Теория функциональных систем п. К. Анохина, её основные постулаты

Под функциональными системами понимают такие саморегулирующиеся динамические организации, деятельность всех составных компонентов которых взаимосодействует достижению полезных для организма в целом приспособительных результатов.

Такими результатами, прежде всего, являются различные показатели обмена веществ и внутренней среды организма. Кроме того, это многочисленные результаты поведенческой деятельности живых существ, определяющие удовлетворение их ведущих потребностей. В организме, таким образом, столько функциональных систем, сколько полезных, приспособительных результатов.

Например, из учения П. К. Анохина о функциональных системах вытекает одна из ведущих закономерностей роста и развития организма – СИС-ТЕМОГЕНЕЗ. Последний очень наглядно прослеживается на ранних этапах развития ребёнка: новорожденный не способен к какому-либо активному физическому действию, кроме осуществления врождённых рефлексов. На определённом этапе ребёнок повернётся на бочок, когда достаточного развития достигнет функциональная система, обеспечивающая этот акт (соответствующее развитие костно-связочно-мышечного аппарата, механизма ориентации в пространстве и т. п.). Так же, далее, он, в своё время, сядет, пойдёт, побежит, когда определённой степени развития достигнут функциональные системы, обеспечивающие эти акты. Таким образом, СИСТЕМОГЕНЕЗ – это избирательное и ускоренное развитие анатомо-физиологических образований (функциональных систем), обеспечивающих человеку выживание, функционирование на каждом отдельном этапе развития. Функциональные системы созревают неравномерно, включаются поэтапно, сменяются, обеспечивая организму приспособление в различные периоды онтогенетического развития.

Состав функциональных систем не определяется топографической близостью структур или их принадлежностью к какому-либо разделу анатомической классификации. В функциональную систему могут быть вовлечены как близко, так и отдалённо расположенные структуры организма. Единственным фактором, определяющим избирательность этих соединений, является биологическая и физиологическая архитектура функции, а единственным критерием их полноценности является конечный приспособительный эффект для целого организма, наступающий при развёртывании процессов в данной функциональной системе.

Таким образом, центральное звено любой функциональной системы представляет тот или иной полезный для организма в целом, для его метаболизма, результат. Последнее (результат) – это «визитная карточка» любой функциональной системы. Любое состояние результата и особенно отклонение от уровня, обеспечивающего нормальный метаболизм, воспринимается соответствующими рецепторами, которые передают информацию в специальные центры. Последние, в свою очередь, мобилизуют различные исполнительные механизмы, которые приводят результат к оптимальному для организма уровню. В итоге, функциональные системы работают по принципу саморегуляции.

Функциональные системы – единицы целостной деятельности организма. Они представляют собой динамические саморегулирующиеся организации, формирующиеся на метаболической основе или под влиянием факторов окружающей, а у человека – и социальной среды.

Многообразие полезных для организма приспособительных результатов указывает на то, что число функциональных систем, составляющих раз-личные стороны жизнедеятельности целого организма, может быть чрезвычайно велико. Одни функциональные системы своей деятельностью определяют различные показатели внутренней среды организма, другие – поведенческую деятельность и взаимодействие с окружающей средой.

Любая функциональная система, согласно представлениям П. К. Анохина, имеет принципиально однотипную организацию и включает следующие общие, универсальные для разных систем, периферические и центральные узловые механизмы:

• полезный приспособительный результат как ведущее звено функциональной системы – это «пусковой механизм» системы;

• рецепторы результата – дающие «задание» на получение приспособительного результата (здесь заканчивается безусловная часть рефлекса);

• обратную афферентацию, идущую от рецепторов результата в центральные образования функциональной системы как необходимая и универсальная стадия любого условного рефлекса или поведенческого акта, когда даётся весь комплекс информации «обратной связи» в центральное звено функциональной системы, насколько выданное решение корректно поставленной задаче;

• центральную архитектуру (центры коры головного мозга), представляющую избирательное объединение функциональных систем нервных элементов различных уровней, являющуюся анализатором (корректором) принятого решения (предсказание и контроль результатов действия);

• исполнительные соматические, вегетативные и эндокринные компоненты, включающие организованное целенаправленное поведение в рамках, определяемых сложившимся решением функциональной системы.

