20.1. Характеристика и классификация адаптивных механизмов

Адаптивные реакции реализуются на клеточном, органном, системном и ор-ганизменном уровнях. Анализ различ­ных адаптивных механизмов позволя­ет объединить их в две группы по двум основным критериям: во-первых, цо времени их становления в онтогенезе (табл. 20.1) — врожденные и приобретен­ные адаптивные механизмы; в о-в т о-р ы х, по скорости их возникновения и длительности действия (табл. 20.2) — срочные, долговременные и постоянные. Каждая из этих групп включает несколько подгрупп. Врожденные и при­обретенные адаптивные механизмы це­лесообразно разделить на пять подгрупп

Классификация механизмов адаптации по времени их становления в онтогенезе

Врожденные механизмы	Приобретенные механизмы
Механизмы регуляции функций (нервный — безусловные рефлексы, гуморальный и мио-генный регуляторные механизмы)	Условные рефлексы
Инстинкты	Поведенческие приспособительные реакции, в том числе и навыки
Геофизические биоритмы	Геосоциальные биоритмы
Наследственный (видовой) иммунитет	Повышение резистентности организма к раз­личным факторам при повторяющемся их действии: а) прямая резистентность б) перекрестная резистентность
Неспецифическая защита от инфекционных и неинфекционных факторов (у-глобулин, лизоцим, интерферон, комплемент, фагоци­тоз, оболочки тела)	Специфическая защита (приобретенный ак­тивный иммунитет): а) постинфекционный б) поствакцинальный

Классификация механизмов адаптации по скорости их возникновения

и длительности действия

Продолжительность адаптивных реакций	Вид адаптивных реакций
Срочные механизмы	Нейрогуморальный и миогенный механизмы регуляции функций организма Инстинкты Поведенческие приспособительные реакции
Долговременные механизмы	Геосоциальные биоритмы Длительное повышение устойчивости организма при действии различных факторов: прямая резистентность перекрестная резистентность. Приобретенный активный иммунитет: постинфекционный поствакцинальный
Постоянные механизмы	Геофизические биоритмы Наследственный (видовой) иммунитет Неспецифические факторы защиты от инфекционных аген­тов и неинфекционных факторов

Наследственный (видовой) иммуни­тет — невосприимчивость человека и одного вида животных к микроорганиз­мам, вызывающим заболевания у других видов. Примером видового иммунитета является невосприимчивость животных к возбудителям менингита, кори и дру­гим, вызывающим различные заболева­ния у человека. В свою очередь, человек невосприимчив к возбудителям чумы собак, рогатого скота и других инфек­ционных заболеваний животных.

Повышение резистентности организ­ма к действию факторов среды обита­ния. Различают два вида повышения резистентности организма к различ­ным факторам — прямую и перекрест­ную резистентность. Прямая ре­зистентность — это повышение устойчивости организма к длительно или кратковременно, но повторно дей­ствующему раздражителю. В качестве примера можно назвать повышение устойчивости к нехватке кислорода при многократно повторяющемся дыхании воздухом, в котором мало кислорода. Перекрестная резистент­ность — повышение устойчивости организма не только к действующему, но и к другому или нескольким раздра­жителям. Например, систематические занятия спортом повышают не только физическую работоспособность (специ­фическая резистентность), но и устой­чивость к нехватке кислорода.

Прямую резистентность называют также специфической, перекрестную — неспецифической, что, с нашей точки зрения, порождает терминологическую путаницу. Во-первых, специфической защитной реакцией следует называть, приобретенный активный иммуни­тет — постинфекционный (его называ­ют естественным) и поствакцинальный (его называют искусственным). Правда,

название «искусственный» в этом слу­чае следовало бы исключить, так как оба иммунитета вырабатываются самим организмом (естественным путем), с той лишь разницей, что в одном случае в организм вводят ослабленные микробы (вакцина). Названия «поствакциналь­ный» и «постинфекционный» краткие и абсолютно ясные. Во-вторых, специ­фической защитной реакцией следует называть иммунитет, который выраба­тывается с помощью введенных в орга­низм антител.

