82. Организм как саморегулирующаяся система

Пользуясь современной терминологией, живой организм (в том числе и организм человека) можно охарактеризовать как саморегулирую­щуюся и самообновляющуюся открытую систему повышенной надежности.

Представление об «открытых» и «закрытых» системах возникло в ходе развития термодинами­ки. Под открытыми системами понимались такие, которые обмениваются с окружающей средой тепловой энергией (позднее — любым видом энергии).

Непременным условием жизни является обмен веществ. Растения получают энергию в виде электромагнитных световых колебаний, живот­ные — в виде сложных органических веществ (углеводов, жиров и белков). Отдают же энергию в виде тепла, но могут и накапливать ее в орга­низме в форме тех же углеводов, жиров и белков.

Отличительной особенностью живых организ­мов является способность к саморегуляции, до­стигающая у птиц, млекопитающих и человека наивысшего совершенства, что позволяет им, по выражению выдающегося французского физио­лога К. Бернара, вести свободную (постоянную) жизнь в отличие от жизни осциллирующей, пе­риодической.

Непременным условием свободной жизни, по К. Бернару, является постоянство внутренней среды организма. Любые изменения во внешней среде сказываются на течении физиологических функций. В ответ на воздействия в организме возникает комплекс приспособительных реакций, направленных на сохранение относительного по­стоянства. С. П. Боткин, А. А. Захарьин и другие русские ученые говорили, что жизнь заключает­ся в постоянном уравновешивании организма со средой. Однако же в отечественной литературе за описанным явлением закрепился термин канадского физиолога Кеннона «гомеостаз», что в переводе на русский звучит примерно как «подобный постоянному».

В специальной литературе сейчас много пишут об информационном рефлексе (академик И. П. Па­влов называл его исследовательским рефлексом или рефлексом «что такое?»). Утверждают, что приток новой информации для живых организ­мов столь же необходим, как и пища. Роль инфор­мации для жизнедеятельности организма была впервые выявлена в экспериментах ленинградско­го физиолога В. С. Галкина, работавшего в одной из лабораторий академика И. П. Павлова. У собак перерезались зрительные, слуховые и обонятель­ные нервы, вследствие чего центральная нерв­ная система лишалась притока большей части импульсов с периферии, то есть примерно 90— 95% информации. Результаты опытов были пора­зительны. Оперированные собаки спали беспро­будным сном. В своей книге «О наркозе» профес­сор В. С. Галкин пишет, что лишь ценой больших усилий животных удавалось разбудить на полчаса для приема пищи и отправления естественных надобностей.

Итак, основная форма ответной реакции высо­коорганизованных животных на воздействие извне — это рефлекс. Одним же из основных прин­ципов рефлекторной терапии, как считал И. П. Па­влов, является принцип анализа и синтеза. Сле­довательно, вся огромная масса информации, поступающая в организм, поэтапно анализирует­ся нервными образованиями, причем на вышеле­жащие этажи ЦНС поступает лишь наиболее важная информация. Считают, что из 108—109 бит 34 информации, адресуемых рецепторами в ЦНС, в одну секунду до сферы сознания доходит всего 25 бит. На основании анализа этой информации в определенных центрах коры головного мозга программируется ответная реакция как по свое­му характеру, так и по интенсивности. Отсюда импульсы адресуются к соответствующим, как говорят, рабочим органам — эффекторам. Такова общая схема. На примере реакции на повышение или понижение температуры воздуха рассмотрим ее несколько подробнее. Это целесообразно по двум соображениям. Во-первых, постоянство температуры тела — важнейший показатель гомеостазиса (постоянства внутренней среды), обес­печивающий свободную жизнь. Во-вторых, для восточносибирского климата как раз характерны низкие и крайне низкие температуры воздуха. В то же время зимой особенности восточносибир­ского климата благоприятствуют поддержанию теплового равновесия. Воздух здесь сухой, что способствует сохранению тепла. Зимой в Восточ­ной Сибири большое количество ясных дней, бла­годаря чему увеличивается количество тепла, получаемого организмом.

Аналогичная ситуация наблюдается и при по­вышении температуры воздуха. Теперь возбуж­дение возникает в «тепловых» рецепторах, реаги­рующих на повышение температуры. По описан­ному плану в нервных центрах создается про­грамма, обеспечивающая некоторое снижение теплопродукции и существенное увеличение теплоотдачи (в первую очередь за счет потоотде­ления), и опять особенности восточносибирского климата благоприятствуют сохранению темпе­ратурного равновесия, ибо испарение пота проис­ходит интенсивнее при сухом воздухе.

Благодаря саморегуляции остаются стабиль­ными (изменяясь лишь в очень ограниченных пределах) и многие другие физиологические показатели. Так, большим постоянством харак­теризуется скорость кровотока в капиллярах, благодаря чему создаются оптимальные условия для обмена кислородом и продуктами распада между кровью и тканями. Редким постоянством отличается концентрация водородных ионов (рН) в плазме крови и внутри клеток. Это очень важно, ибо биохимические превращения, столь совершен­ные в живом организме, возможны лишь при участии ферментов. А последние — вещества капризные, они активны только при строго опре­деленном рН. Постоянством характеризуются осмотическое давление крови, соотношение ионов натрия и калия и многие другие показатели. Отметим, что нередко саморегуляция возможна и без участия нервной системы.

К примеру, отношение концентрации ионов натрия и калия в плазме крови — величина ста­бильная. Именно от этого соотношения зависит формирование электрических зарядов (потенциа­лов) на мембранах клеток, характеризующих состояние покоя или возбуждения. Благодаря постоянству соотношения концентрации ионов натрия и калия возбудимость клеток также стабильна. Решающая роль в регуляции принад­лежит здесь почкам. Они избирательно могут вы­водить избыток тех или иных ионов, поддержи­вая, таким образом, стабильность их отношения. Денервированная почка сама справляется с этим. Также без прямого участия нервной системы под­держивается стабильность реакции среды (рН) и некоторых других показателей. Это и понятно: способность к саморегуляции — общее свойство живых структур. Определенные элементы само­регуляции имеются и у животных без нервной системы, и у растений.

Итак, живой организм — саморегулирующаяся система. В механизме же саморегуляции исклю­чительно важная роль принадлежит информа­ционной функции нервной системы.