В целом организме взаимодействие различных функциональных систем строится на основе принципов иерархии и многосвязного, мультипараметрического взаимодействия результатов деятельности отдельных функциональных систем.

Принцип иерархии состоит в том, что в каждый данный момент времени деятельность организма определяется функциональной системой, доминирующей в плане выживаемости или адаптации к окружающей среде (принцип доминанты). Другие функциональные системы выстраиваются в иерархическом порядке в соответствии с их биологической значимостью и необходимостью для социальной деятельности человека.

Смена доминирующих функциональных систем происходит постоянно и отражает сущность непрерывно происходящего обмена веществ и постоянного взаимодействия организма с окружающей средой. Однако все функциональные системы находятся в тесной взаимосвязи и изменение одного показателя, результата деятельности какой-либо функциональной системы, тут же сказывается на результатах деятельности других функциональных систем.

Целостный организм в каждый данный момент времени представляет слаженное взаимодействие, интеграцию (по вертикали и горизонтали) различных функциональных систем, что определяет нормальное течение метаболических процессов. Нарушение этой интеграции, если оно не компенсируется специальными механизмами, означает заболевание и может привести к гибели организма.

Механизм первичного полома биологических мембран

Одно из ведущих свойств живых организмов – изоляция от внешней среды осуществляется универсальным способом с помощью живых биологических мембран. Характерно, что мембраны живых клеток не претерпели эволюционных изменений: мембраны оболочки яйцеклетки морского ежа и нервных клеток головного мозга человека по строению почти идентичны. Именно мембраны позволили живым организмам противопоставить себя внешней среде и прогрессировать в своей организации. Благодаря мембранам живые существа приобрели способность активного воздействия на окружающую их среду с целью удовлетворения своих ведущих, и, в первую очередь, биологических потребностей.

На мембраны воздействуют различные факторы внешней среды, которые получили название – раздражители, а свойство живых организмов, определяющее их отношение к раздражителям, характеризуется как раздражимость. Под раздражимостью понимается способность живых существ отвечать на действие раздражителей изменением своих протоплазматических свойств и, в первую очередь, структуры их мембран. Раздражители, действующие на живые мембраны, могут быть различного типа: механические, температурные, химические, наконец, наиболее сильные – информационные (иногда почти шёпотом произнесенное неприятное слово может вызвать реакцию человека более значимую, чем физическое действие сильного звука).

Раздражимость бывает двух типов:

• триггерная (неспецифическая) раздражимость обусловлена внутренними процессами изменения молекулярных свойств мембран, происходящими под действием внешних раздражителей. Этот процесс напоминает процесс спуска курка у ружья («триггер» в пер. с англ. курок). Раздражитель постепенно, как спусковой крючок, доводит молекулярные изменения в мембране до критического уровня, при котором мембрана резко изменяет свои протоплазматические свойства, вызывая тем самым специфический ответ клетки;

• избирательная (специфическая) раздражимость определяется наличием у мембран специфических белковых рецепторов, которые взаимодействуют с раздражителем. Избирательная раздражимость особенно выражена по отношению к действию химических, лекарственных веществ. Кроме того, в отдельных участках мембраны клеток находятся зоны проникновения ионов, так называемые «поры». Через поры ионы поступают в клетку в соответствии с размером их молекул. В случае избирательной раздражимости клетки реагируют на очень низкую концентрацию раздражающих веществ.

Раздражимость клеточных мембран является пусковым механизмом активной биологической адаптации. Как только окружающая среда или какие-либо существенные её компоненты меняются, организм вынужден менять и некоторые константы своих функций. Происходит перестройка гомеостаза, адекватная конкретным условиям среды, что и служит основой адаптации.

Поскольку основой основ жизни является обмен веществ – метаболизм, неразрывно связанный с энергетическими процессами, адаптация должна реализовываться через стационарное приспособительное изменение метаболизма и поддержание такого его уровня, который соответствует новым условиям. Метаболизм является самым стойким и надёжным тканевым механизмом адаптации и в нормальных условиях может и должен адаптироваться к изменениям окружающей среды.

Возможности адаптации живой системы ограничены степенью надёжности биологических мембран. Даже небольшое увеличение ионной проницаемости мембран уже приводит к потере их способности аккумулировать энергию.