Некоторые авторы называют этот иммунитет активным, что также необо­снованно (это пассивный иммунитет, так как он не является результатом дея­тельности самого организма). Иммуни­тет (лат. immunitas — освобождение от чего-либо) — это способность организ­ма защищаться от генетически чужерод­ных тел и веществ.

В зависимости от скорости включе­ния и длительности действия врожден­ных и приобретенных механизмов адап­тации следует различать три их группы: срочные, долговременные и постоянные (см. табл. 20.2).

Срочные адаптивные ме­ханизмы включаются сразу после на­чала действия безусловных и условных раздражителей. Например, с началом бега усиливается и учащается деятель­ность сердца, учащается дыхание. При действии на организм холода включа­ются терморегуляторные механизмы; при возникновении какой-либо опас­ности человек стремится избежать ее, т.е. предотвратить влияние на организм неблагоприятного фактора — в этом случае поведенческая реакция имеет упреждающий характер. Если раздража­ющий фактор уже действует, то поведе­ние направлено на избавление от него. Срочный адаптивный механизм может сработать заблаговременно по механиз­му условного рефлекса.

Стрессоры и стадии резистентности организма

Стрессор — это любое сильное физиче­ское или психологическое воздействие на организм, оказывающее часто отри­цательное влияние — дистресс, реже положительное — эустресс (напри­мер, большая радость). При действии стрессора возникает состояние напря­жения организма — стресс. Сильно действующие стрессоры, оказывающие выраженное неблагоприятное влия­ние на организм, называют также экс­тремальными факторами, а ситуацию, когда они действуют, — экстремаль­ной. Стандартную реакцию на любой сильный раздражитель (холод, болевое раздражение, токсическое воздействие, сочетающееся с болью) обнаружил ка­надский ученый Ганс Селье (1936). Ре­акция включает следующую триаду: уве­личение коркового слоя надпочечников и повышение его активности, уменьше­ние вилочковой железы и лимфатиче­ских желез, точечные кровоизлияния и кровоточащие язвочки в слизистой оболочке желудка и кишечника. Однако патологических изменений в организме может и не наблюдаться, если стрессор недостаточно силен, а устойчивость (резистентность) организма высока. При длительном действии стрессора возникают адаптивные реакции орга­низма, названные Г. Селье общим адап­тационным синдромом, включающим три стадии.

Первая стадия — реакция тре­воги, обычно развивается в первые 6 ч от начала действия стрессора и длится 1—2 сут. При этом поток афферентных импульсов, возникающих в результате действия стрессора, поступает в ЦНС, которая возбуждается тем больше, чем сильнее раздражитель, действующий на интеро- или экстерорецепторы. Если в кровь попадает раздражитель (напри­мер, токсин инфекционного происхож­дения), ЦНС может возбуждаться и при непосредственном его действии. В реак­цию вовлекается гипоталамо-гипофи-зарно-надпочечниковая система: резко возрастает выброс в кровь катехолами-нов и кортикостероидов, в ЦНС повы­шается метаболизм РНК, белков и дру­гих веществ. Расход энергии, особенно в отсутствие повышенной двигательной активности, не адекватен физической работе — значительно больше, посколь­ку энерготраты в подобных случаях свя­заны не с физической нагрузкой, а с воз­буждением ЦНС и симпатоадреналовой системы. Обычно возникают ярко вы­раженные переживания (эмоции), чаще отрицательные; катаболизм (диссимиля­ция) преобладает над анаболизмом. Вна­чале срабатывают срочные адаптивные механизмы. Если же действие стрессора часто повторяющееся или длительное, то проявления первой стадии ослабевают (уменьшаются возбуждение ЦНС, гор­мональные сдвиги, степень выраженно­сти эмоций, расход энергии) вследствие мобилизации адаптивных механизмов.

