ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА

Стр 1 из 2Следующая ⇒

ТЕМА 2

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА

ПЛАН

1. Определение функциональной системы

2. Архитектоника функциональной системы

3. Полезные приспособительные результаты

4. Рецепторы результата

5. Обратная афферентация

6.Саморегуляция как принцип динамической самоорганизации функциональной системы

7. Функциональные системы и гомеостаз

8. Функциональны системы и адаптация организма к окружающей среде

9. Изоморфизм функциональных систем

10. Избирательное вовлечение элементов в функциональные системы

11. Взаимодействие функциональных систем

Определение функциональной системы

Морфофункциональными единицами саморегуляции в организме являются функциональные системы.Теория функциональных систем, сформулированная П.К. Анохиным в 1935 г., является приоритетной в области физиологической кибернетики.

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

Такими результатами прежде всего являются различные показатели метаболизма и внутренней среды организма. Более высокий уровень составляют результаты поведенческой деятельности отдельных индивидов и популяций, и, наконец, результаты социальной деятельности человека и его психической деятельности.

Функциональные системы формируются как на генетической, врожденной, основе, так и в процессе индивидуальной жизни животных и человека.

Архитектоника функциональной системы

полезный приспособительный результат, как ведущий показатель деятельности функциональной системы;

рецепторы результата;

обратную афферентацию, поступающую от рецепторов результата в центральные образования функциональной системы;

центральную архитектонику, представляющую избирательное объединение функциональной системой нервных элементов различных уровней в специальные узловые механизмы;

исполнительные соматические, вегетативные и эндокринные компоненты, включающие организованное целенаправленное поведение.

Рис. Общая схема функциональной системы (по П.К. Анохину).

Рецепторы результата

Обратная афферентация.

Любое изменение результата контролируется соответствующими рецепторами. Афферентная импульсация, возникающая в рецепторах функциональной системы, по афферентным путям поступает в соответствующие нервные центры. Она называется «обратная афферентация», так как постоянно сигнализирует о состоянии полезного приспособительного результата функциональной системы. Под влиянием обратной афферентации в функциональную систему избирательно вовлекаются исполнительные механизмы, направленные на восстановление потребного для метаболизма или социальной деятельности результата. Обратная афферентация является таким образом той стержневой основой, за счет которой оцениваются все этапы поведения по достижению полезного результата и которая определяет процессы саморегуляции каждой функциональной системы. С ее помощью центральная нервная система может регулировать приспособительные реакции целого организма в соответствии с потребностями организма и условиями окружающей среды. Наличие звена обратной афферентации делает каждую функциональную систему циклической саморегулирующейся организацией.

Динамика работы функциональной системы. Центральным звеном функциональной системы любого уровня организации является полезный для организма приспособительный результат. Отклонение этого результата от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность организма, немедленно воспринимается рецепторными аппаратами и посредством нервной и гуморальной обратной афферентации избирательно мобилизует специальные нервные аппараты. Последние через исполнительные механизмы, включая вегетативные реакции и поведение, возвращают полезный приспособительный результат к необходимому для нормального метаболизма уровню. Все эти процессы протекают непрерывно с постоянным информированием центра функциональной системы о достижении или недостижении полезного приспособительного результата.

Кибернетические свойства функциональных систем. В функциональных системах проявляются общекибернетические свойства, в том числе регулирование по конечному эффекту и обмен информацией. Регулирование по конечному эффекту в кибернетике, как известно, называется обратной связью. Обратные связи открыты Н. Винером в технических устройствах, а П.К. Анохин обнаружил их в живых организмах в виде «обратной афферентации», что составило признанный приоритет отечественной науки в области физиологической кибернетики.

Рецепция результата

Локализация и свойства терморецепторов. Выделяют три группы терморецепторов:

• поверхностные терморецепторы, расположенные в толще кожи;

• терморецепторы, локализованные в стенках кровеносных сосудов;

• терморецепторы ЦНС, расположенные в гипоталамусе, мозжечке, ретикулярной формации ствола мозга и в спинном мозге.

Кожные терморецепторы представляют собой неинкапсулированные нервные окончания.

Терморецепторы подразделяют на тепловые и холодовые.

При оптимальной для человека температуре окружающей среды тер-морецепторы генерируют разряды со стационарной частотой. С понижением окружающей температуры частота импульсации и Холодовых рецепторов возрастает, тепловых — снижается. Наоборот, при повышении окружающей температуры возрастает частота импульсации тепловых рецепторов и снижается — Холодовых.

Сенсорная информация от терморецепторов распространяется по нервным волокнам типа А-дельта и через лемнисковые пути к нейронам тала-муса, а затем в гипоталамус и сенсомоторную область коры большого мозга. Теплочувствительные нейроны гипоталамуса преимущественно увеличивают разряды с возрастанием температуры, холодочувствительные снижают их при снижении температуры.

Нервные центры

Поддержание температуры тела на оптимальном для метаболизма уровне осуществляется за счет регулирующего влияния ЦНС. Впервые наличие в головном мозге центра, способного изменять температуру тела, было обнаружено в 80-х годах XIX в. К. Бернаром. Его опыт, получивший название «теплового укола», состоял в следующем: в область промежуточного мозга через трепанационное отверстие вводили электрод, вызывающий раздражение данной области. Спустя 2—3 ч после введения электрода наступало стойкое повышение температуры тела животного. В дальнейших исследованиях было установлено, что важнейшая роль в процессах терморегуляции принадлежит гипоталамусу.

Установочная температурная точка. Некоторые авторы полагают, что на уровне гипоталамуса действует своеобразный кибернетический механизм — «установочная температурная точка». Этот механизм в теории функциональных систем соответствует акцептору результата действия. С нейронами, образующими этот механизм, постоянно сравнивается обратная аффе-рентация, поступающая от наружных и внутренних терморецепторов.

Исполнительные механизмы

Приведенные выше узловые механизмы функциональной системы позволяют представить целостный механизм ее деятельности следующим образом.

При повышении температуры внутренней среды, в том числе крови, активируются соответствующие терморецепторы тканей и переднего гипоталамуса. Это приводит к активации механизмов теплоотдачи с помощью физической теплоотдачи и торможения теплопродукции. Благодаря этим процессам температура тела снижается.

При снижении температуры внутренней среды за счет возбуждения соответствующих терморецепторов тканей и действия охлажденной крови на нейроны центров теплопродукции заднего гипоталамуса активируются механизмы теплопродукции и тормозятся механизмы теплоотдачи. Благодаря этому температура тела повышается.

В деятельность функциональной системы включается и внешнее поведенческое звено. Человек поддерживает постоянство температуры за счет одежды, жилища, обогрева или, наоборот, водно-воздушного охлаждения.

Терморегуляция определяется условнорефлекторными процессами. Если у собаки сочетать действие условного сигнала, например света, с введением теплой воды в желудок, то вырабатывается условный рефлекс, и на включение только одного света без введения теплой воды в желудок изменяются процессы теплоотдачи и теплопродукции.

Отмечено, что у людей, работающих в условиях жарких цехов или в холодильниках, одна лишь обстановка может условнорефлекторно изменять терморегуляцию.