2.2. Основные системы регуляции в организме

Основываясь на многочисленных примерах эволюции жи­вых организмов, исследователи давно выявили две принци­пиально различные системы регуляции функций — гумораль­ную и нервную. Коренное отличие этих систем заключается в том, что гуморальное управление, реализуемое посредством химических веществ, переносимых кровью к клеткам и тканям, в основном безадресное. Нервный механизм управления, бла­годаря наличию длинных проводящих путей — аксонов нерв­ных клеток, обеспечивает адресную передачу управляющих сиг­налов. Имея в виду значительную разницу в скорости кровотока (до 0.5 м/с) и скорости передачи нервного импульса (до 100 м/с), гуморальную систему управления называют медлен­ной, а нервную — быстрой. Таким образом, в соответствии со своими возможностями гуморальные механизмы управления используются преимущественно в сфере внутренней вегетатив­ной жизни организма, а нервные механизмы обеспечивают в первую очередь срочные реакции на внешние воздействия. По­добное деление весьма условно, поскольку зачастую бывает невозможно провести границу между гуморальным и нервным механизмами управления. Действительно, нервный механизм управления использует элементы гуморального (медиаторы в синапсах), а выработка химических регуляторов (в частности, гормонов) контролируется нервной системой. Поскольку в це­лостном организме осуществляются не отдельные регуляции, то следует говорить о единой системе нейро-гуморального управления функциями.

"Безадресность" гуморального механизма управления сле­дует понимать только в аспекте сравнения его с нервным. Мно­гочисленные исследования показывают, что некоторые хими­ческие агенты (и большинство гормонов в том числе) воздейст­вуют избирательно на структуры-мишени. С другой стороны, нервный механизм управления, наряду с высокой адресностью, обладает и качеством всеобщего регулятора, оказывающего свое влияние на весь организм, в том числе и через регуляцию работы желез внутренней секреции.

2.3 Уровни регуляции физиологических функций

Существуют два подхода к оценке уровней регуляции фун­кций в организме — структурный и функциональный. С точки зрения структурного подхода выделяется четыре уровня: коль­цевой или органный, системный, межсистемный и организменный. Наиболее простым (если этот термин вообще применим к регуляции в живых системах) является органный уровень. Каж­дый орган (отсюда название уровня регуляции) обладает соб­ственными механизмами поддержания оптимального уровня функционирования. При этом используются как гуморальные, так и нервные пути управления. Ярким примером служит серд­це. Даже извлеченное из организма, т.е. лишенное всех нерв­ных и гуморальных влияний со стороны, оно способно длительное время выполнять свою специфическую работу - ритмиче­ски сокращаться, сохраняя естественную последовательность работы мышц каждой из камер. Это обеспечивается проводя­щей системой сердца. Изолированная почка может продуциро­вать мочу, отрезок кишечника сохраняет перистальтические и маятникообразные движения, его железы способны выделять ферменты. Известны собственные механизмы работы скелет­ных мышц, спинного мозга. Наличие собственных механизмов саморегуляции обеспечивает отдельным органам относитель­ную самостоятельность и защиту от чрезвычайных внешних вли­яний. Таким образом, органный уровень регуляции выступает как фактор стабилизации функции, направленный на сохране­ние основных физиологических параметров.

Следующий уровень — системный, обеспечивает адаптив­ные реакции внутри физиологических систем - сердечно-со­судистой, дыхательной, выделительной, двигательной и т.д.. Каждая из систем обладает структурно-функциональным аппа­ратом адаптивных реакций, используя принцип прямых и об­ратных связей. Важнейшим механизмом саморегуляции сис­тем, обеспечивающим адаптивное целесообразное управле­ние, является механизм обратной связи. Суть его заключает­ся в уменьшении влияния входного воздействия на величину выходного сигнала. Так, например, увеличение силы и частоты сердечных сокращений, приводящее к увеличению давления кро­ви в аорте и сонных артериях, сопровождается активацией име­ющихся в этих сосудах барорецепторов. Сигналы от барорецепторов поступают в сосудодвигательные центры и оттуда к сер­дцу и сосудам направляются команды, снижающие силу и час­тоту сердечных сокращений и расширение сосудов. Это приво­дит к снижению артериального давления, т.е. возвращению па­раметров системы к исходному уровню. Отрицательные обрат­ные связи работают и в обратном направлении, т.е. при сниже­нии уровня входного сигнала включаются механизмы, повыша­ющие их, тем самым восстанавливается гомеостазис.

Межсистемный уровень регуляции обеспечивает взаимо­действие, в целях сохранения основных параметров, одной си­стемы за счет резервов другой, точнее нескольких других сис­тем. Этот уровень регуляции обеспечивается и гуморальными и нервными путями. Так, поддержание оптимального уровня кровяного давления обеспечивается совместно несколькими систе­мами. Это и гормональная система через механизм гипофизарно-адреналовых влияний, и выделительная — через механизм ренин-гипертензивной регуляции. Известна роль скелетной мускулатуры в осуществлении венозного кровотока. С другой сто­роны, показана теснейшая связь выделительной системы с сис­темой сердечно-сосудистой и системой гормональной регуляции.

Организменный уровень саморегуляции функций — это на­ивысший уровень взаимовлияний, в первую очередь, сенсор­ных, двигательных и вегетативных. Ведущую роль здесь играет цен­тральная нервная система. Этот уровень регуляции обеспе­чивает адаптивное поведение организма в меняющихся усло­виях внешней среды, направленное не только на самосохране­ние, но и на управление внешней средой. Этот уровень бази­руется на всех предшествующих — органном, системном и меж­системном, объединяя их единой целью адаптивного поведе­ния с прогнозированием конечного результата.

Функциональный подход к описанию уровней регуляции функций близок к структурному, и в его рамках выделяется три уровня /Ткаченко Б.И., 1994/.

Местная саморегуляция — это уровень локальной регуля­ции за счет собственных гуморальных и нервных механизмов.

Регуляция параметров внутренней среды, осуществляе­мая различными системами с учетом внешних условий.

Высший уровень, обеспечивающий настройку режимов ра­боты первого и второго уровней с целью оптимизации жизне­деятельности целостного организма.

Подробнее с принципами саморегуляции живого организ­ма можно ознакомиться в учебнике "Биологическая кибернети­ка", под редакцией А.Б.Когана, вышедшей в издательстве Рос­товского университета двумя изданиями /1972, 1977/.