Вторая стадия —резистентно­сти организма, представляет собой один из видов долговременной адаптации к постоянно действующему стрессору. На­пример, при длительном пребывании в горах, где наблюдается пониженное со­держание кислорода в воздухе, человек постепенно адаптируется и начинает чувствовать себя как обычно, если вы­сота над уровнем моря не более 3—4 км. Длительное или часто повторяющееся действие стрессора в первую очередь повышает устойчивость организма к действующему фактору — это механизм специфической резистентности. При этом может повышаться устойчивость не только к действующему стрессору, но и к другим факторам (перекрестная рези-стентность). Благодаря формированию адаптивных механизмов, во второй фазе адаптивного синдрома расход энергии становится более экономичным по срав­нению с первой фазой, т.е. адекватным потребностям организма; уменьшается возбуждение симпатоадреналовой сис­темы, но количество вырабатываемых гормонов соответствует потребностям организма в условиях действия стрес­сора. Оно может повышаться, напри­мер, при длительном действии холода на организм, на фоне формирования специфических адаптивных реакций. Адаптивной реакцией на действие хо­лода является, в частности, повышение обмена веществ, что достигается за счет большего, чем обычно, выделения ти­роксина щитовидной железой, катехо-ламинов мозговым слоем надпочечни­ков и симпатической системой, что и ведет к повышенной выработке тепла.

Третья стадия —истощения, развивается при чрезмерном и длитель­ном действии стрессора, когда истоща­ются адаптивные механизмы (изучается в курсе «Патофизиология»).

Адаптация к физической нагрузке. Мы­шечная система в процессе эво­люционного развития живых организ-

мов сформировалась в связи с действием земного притяжения и все возрастающих физических нагрузок. Мощный мы­шечный аппарат высокоорганизован­ных животных и человека обеспечивает выполнение больших локомоторных нагрузок. Развитая мышечная система стала также оказывать стимулирующее воздействие практически на все важней­шие системы организма, играть важную роль в процессах терморегуляции. По­требность в движениях (поиск и добыча пищи, защита, бегство) способствовали развитию не только мышц, но и нервной системы — совершенствовалась струк­тура, которая, в свою очередь, обеспе­чивала выполнение возрастающих фи­зических нагрузок.

В основе развития мышц лежит ак­тивация синтеза мышечных белков. Уве­личение функции на единицу массы ткани вызывает изменение активности генетического аппарата: увеличивается количество информационной РНК, что приводит к повышению числа рибосом и полисом, в которых происходит син­тез белка. Систематическая двигатель­ная деятельность вызывает увеличение емкости капиллярной сети в мышцах, содержания гликогена, АТФ, КФ, ды­хательных ферментов. Возрастающее количество митохондрий способствует возрастанию способности мышц утили­зировать пируват. При этом ограничи­вается накопление молочной кислоты и обеспечивается возможность мобили­зации жирных кислот, повышается спо­собность к интенсивной и длительной мышечной работе.

При физической нагрузке увеличива­ется толщина моторных нервных воло­кон, количество терминальных нервных веточек, усиливается синтез белка не только в мышцах, но и в других органах. Однако если человек проводит усилен ную тренировку в объеме, значительно превышающем физиологический, то ги­пертрофия мышечных волокон возрас­тает в такой степени, что кровоснабже­ние их становится недостаточным. Это приводит к обратному результату: сила мышечных сокращений ослабевает (это может быть при занятиях культуриз­мом). Показателем чрезмерной физи­ческой нагрузки (перетренированности спортсмена) может быть уменьшение концентрации гемоглобина в крови — в таком случае нагрузку следует сделать более умеренной. Необходимо учиты­вать, что различные варианты нагрузок дают неодинаковые эффекты.

Статический режим дея­тельности мышц приводит к более глубоким перестройкам сосудистой сис­темы и нервных окончаний: капилляры изменяют ход — идут не параллельно мышечным волокнам, а оплетают их; аксоны нейронов двигательных единиц делятся на большее число терминалей, подходящих к мышечным волокнам. Надежность функционирования опор­но-двигательного аппарата возрастает также за счет увеличения поперечника трубчатых костей и утолщения их ком­пактного вещества.

Рационально дозируемые нагрузки способствуют повышению функцио­нальных возможностей сердечно-сосу­дистой и дыхательной систем, системы крови и ЦНС. У тренированного чело­века наблюдаются брадикардия в покое (менее 60 сокращений в 1 мин), уме­ренная гипертрофия миокарда, увели­чение количества капилляров в сердце, увеличение амплитуды и скорости его сокращения и расслабления. Вследствие этого работа сердца становится до 40% экономнее. У тренированного человека на 100 г массы миокарда потребляется в 2 раза меньше энергии, чем у нетре-

нированного. Увеличение работоспо­собности сердца связано с активацией работы кальциевого насоса в эндоплаз-матической сети, с увеличением коли­чества митохондрий в кардиомиоцитах, с активацией ферментов, ответственных за транспорт субстратов окисления.

