунными процессами. Так, на мембранах и в ядрах клеток, обеспечивающих реакции иммуните­та, локализованы рецепторы ко многим гормонам (коры надпочечников, щитовидной железы и др.). В результате взаимодействия с ними гормо­нальный сигнал вовлекает в регуляторную реакцию иммунные клетки, вы­деляющие во внутреннюю среду многочисленные гуморальные регулято­ры — цитокины, мембранные рецепторы к которым существуют и у нерв­ных, и у эндокринных клеток организма. Наличие в организме единой нейрогуморально-иммунной системы регуляции функций способствует удале­нию из организма генетически чужеродных агентов — антигенов.

Одним из установленных механизмов системной организации процес­сов регуляции жизнедеятельности является общий адаптационный син­дром, или стресс, представляющий собой совокупность неспецифических и специфических реакций систем нейрогуморальной регуляции, метабо­лизма и физиологических функций, приводящих к повышению устойчиво­сти организма к действия неблагоприятных факторов среды. Основы уче­ния о стрессе были заложены канадским физиологом и патологом Гансом Селье (Selye). Системный уровень нейрогуморальной регуляции жизнедея­тельности проявляется при стрессе в виде увеличения энергообеспечения клеток, что способствует повышению устойчивости организма в целом к действию факторов окружающей среды, в том числе и вредных для орга­низма.

Другой механизм системной организации регуляции функций был уста­новлен отечественным физиологом П. К. Анохиным и сформулирован им в виде учения о функциональной системе. По автору, классическое пред­ставление о рефлексе всегда означает ответную реакцию организма на раз­дражитель, т. е. действие. Например, рефлекс чиханья, сгибательный реф­лекс, сосудодвигательный рефлекс и т. п. Но для организма важным явля­ется не само действие, не процесс, а результат этого действия. Рефлекс чи­ханья возникает как реакция приспособления не ради самого процесса, а для удаления посторонних частиц, раздражающих слизистую оболочку но­са. Удалены раздражающие частицы — результат достигнут, не удалены — рефлекторное чиханье продолжается. Функциональной системой, по П. К. Анохину, называют динамически складывающиеся единицы инте­грации целостного организма, избирательно объединяющие специальные центральные и периферические образования и направленные на достиже­ние результатов приспособительной деятельности. Иначе говоря, функ­циональная система есть временное объединение разных уровней органи­зации (клеток, тканей, органов, физиологических систем) и механизмов их регуляции для достижения конкретного, полезного для организма в целом, результата. Системогенез — это процесс формирования функциональных систем, обеспечивающих возможность приспособления организма к усло­виям окружающей среды. Причиной, ведущей к образованию функцио­нальной системы, или системообразующим фактором является потреб­ность в конкретном результате приспособительной деятельности. При этом параметры получаемого результата постоянно анализируются за счет об­ратной афферентации.

ГЛАВА 4

Функции центральной нервной системы

Нервная система регулирует совершаемые человеком движения, дея­тельность его внутренних органов и обеспечивает осуществление психиче­ских процессов. Она воспринимает изменения внешней среды и внутрен­него состояния организма, организует ответные реакции на эти измене­ния, координирует деятельность физиологических систем и органов и фор­мирует целенаправленное поведение. Центральная нервная система обра­зована спинным и головным мозгом, в периферическую нервную систему включают периферические нервы и нервные сплетения, или ганглии.

В каждом отделе центральной нервной системы существуют два типа клеток: нервные клетки, или нейроны, и вспомогательные клетки нейроглии, образовавшиеся в процессе эмбриогенеза из общих для них стволовых кле­ток. В головном мозге человека содержится приблизительно 10¹¹ различаю­щихся по морфофункциональным признакам нейронов, клеток нейроглии больше примерно в 10—50 раз и они занимают около половины объема мозга. Нейроны вступают в контакт друг с другом в синапсах, численность которых в мозгу человека равна 10¹⁴ (по некоторым данным — 10¹⁸). Спе­цифическая функция нейронов заключается в их способности возбуждать­ся, т. е. генерировать и проводить электрические сигналы. Таким способом возбуждающие нейроны передают состояние возбуждения другим нейронам или рабочим органам. Одновременно тормозные нейроны после своего воз­буждения избирательно тормозят этот процесс и, тем самым, ограничива­ют его распространение в пределах функционально необходимых контак­тов между клетками.

Нервные клетки являются структурными и функциональными единица­ми ЦНС, а их объединение в упорядоченные нервные сети осуществляют постоянные синапсы между нейронами. Эффективность синаптических переключений может изменяться, что лежит в основе пластичности нерв­ной системы, т. е. способности перестраивать свои функциональные свой­ства в зависимости от длительных изменений среды и характера деятельно­сти. Модификация синаптических переключений происходит на протяже­нии всей жизни, она позволяет приобретать индивидуальный поведенче­ский опыт и приспосабливаться к изменяющимся условиям существо­вания.