Принципы функционирования организма

По современным представлениям организм человека- это сложная биокибернетическая система, в которой выделяют управляющее устройство и исполнительное звено, их взаимодействие обеспечивает достижение необходимого оптимального состояния в данный момент. Системную организацию имеют как организм в целом, так и его составляющие. Например, клетка-это тоже система, состоящая из управляющего устройства (ядра), исполнительных звеньев (органелл), полезным результатом их взаимодействия может явиться синтез определенного белка. В физиологии существуют понятия физиологической системы (совокупность органов и тканей, связанных общей функцией) и функциональной системы - это динамичные саморегулируемые образования, все компоненты которого взаимодействуют для достижения необходимого полезного результата. Примером физиологических систем являются системы кровообращения, дыхания, пищеварения и т.д. Функциональные системы создаются для обеспечения полезного результата путем одновременной согласованной деятельности многих физиологических систем. Следовательно, функциональные системы- это структурный элемент функционирования целостного организма. В основе системной организации лежит ряд принципов:

- целостность- функционирование системы не сводится к сумме свойств составляющих её элементов, создание системы преследует собственные цели;

- структурность- система может функционировать только при сохранении связей между её компонентами. Связующую роль в функциональных системах организма играют нервные проводники и кровеносные сосуды;

- взаимодействие с окружающей средой, которое может быть пассивным (полное подчинение её влияниям) и активным (в результате достигаются собственные цели);

- динамичность или подвижность системы. Каждая система возникает на определенном этапе развития организма для получения конкретного результата, при его достижении система может быть ликвидирована или заменена на другую. Функциональные системы организма развиваются не одновременно в силу гетерохронного морфофункционального созревания составляющих её компонентов, что получило название системогенеза;

- иерархичность. Каждая система включает в себя более простые системные организации и одновременно является лишь элементом в системе более высокого уровня. В организме человека можно выделить несколько уровней системной организации: клеточный, органный, внутрисистемный и межсистемный. В то же время человек является элементом в системе сообщества.

Учение о функциональных системах разработал ученик И.П.Павлова академик П.К.Анохин. Принципиальная схема функциональной системы (ФС) организма по П.К.Анохину представлена на рис.1. Она включает несколько компонентов. Системообразующим фактором любой ФС является тот результат, ради которого и создается система, то есть полезно-приспособительный результат (ППР). Можно выделить несколько групп ППР:

1- это может быть любой показатель внутренней среды организма, обеспечивающий нормальный метаболизм (например, кислотно-щелочное равновесие, температура, газовая константа и т.д.). Таким образом, ФС создается для поддержания относительного постоянства внутренней среды организма или гомеостаза, что является необходимым условием нормальной жизни.

2- Результатом может быть удовлетворение биологической потребности (например, продолжение рода), который достигается поведенческой деятельностью.

3- Результаты социальной деятельности человека.

В любой системе имеется вход в систему (параметры внешней среды) и выход из системы (параметры полученного результата). Для получения необходимого результата в системе взаимодействуют управляющее звено (нервная и эндокринная системы) и исполнительное звено (различные органы и физиологические системы). Управление-это воздействие на орган или систему, направленное на достижение полезного результата. Выделяют несколько способов управления:

- инициация, при котором происходит запуск функции. Например, ЦНС инициирует двигательные функции;

- регуляция или коррекция- это воздействие на орган, работающем в автономном режиме, т.е обладающем автоматией (например, сердце). Результатом такого воздействия может быть усиление или торможение деятельности.данного органа или системы;

- координация -это обеспечение согласованной деятельности нескольких органов или систем одновременно (что и происходит в функциональных системах организма).

Управление невозможно без получения и преобразования информации. В функциональных системах выделяют несколько элементов, обеспечивающих движение и переработку информации:

- датчики, воспринимающие информацию на входе в систему (рецепторы, чувствительные к изменениям внешней среды);

- управляющее устройство (ЦНС), где происходит переработка информации;

- образования, воспринимающие параметры полученного результата (рецепторы исполнительных органов или внутренней среды);

- каналы, обеспечивающие движение информации от управляющего звена к исполнительному (или от входа к выходу) – это каналы прямой связи;

- каналы, по которым передается информация от исполнительного звена в управляющее устройство (или от выхода к входу) – это каналы обратной связи. Благодаря обратной связи в управляющее звено передается информация о полученных результатах, что делает систему саморегулируемой. Существуют положительная обратная связь, увеличивающая влияние управляющего звена на исполнительное и уводящая систему от исходного состояния, и отрицательная обратная связь, которая уменьшает влияние входного воздействия на величину выходного сигнала и возвращает систему в исходное состояние.

В основе управления живой системой лежат 3 основных принципа:

- По возмущению. Данный принцип обеспечивает саморегуляцию на входе в систему при изменениях внешней среды (возмущающее действие внешней среды) и предотвращает изменения во внутренней среде, сохраняя тем самым гомеостаз. Например: понижение температуры окружающей среды улавливается холодовыми экстерорецепторами, по проводящим путям информация поступает в центр терморегуляции гипоталамуса, который посылает команды к исполнительным системам, обеспечивающим уменьшение отдачи тепла и увеличение образования тепла в организме, в результате сохраняется постоянство температуры внутренней среды.

- По отклонению (или по рассогласованию, или по ошибке). В этом случае осуществляется саморегуляция по выходу из системы, когда произошли изменения (рассогласование, ошибка) в самой системе, приведшие к изменению результата (показателю гомеостаза). Эти изменения регистрируются рецепторами внутренней среды, включается канал обратной связи, несущий информацию об изменениях в управляющее устройство, которое посылает сигналы в исполнительное звено, в результате возникшая ошибка устраняется.

- С прогнозированием. Благодаря этому принципу система готовится к предстоящему действию фактора, которого еще нет. Например, выделение желудочного сока и слюноотделение в ожидании приема пищи.

Всю систему управления функциями организма можно представить в виде трех иерархических уровней:

1- низший уровень, или местная (внутриорганная) регуляция. Обеспечивает саморегуляцию деятельности внутренних органов, относительно независимую от центральных влияний.

2- Внутрисистемный уровень. Обеспечивает автоматическую саморегуляцию деятельности определенной физиологической системы с подключением центральных механизмов (низших уровней ЦНС). Например, поддержание артериального давления за счет регуляции работы сердца и тонуса сосудов бульбарным отделом ЦНС.

3- Межсистемный, или высший уровень. Это уровень целостного организма, обеспечивающий согласованную деятельность многих физиологических систем, направленную на достижение полезного результата при взаимодействии организма с окружающей средой. Это управление осуществляется высшими отделами ЦНС

Все уровни взаимодействуют между собой по принципу субординации и иерархии: вышележащий уровень контролирует деятельность нижележащего. Такая многоуровневость управляющих механизмов обеспечивает надежность живых систем – способность сохранять целостность и выполнять свойственные ей функции в течение определенного времени. Свойство надежности обеспечивается рядом принципов: избыточности составляющих элементов, резервирование функций, дублирование и взаимозаменяемости функций, периодичности функционирования и т.д. Результат воздействия регуляторного сигнала зависит не только от характеристик самого сигнала, но и от исходного состояния регулируемой системы, в частности, от её реактивности – способности реагировать изменениями функций на раздражители внешней и внутренней среды. В основе функционирования регулирующих и регулируемых систем лежат 2 фундаментальных процесса: возбуждение и торможение.

Дата добавления: 2015-05-09