Систематические физические упраж­нения делают организм более устойчи­вым к заболеваниям, повышают устой­чивость организма к недостатку кисло­рода, улучшают утилизацию кислорода с помощью активизации ферментатив­ных систем. Физические тренировки обеспечивают экономное расходование энергии, улучшают координационную деятельность ЦНС. Двигательная актив­ность дает радость общения с природой, мышечную радость. Вследствие движе­ний улучшается функциональное состо­яние ЦНС за счет проприоцептивной импульсации от мышц. Активизируют­ся и уравновешиваются возбудительный и тормозной процессы. В клетках коры большого мозга увеличивается содержа­ние РНК, имеющей непосредственное отношение к механизмам памяти. Уси­ливаются ассоциативные процессы и творческая деятельность.

В головном мозге увеличивается ко­личество капилляров и их длина. Двига­тельная физическая активность умень­шает скорость склерозирования сосудов, поскольку при этом снижается уровень холестерина в крови.

Таким образом, самой лучшей профи­лактикой негативных влияний социаль­ных и геофизических факторов являют­ся физический труд, систематические занятия физкультурой и спортом без перегрузок, что в сочетании с активной умственной работой обеспечивает гар­моничное развитие личности.

Адаптации к гипокинезии. Вначале включаются реакции, компенсирующие недостаток двигательной активности, — возбуждается симпатоадреналовая сис­тема в связи с эмоциональным напряже­нием, в крови увеличивается количество кортикостероидов. Вследствие гипоки­незии сильно уменьшается нагрузка на сердце. Однако на первых порах сердеч­ная деятельность стимулируется за счет возбуждения симпатической нервной системы, выброса в кровь катехолами-нов, сужения сосудов и, естественно, повышения АД. Вследствие возбужде­ния симпатоадреналовой системы воз­растает также катаболизм в тканях, что ведет к большему потреблению кисло­рода и увеличению вентиляции легких. Однако эти реакции угасают при про­должающейся гипокинезии, которая ве­дет далее к снижению катаболических процессов: снижается потребление ор­ганизмом кислорода, в крови уменьша­ется содержание углекислоты, молочной кислоты, дыхание и деятельность сердца ослабевают, снижается кровяное давле­ние. В связи с отсутствием мышечной деятельности уменьшается венозный возврат крови к сердцу и его работа. В волокнах сердечной мышцы умень­шается интенсивность окислительных реакций, уменьшается масса сердечной и скелетных мышц, снижается их энер­гетический потенциал и, наконец, воз­никают деструктивные изменения.

В результате застоя крови в венах, ослабления деятельности сердца ухуд­шается кровоснабжение тканей всего организма. Застой крови в капиллярах и емкостном отделе сосудистого русла (мелких венах) способствует повышению проницаемости сосудистой стенки для воды и электролитов и выпотеванию их в ткани. В результате возникают оте­ки различных частей тела. Ослабление работы сердца служит причиной повы­шения давления в системе полых вен и

застоя крови в печени, что способствует снижению обменной, барьерной и дру­гих функций печени. Кроме того, пло­хое кровообращение в печени вызывает застой крови в бассейне воротной вены, ухудшающий процессы всасывания и се­креции в кишечнике. Уменьшается мо-чеобразование, что ведет к повышению содержания остаточного азота в крови.

Абсолютная вынужденная обездви-женность может закончиться гибелью, чаще всего в связи с присоединением какого-либо патологического процесса, так как сопротивляемость организма в условиях гипокинезии очень низка. Вместо фазы резистентности идет мед­ленное истощение всех функций.

Если гипокинезия не абсолютная, а лишь относительная, устанавливается определенный низкоэнергетический гомеостазис — фаза резистентности. Но она отличается нестабильностью, резким снижением общей резистентно­сти организма, предрасположенностью к любым патологическим процессам вследствие недостаточного функциони­рования различных систем организма (сердечно-сосудистой, дыхания, выде­ления, нервной).

