Системный уровень

В широком понимании живая система представляет собой совокупность взаимосвязанных элементов, которые обладают способностью к совместному функционированию и приобретению свойств, не присущих отдельным входящим в ее состав элементам. В настоящее время принято считать, что мозг представляет собой «сверхсистему», состоящую из множества систем и сетей взаимосвязанных нервных клеток и структурных образований более высокого уровня.

Морфологически в строении мозга выделяются два типа систем: микро- и макросистемы. Первые представляет собой совокупность популяций нервных клеток, осуществляющих относительно элементарные функции. Примером микросистем могут служить нейронный модуль (вертикально организованная колонка нейронов и их отростков в коре больших полушарий) или гнезда взаимосвязанных нейронов и глиальных клеток в подкорковых структурах. Предполагается, что таким микроансамблям свойственна преимущественно жесткая генетически детерминированная форма конструкции и активности.

Сходные по своим функциям микроансамбли, или микросистемы, объединяются в макросистемы, сопоставимые с отдельными структурными образованиями мозга. Например, отдельные зоны коры больших полушарий, имеющие разное клеточное строение (цитоар-хитектонику), представляют собой разные макросистемы. Сюда же относятся системы подкорковых и стволовых образований, корково-подкорковые системы мозга.

Современная наука располагает методами, позволяющими экспериментально изучать некоторые аспекты функционирования мозговых систем. Речь идет об уже упоминавшихся ранее электрофизиологических методах: электроэнцефалограмме и вызванных потенциалах. Исходно энцефалограмма характеризует специфику функциональной активности той зоны мозга, где она регистрируется. Однако наряду с этим разработаны способы оценки взаимосвязанности локальных показателей биоэлектрической активности мозга при регистрации ее в разных отделах. В основе данного подхода лежит простая логика: если мозг работает как целое (система), то изменения в активности от­дельных элементов системы должны иметь взаимосвязанный характер. Подробнее речь о них пойдет в гл. XIII, здесь же подчеркнем, что электрофизиологические показатели взаимодействия разных зон коры в покое и при реализации той или иной деятельности демонстрируют значительную межиндивидуальную вариативность. Последнее дает основание ставить вопрос о роли факторов генотипа и среды в происхождении этой вариативности. Другими словами, используя генетико-статистический анализ, можно выявить причины межиндивидуальной вариативности не только локальных электрофизиологических показателей, но и производных от них показателей, отражающих степень взаимосвязанности последних, т.е. работу мозговых систем.

1.1. Нейроэндокринные механизмы регуляции генетических процессов.

Пытаясь понять механизмы реализации наследственной информации в отношении поведенческих признаков, В. В. Пономаренко предложила гипотезу нейроэндокринной регуляции процесса реализации генетической информации.

В своей гипотезе В. В. Пономаренко исходила из положения, что регуляция активности генов не только присуща процессу развития организма, но и играет важную роль в повседневной жизнедеятельности организма и в его адаптации к окружающей среде. Именно этот адаптационный аспект регуляции активности генов представляет наибольший интерес при исследовании физиологии поведения животных. При этом возникает вопрос: какие механизмы используются для приведения сигналов внешней среды в соприкосновение с организменными факторами регуляции работы генов и для включения этих средовых сигналов в регуляцию работы генов?

Представление о системном контроле генетических и цитогенетических процессов было высказано М. Е. Лобашевым в 1947 году. Будучи развитым в работах М. Е. Лобашева и его учеников, оно и послужило формированию концепции, согласно которой каждый генетический и цитогенетический процесс находится под контролем ряда соподчиненных систем, начиная от систем генотипа клетки, в которой этот процесс происходит, далее систем ядра, клетки, ткани, органа и, наконец, организма. Каждая из этих систем реагирует на внешние по отношению к ней факторы как целое. В результате такого контроля протекание различных генетических процессов в разных клетках организма в меру созданных в эволюции механизмов оказывается адаптивным по отношению к внешней среде и коадаптивным для разных клеток организма. Ведущее место в адаптации и коадаптации занимает нейроэндокринная система.

В настоящее время можно считать доказанным, что постоянная нмпульсация необходима для упорядоченного синтеза белков и для поддержания динамического постоянства структурно-химической организации клеток организма. Нервная система необходима для обеспечения реактивности клеток организма к действию факторов клеточного и центрального регулирования обмена, что, вероятно, и является важной, а может быть, и важнейшей стороной адаптационно-трофической функции нервной системы.

Одной из существенных функций нервной системы является регуляция активности генетического аппарата по принципу обратной связи в соответствии с текущими нуждами организма, влиянием греды и индивидуального опыта.

Доказательством того, что индивидуальный опыт может быть ректором воздействия на протекание генетических и цитогенетических процессов, является работа Р. И. Цапыгиной. Она вырабатывала у мышей оборонительный условный рефлекс на световой сигнал, подкрепляемый электрическим током. Последний, будучи поданным изолированно от условного сигнала, вызывал уменьшение частоты митозов и частоты индуцированных рентгеновским облучением хромосомных аберраций в роговице глаза. После выработки условного рефлекса изолированное действие условного раздражителя вызывало изменения митотического индекса, аналогичное действию тока. Дифференцировочный раздражитель не влиял ни на частоту митозов, ни на частоту хромосомных аберраций.

Являясь по сути дела развитием и распространением на генетический аппарат клетки теории кортикальной регуляции функций И. П. Павлова и К. М. Быкова, эта концепция предполагает существование на молекулярном уровне общих механизмов, которые используются как для регуляции активности нервной системы, так и для регуляторных воздействий на хромосомный аппарат. Изложенные выше факты относительно системы вторичных посредников и стероидных гормонов позволяют предположить, что именно эти факторы регуляции представляют собой интеграцию функций нервной и эндокринной систем на молекулярном уровне.

Однако транскрипцией, процессингом, трансляцией не исчерпываются проявления активности генетического аппарата у эукариот, и одним из важнейших проявлений ее является рекомбинация генов, или кроссинговер. Изучение этого лабильного процесса, чувствительного к изменениям факторов внешней (температура, радиация) и внутренней среды (генотип, возраст, пол, баланс ионов кальция), открывает возможность понимания того, каким образом осуществляется адаптация на уровне популяции к изменяющимся условиям ее существования. Во многом этому способствовала бы демонстрация влияния на рекомбинацию вторичных посредников.

1. Природа межиндивидуальной вариативности показателей электрической активности мозга: ЭЭГ, ВП, ПМСД (потенциалы мозга, связанные с движением).

Электроэнцефалография — метод регистрации и анализа электроэнцефалограммы (ЭЭГ), т.е. суммарной биоэлектрической активности, отводимой как со скальпа, так и из глубоких структур мозга. Последнее у человека возможно лишь в клинических условиях.

Одна из самых поразительных особенностей ЭЭГ — ее спонтанный, автономный характер. Регулярная электрическая активность мозга может быть зафиксирована уже у плода (т.е. до рождения организма) и прекращается только с наступлением смерти. Даже при глубокой коме и наркозе наблюдается особая характерная картина мозговых волн.
Сегодня ЭЭГ является наиболее перспективным, но пока еще наименее расшифрованным источником данных для психофизиолога.

Дата добавления: 2015-04-24