Механизмы организации живых систем

Основным и наиболее сложным этапом формирования живых систем является устранение избыточных степеней свободы, не нужных для получения соответствующего результата. Системообразующий фактор играет решающую роль в формировании целостной системы из первоначально хаотично взаимодействующих компонентов.

Следует отметить дискуссионность представления о процессе упорядочивания межкомпонентных взаимодействий как основном и наиболее сложном этапе образования любых систем. В ряде случаев решающее значение приобретает формирование исходно отсутствовавших ключевых морфологических структур (компонентов). Например, хорошо известно значение переднего гипоталамуса для терморегуляторной системы, тимуса — для иммунной и т.д. Образование многих патологических и амбивалентных систем (врождённые уродства, паркинсонический синдром, фантомный болевой синдром) также предполагает решающее значение первичных морфологических изменений. Всё это заставляет усомниться в утверждении о том, что на системной деятельности и окончательном результате не отражается исключительное влияние какой-нибудь участвующей анатомической структуры. Нередко всё обстоит строго наоборот, что вынуждает изменить общую концепцию системообразующего фактора.

Мнение о том, что системообразующий фактор обеспечивает прохождение наиболее критичного (ключевого, лимитирующего) этапа формирования систем, является правомерным. Однако в зависимости от конкретных условий природа этого критичного этапа существенно варьирует, что позволяет выделить три основных варианта.

● Первый вариант. В случае если наиболее сложным в процессе формирования системы может оказаться устранение избыточных межкомпонентных связей (степеней свободы), тогда как исходное морфологическое обеспечение оказывается вполне достаточным. Это наблюдается при выработке простых условных рефлексов, обучении человека в вероятностно организованной среде, в большинстве случаев осознанного целенаправленного поведения и т.п.

● Второй вариант. Когда наиболее сложным этапом может оказаться формирование ключевых морфологических компонентов, а последующее упорядочивание соответствующих связей происходит относительно легко и быстро. Подобная ситуация иллюстрируется удачной пересадкой донорских органов (вилочковой железы), посттравматической регенерацией тканей, морфологическими изменениями при хронической гипоксии, гипертрофии миокарда, образованием новых систем в процессе мутагенеза и т.д.

● Третий вариант. Если возможна примерно одинаковая степень «проблемности» формирования межкомпонентных связей и самих исходных компонентов будущей системы. Например, после локальных повреждений головного мозга постепенное восстановление утраченных функций основывается на частичном восстановлении травмированных участков и на достаточно сложной перегруппировке межкомпонентных связей.

Таким образом, зависимость природы решающего этапа формирования систем от конкретных условий не позволяет сводить значение системообразующего фактора исключительно к упорядочиванию межкомпонентных связей. Не меньшее значение может иметь исходное отсутствие у индивидуума необходимых для системной деятельности морфологических структур (компонентов). Такая трактовка дополняет концепцию о системообразующем факторе и согласуется с современной тенденцией к выделению нескольких его разновидностей. В частности, мутации играют ключевую роль преимущественно при изначальном отсутствии одного или нескольких морфологических компонентов будущей системы, тогда как цель деятельности — в упорядочивании взаимодействий между уже существующими компонентами (устранении лишних степеней свободы).

В настоящее время выделяют несколько системообразующих факторов: мутации, генератор патологически усиленного возбуждения, цель деятельности, достижение полезного результата и др. Каждый из них может инициировать образование разных систем (физиологической, патологической или амбивалентной) в зависимости от параметров окружающей среды, особенностей гомеостаза и других условий.

● Мутации. Они являются системообразующими факторами для наследственно детерминированных систем. Если мутации полезные, то формируют физиологические, а если вредные — патологические системы. В ряде случаев возможна амбивалентность конечных результатов. Вредными мутациями объясняются многочисленные наследственные болезни обмена веществ, их роль несомненна в формировании врождённых пороков сердца, предрасположенности к шизофрении и т.п. Возможны и нестандартные ситуации. Например, патологическая мутация, вызывая серповидно-клеточную анемию, обусловливает также невосприимчивость к малярии.

● Генератор патологически усиленного возбуждения. Системообразующий фактор в случаях приобретённых патологических состояний (синдром Паркинсона, эпилепсия, фантомные боли, патологический чесательный рефлекс и другие). Обычно он формируется после черепно-мозговых травм, инфекционного или химического повреждения нервных структур, играя ключевую роль в образовании и поддержании стабильности патологической системы. Одновременно формируется и соответствующее морфо-функциональное образование, ограничивающее патогенные эффекты, которое является физиологической системой, имеющей адаптивное значение. Следовательно, патологические морфо-функциональные образования тесно связаны с соответствующими физиологическими, причём их взаимодействие означает существование более крупных амбивалентных систем.