Своевременная активация мышечной деятельности постепенно нормализует функции всех систем организма.

Биологическим ритмом (биоритмом) называется регулярное самоподдерживающееся и в известной мере автономное чередование во времени различных биологических процессов, явлений, состояний организма. Время, необходимое для завершения одного полного цикла ритмического процесса, называется его периодом, число циклов, совершающихся в единицу времени, — частотой ритма.

. В соответствии с временем периодов циклической активности все биологические ритмы делятся на три группы:

1.Циркадианные. Это ритмы с суточной периодичностью. К циркадианным ритмам относятся циклы сон-бодрствование, циклические суточные колебания температуры тела, содержания электролитов в жидкостях организма, уровня гормонов в крови и т.д..

2.Инфрадианные. Циклы с большей, чем сутки, длительностью. Это недельные, месячные, годовые ритмы. Ими являются менструальный цикл, сезонные изменения функций организма, жизненный цикл.

3.Ультрадианные. Ритмы с периодичность меньше суток. Выделяют часовые, минутные, секундные ритмы. К этой группе биоритмов относятся потребление пищи, периодическая деятельность органов пищеварения, дыхание, сердечный ритм, ритмы активности различных клеток-пейсмекеров и т.д..

Наиболее заметными являются циркадианные ритмы. У большинства животных цикл покой-активность тесно связан со сменой дня и ночи. При этом не имеет значения, в какой отрезок времени суток наблюдаются максимальная и минимальная активность. Например у ночных животных максимум двигательной активности ночью, у других утром и т.д.. Для человека характерны высока активность днем и низкая ночью. Циркадианный ритм обеспечивает каждому виду максимальную способность к приспособлению. Это является следствием его эволюции. Наиболее важную роль в синхронизации циркадианных ритмов играют суточные колебания освещенности. Поэтому особой функцией зрительной сенсорной системы является их регуляция. Циркадианные ритмы, регулируемые посредством зрительной сенсорной системы, определяются лишь уровнем освещенности. Этот процесс происходит без участия сознания. Главным элементом, обеспечивающим синхронизацию ритма, является тонкий пучок нервных волокон, отходящий от зрительного нерва и заканчивающийся на небольшом ядре переднего гипоталамуса. Этот пучок называется ретиногипоталамическим трактом. Ядро, расположенное под перекрестом зрительных нервов, супрахиазменным. Установлено, что его двустороннее разрушение приводит к рассогласованию циркадианных и многих функций организма. В частности, нарушается цикл сон-бодрствование, суточная цикличность потребления воды, уровня гормонов, температуры тела и т.д.. Кроме того в поддержании циркадианных ритмов определенное значение и подкорковые зрительные центры – верхние бугры четверохолмия, наружные коленчатые тела.

Одним из важных образований, участвующих в поддержании циркадианных ритмов является эпифиз. Он вырабатывает гормон мелатонин, образующийся в процессе метаболизма серотонина. Концентрация мелатонина в эпифизе совпадает с частотой этих ритмов. Установлено, что активность синтеза мелатонина регулируется симпатическим верхним шейным ганглием, которое в свою очередь находится под влиянием супрахиазменного. В темное время суток возрастает содержание в эпифизе мелатонина, а в светлое серотонина. В свою очередь мелатонин угнетает выработку гонадотропных гормонов гипофиза.

В формировании циркадианных ритмов принимают участие клеточные и генетические механизмы. В частности цикл синтеза клеточного белка длится около 24 часов. С такой же периодичность действуют ферментные комплексы, обеспечивающие метаболизм углеводов в клетках.

Считается что в организме имеется иерархическая система генерации биоритмов. Она образована часами-осцилляторами нескольких уровней. Нижним является генетический, а верхними осцилляторы центральной нервной системы. Нескольких осцилляторов обеспечивают и циркадианные ритмы. Но они синхронизируются единым механизмом в 24 часовой цикл.

При быстром изменении параметров ритмичности геофизических процессов (например продолжительности светового дня, времени суток) нормальная циркадианная ритмичность нарушается. Возникает десинхроноз. Например состояние десинхроноза возникает у людей в связи с профессиональной деятельность (люди работающие посменно). Десинхроноз приводит к обострению хронических и возникновению других заболеваний.

№56 57??? Управление, или регуляция, в живых организмах представляет собой совокупность процессов, обеспечивающих необходимые режимы функционирования, достижение определенных целей или полезных для организма приспособительных результатов. Управление возможно при наличии взаимосвязи органов и систем. Процессы регуляции охватывают все уровни организации: субклеточный, клеточный, органный, системный, организменный, надорганизменный (популяционный, экосистемный, биосферный).

Законы управления в сложных системах изучает кибернетика — наука об общих принципах управления в машинах, в живых системах и обществе. Физиологическая кибернетика изучает процессы управления в живых

организмах. Принципы управления. Управление в живых организмах осуществляется управляющей системой. Она включает в себя датчики, воспринимающие информацию на входе (сенсорные рецепторы) и выходе (рецепторы исполнительных структур) системы, входные и выходные каналы связи (жидкие среды организма, нервные проводники), управляющее устройство (центральная нервная система), частью которого является запоминающее устройство (аппараты памяти). Информация, фиксированная в аппаратах памяти, определяет «настройку» системы управления на переработку определенных сведений, поставляемых через каналы связи. Управление осуществляется с использованием трех основных принципов: 1) по рассогласованию (отклонение); 2) по возмущению; 3) по прогнозированию.

Управление по рассогласованию предусматривает наличие механизмов, способных определить разность между задаваемым и фактическим значением регулируемой величины или функции. Эта разность используется для выработки регулирующего воздействия на объект регуляции, которое уменьшает величину отклонения. Примером такого управления является стимуляция образования глюкозы при уменьшении ее содержания в крови. Это уменьшение определяется клетками гипоталамуса, которые стимулируют выработку адренокортикотропного гормона в гипофизе. Последний усиливает образование кортизола в надпочечниках. Кортизол стимулирует в печени образование глюкозы из аминокислот, что приводит к восстановлению нормального содержания сахара в крови.

Управление по возмущению предусматривает использование самого воз мущения для выработки компенсирующего воздействия, в результате которого регулируемый показатель возвращается к исходному состоянию. Например, увеличение поступления глюкозы из кишечника в кровь стимулирует образование поджелудочной железой инсулина, увеличивающего депонирование глюкозы в форме гликогена в печени, мышцах и жировой ткани Таким образом, возмущающее воздействие — усиленный приток глюкозы

явилось источником компенсирующего процесса — депонирования глюкозы, обеспечивающего поддержание исходной концентрации сахара в крови Другой пример — уменьшение парциального давления О2 (РО2) в атмосферном воздухе при подъеме на высоту является возмущающим воздействием для системы дыхания, обеспечивающей оптимальное содержание кислорода в крови. Увеличение частоты и глубины дыхания, скорости кровотока, количества эритроцитов в крови отражает процессы регуляции по возмущению, направленные на восстановление исходных показателей содержания кислорода.

Управление по прогнозированию предусматривает выработку управляющих воздействий при появлении сообщения о предстоящем изменении внешней или внутренней среды. Такое управление носит опережающий характер, позволяет подготовить организм к предстоящим изменениям сред обитания и, следовательно, повышает его адаптационные возможности. Н; пример, вид и запах пищи — сигналы о предстоящем ее поступлении в oрганизм, вызывают отделение «запального» желудочного сока, что формиру

ет состояние готовности пищеварительного канала к поступлению пищевых веществ и способствует более быстрому их перевариванию. Способы управления в живом организме предусматривают запуск (инициацию), коррекцию и координацию физиологических процессов. Запуск представляет собой процесс управления, вызывающий переход функции органа из состояния относительного покоя к деятельному состоянию или от активной деятельности к состоянию покоя. Коррекция позволяет управлять деятельностью органа, осуществляющего физиологическую функцию в автоматическом режиме или инициированную поступлением управляющих сигналов. Координация предусматривает согласование работы нескольких органов или систем одновременно для получения полезного приспособительного результата.