● Достижение полезного результата. Системообразующий фактор для случаев условнорефлекторного обучения. При этом могут образовываться не только физиологические, но также амбивалентные и даже патологические системы (некоторые варианты наркомании, алкоголизма). Широко известен опыт с вживлением электродов в зоны гипоталамуса, раздражение которых вызывает положительные эмоции. Стимулируя указанные зоны нажатием на рычаг, животное достигает субъективно положительного результата, хотя длительное продолжение эксперимента обычно приводит к истощению животного и даже к его гибели. При этом формируется физиологическая система, поскольку первоначально образуется условный рефлекс. Вместе с тем, эта система является патологической, поскольку продолжительная самостимуляция приводит к негативным последствиям. При этом формирование и стабилизация патологических связей определяется регулярным достижением субъективно положительного результата; в начальный период обычно наблюдаются также «объективные» положительные изменения (ослабление эмоционального стресса). Именно результат инструментальной деятельности в решающей степени определяет специфику формирования системы с её последующей трансформацией; напротив, прекращение безусловного подкрепления инициирует относительно быстрый распад внутрисистемных связей. Складывается парадоксальная ситуация: патологическая система принципиально может постепенно образовываться благодаря постоянному достижению субъективно положительного результата, т.е. в роли системообразующего фактора выступает достижение положительного результата.

● Цель деятельности. Системообразующим фактором для наиболее сложных вариантов поведения человека, выходящих за рамки врождённых и условнорефлекторных форм, считают цель деятельности (модель будущего результата). Процесс достижения цели основывается на методе проб и ошибок, что предполагает образование «промежуточных» амбивалентных и даже патологических систем. Кроме того, возможна поведенческая деятельность на основе изначально ложных целей, достижение которых заведомо не способствует удовлетворению доминирующей потребности человека и имеет преимущественно дизадаптивный эффект. При этом напрашивается аналогия с наследственно детерминируемыми функциональными системами, которые также формируются методом проб и ошибок (однако благодаря принципиально иному механизму — мутагенезу).

Существует тесное взаимодействие и вероятность взаимной трансформации физиологических, амбивалентных и патологических систем, что определяет их функциональное и морфологическое единство. Возможно превращение физиологических систем в амбивалентные и патологические, а также обратные трансформации. Например, отмена подкрепления условного рефлекса превращает обычно адаптивную деятельность соответствующей системы в дизадаптивную. Аналогичная ситуация наблюдается при трансформации стресса в дистресс, некоторых вариантах наркомании и алкоголизма. Болевой синдром при инфаркте миокарда первоначально имеет преимущественно адаптивное (сигнальное) значение, однако в дальнейшем способствует увеличению зоны некроза и поэтому подлежит медикаментозной терапии.

Кроме того, совместная деятельность нескольких физиологических систем может оказаться конкурирующей, что приводит к амбивалентному или даже дизадаптивному конечному эффекту. Например, при перегревании организма терморегуляторная система инициирует усиленный приток крови к коже и потоотделение, увеличивая теплоотдачу (в чём и заключается их адаптивный эффект). При этом одновременно происходят ишемия жизненно важных органов из-за децентрализации кровообращения, а также водно-электролитные расстройства. Возникает противоречие между системами терморегуляции и сердечно-сосудистой, нарастающее по мере дальнейшего повышения температуры тела. Это противоречие лежит в основе развития теплового удара с возможным смертельным исходом.

Вместе с тем, деятельность систем, имеющих адаптивное значение для биологического вида в целом у отдельных людей может вызывать негативные последствия. Например, воспаление как эволюционно сформированная системная реакция на повреждение ткани имеет адаптивное значение, однако у отдельных индивидуумов в силу их особенностей могут доминировать дизадаптивные изменения, даже приводящие к их смерти.

Многие системы имеют свой структурно-функциональный «антипод», ингибирующий соответствующие реакции. Прессорная система контролируется депрессорной, стрессорная — антистрессорной, кейлоны — антикейлонами и т.д. Взаимодействие системных «антиподов» обеспечивает воспроизведение многочисленных эффектов. Например, доминирование прессорных механизмов инициирует артериальную гипертензию, а депрессорных — гипотензию. Фактически, при определённых условиях результат функционирования любого такого «антипода» может менять своё биологическое значение на противоположное. Ещё основоположник кибернетики Н. Винер описал возможность трансформации функционального значения открытого им механизма отрицательной обратной связи: при определённых условиях этот механизм способствует не стабилизации, а разрушению систем (феномен «рысканья»). Биологическим аналогом этого явления являются клонические судороги, некоторые гормональные нарушения и другие расстройства.

Дата добавления: 2015-06-04