Механизмы управления делятся на гуморальный и нервный. Средства управления. Управление физиологическими функциями осу¬

ществляется посредством передачи информации. Информация может содержать сообщение о наличии возмущающих воздействий, отклонении функций. Она передается по афферентным (чувствительным) каналам связи. Информация, передаваемая по эфферентным (исполнительным) каналам связи, содержит информацию о том, какие функции и в каком направлении следует изменять. Гуморальный механизм в качестве средств управления и передачи информации использует химические вещества — продукты обмена веществ.

Так, накопление молочной кислоты в мышцах при физической нагрузке является источником информации о недостатке кислорода. Нервный механизм в качестве средства управления, передачи информации использует потенциалы возбуждения, которые объединяются в определенные паттерны по частоте, набору в «пачках», характеристикам межимпульсных интервалов и кодируют информацию. Показано, что паттерны возбуждения гипоталамических нейронов при формировании мотивации голода специфичны и существенно отличаются от столь же специфичных паттернов возбуждения нейронов, ответственных за формирование

мотивации жажды.Формы управления. Гуморальный и нервный механизмы предусматри¬

вают использование нескольких форм управления. Аутокринная, паракринная и телекринная формы характерны для более древнего механизма.

Аутокринная форма управления предполагает изменение функции клетки химическими субстратами, выделяемыми в межклеточную среду самойклеткой Паракринная форма управления основана на выделении клетками химических средств управления в межтканевую жидкость. Химические субстраты, распространяясь по межтканевым пространствам, управляют функцией клеток, расположенных на некотором удалении от источника управляющих воздействий. Телекринная форма управления реализуется при выделении биологиче¬

ски активных веществ в кровь. С током крови эти вещества достигают всех органов и тканей.

В основе нервного механизма управления лежит рефлекс — ответная реакция организма на изменения внутренней и внешней среды, осуществляемая при участии ЦНС. Управление посредством рефлексов предусматривает использование нескольких форм. Местные рефлексы осуществляются через ганглии автономной нервной системы, которые рассматривают как нервные центры, вынесенные на периферию. За счет местных рефлексов происходит управление, например моторной и секреторной функцией тонкой и толстой кишки. Центральные рефлексы протекают с обязательным вовлечением различ

ных уровней ЦНС (от спинного мозга до коры большого мозга). Примерами таких рефлексов являются выделение слюны при раздражении рецепторов полости рта, опускание века при раздражении склеры глаза, отдергивание руки при раздражении кожи пальцев и др.

Условные рефлексы вырабатываются в процессе развития и повседневной жизнедеятельности и служат основой для реализации управления nо принципу прогнозирования. Широкий «ассортимент» различных по сложности условных рефлексов позволяет организму осуществлять опережающие формы адаптивной деятельности.В естественных условиях нервный и гуморальный механизмы едины и,

образуя нейрогуморальный механизм, реализуются в разнообразных комбинациях, наиболее полно обеспечивающих адекватное уравновешиваниеорганизма со средой обитания.Например, физиологически активные вещества, поступая в кровь, несут информацию в ЦНС об отклонении какой-либо функции. Под влиянием этой информации формируется поток управляющих нервных импульсов к эффекторам для коррекции отклонения.В других случаях поступление информации в ЦНС по нервным каналам

приводит к выделению гормонов, корригирующих возникшие отклонения.Нейрогуморальный механизм создает в процессах управления многозвенные кольцевые связи, где различные формы гуморального механизма сменяются и дополняются нервными, а последние обеспечивают включение

гуморальных.

В современной физиологии для изучения функций применяются также модели. Они представляют собой физические аппараты, имитирующие функцию, построенные на основании математических гипотез или теорий, согласно которым по предположению исследователя протекает изучаемый физиологический процесс или осуществляется функция в естественных условиях. Использование физических моделей, или моделирование, позволяет проверить вне организма правильность физиологической гипотезы или теории и имеет большое значение для поиска новых решений, соответствующих объективным законам природы, по которым осуществляется изучаемый процесс или функция, т. е. для новых открытий физиологических законов. Например, созданы искусственные электронные модели деятельности нервной системы, нервной клетки, органов чувств, скелетной мышцы. Моделирование имеет огромное практическое значение, так как кибернетические машины используются как орудия умственного и физического труда, а в медицине временно замещают органы. Например, машины для счета, перевода с одного языка на другой, определения скорости наступления и продолжительности двигательной реакции, насыщения крови кислородом, счета эритроцитов, сердечно-легочный аппарат, искусственные почки и др. Следует, однако, учесть, что кибернетические электронные модели органов весьма существенно упрощают их функции. Главное отличие этих моделей в том, что в них действуют электронные процессы, а в организме происходят сложнейшие физиологические и биохимические процессы.

В физиологии для изучения функций организма человека издавна исследуют аналогичные функции у животных, организм которых является относительно более простой моделью организма человека. Модельными можно считать также опыты изучения деятельности изолированных органов, тканей и клеток. Результаты изучения закономерностей функционирования организма животных используются не только • для раскрытия физиологических механизмов функционирования организма человека, но и для создания новых кибернетических машин, используемых в современной технике (бионика). Новые методы эксперимента, основанные на успехах современной электроники, кибернетики, автоматики, позволяют глубже п полнее изучать физиологические процессы в естественных условиях, открывать новые, ранее не доступные исследователю законы физиологии и даже на длительное время заменять неработающие органы.

 Задачи кибернетики в высшей степени разнообразны. Можно изучать состав информации, ее особенности и ее преобразования на различных этапах продвижения (например, при движении нервных импульсов); можно изучать, как, например, при изучении органов чувств, самую природу кодирования внешней энергии и декодирование ее на различных этапах продвижения информации по центральной нервной системе; можно, например, изучать емкость каналов коммуникации и пределы их возможностей в зависимости от различных привходящих условий. Все это проблемы, которые в обычный феноменологический анализ нервного возбуждения вносят элемент логики, математических расчетов и уточнений, расширяя возможности познания нервного процесса.Однако никакое, даже самое тонкое изучение частных сторон механизмов передачи информации не может снять основного вопроса о полезности этой информации, о ее значимости для организма в целом. Из этого следует, что теория информации не может подменить теорию саморегуляции. Последняя всегда будет общей закономерностью по отношению к частным законам циркуляции информации в системе, а это общее, т.е. саморегуляция, имеет свою архитектуру, свои собственные законы развития и законы поддержания приспособительной деятельности организма.

Кибернетика уже сейчас может быть использована для совершенствования здравоохранения. Современные счетно-вычислительные машины облегчат работу не только врача, но и статистика, и организатора здравоохранения. Естественно, это потребует совершенствования знаний всех специалистов, которые будут давать машинам “задания”. Но несомненно, что разработанные кибернетикой теория информации, теория кодирования и формы управления сложными процессами открывают замечательные перспективы научной организации медицинской службы.

Сейчас, например, кибернетика настойчиво внедряется в сложный диагностический процесс.

Что такое диагноз? Врач, анализируя какой-то конкретный случай заболевания, должен учесть сотни тонких, часто неуловимых признаков болезни. Он использует современные технические средства — различные приборы и аппараты — для выявления скрытых симптомов. А потом, сопоставляя, исключая и складывая различные симптомы, он воспроизводит образ определенного заболевания. В этом смысле врач уподобляется геологу или географу, которые по небольшим островкам на дне океана стараются представить контуры всего подводного материка.

Может ли кибернетика обеспечить такой сложный процесс? Практика показала, что в какой-то мере распознавание болезней можно “поручить” сложным электронно-магнитным устройствам. Конечно, расчеты эти будут лишь тогда правильны, если правильно составлены задания для машины. Естественно, что никакая машина не в состоянии заменить врача, она только поможет ему в обобщении и анализе многочисленных данных объективного и лабораторного исследования больного.

Несомненно, кибернетика найдет применение и в других областях здравоохранения: например, в области планирования медицинской помощи, прогнозов движения заболеваемости, при разработке различных мероприятий — строительства, оборудования лечебных учреждений, соотношения медицинской помощи с особенностью краевой патологии и т.д. Ведь все эти факторы могут быть математически обработаны, и счетные машины дадут любые сведения с поразительной быстротой