6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Основы_медицинской_реабилитологии_Медведев_А_С_2010

ней и систем, необходимые для реализации данной функции: отдельные ткани различных органов, механизмы нервной и гуморальной регуляции. Например, наряду с легкими в функциональную систему дыхания входят структуры и органы сердечнососудистой, эндокринной и нервной систем. С точки зрения теории функциональных систем сердечно-сосудистая, нервная, мышечная и другие системы являются системами лишь в традиционном анатомо-морфологическом, а не в физиологическом смысле. Объединение узловых механизмов в функциональную систему проводится методом последовательного подбора и определяется необходимостью того или иного элемента для получения положительного приспособительного результата.

Принцип взаимозаменяемости. Для достижения разнооб­ разных приспособительных результатов в разные функциональные системы могут включаться одни и те же органы и ткани. Так, работа почек кроме выделительной функции может обеспечивать оптимальные уровни рН крови, осмотического давления и температуры тела. Такой функциональный подход к пониманию организационных принципов жизнедеятельности биологиче­ ских систем позволил включать в разные функциональные систе­ мы реализации жизненных функций одни и те же органы и ткани, что в конечном итоге более достоверно отражало их биологическую полифункциональность.

Принцип «взаимосодействия». Включение отдельных орга­ нов и тканей в функциональную систему всегда происходит таким образом, что каждый вовлекаемый в функциональную сис­ тему элемент не просто пассивно включается в нее, а, взаимодействуя с другим элементом системы, активно способствует их максимальной реализации по достижению полезного приспособительного результата. Например, в функциональной системе ды­ хания увеличение легочного регионарного кровотока инициирует повышение уровня вентиляции этого сегмента легочной ткани.

Принцип взаимокомпенсации. Каждая функциональная сис­ тема предусматривает возможность чрезвычайной взаимокомпенсации эффекторных механизмов. При выходе из строя одного или нескольких исполнительных компонентов функциональной

41

системы обеспечение ее конечного приспособительного результата может быть осуществлено другими входящими в нее структурами. Например, при уменьшении функциональной потенции почек в функциональной системе выделения увеличивается выведение шлаков через кожу, кишечник и легкие.

Голографический принцип. Функциональные свойства каж­ дого элемента функциональной системы отражают деятельность всей системы в целом и особенно предполагаемое состояние ее конечного полезного приспособительного результата. По аналогии с физической голографией в функциональной системе сигнал о потребности рассматривается в качестве опорной волны, а сигнал о ее удовлетворении – в качестве предметной волны. Интерференция (суммация) этих волн происходит на импровизированных экранах: мембранах клеток, молекулах ДНК, РНК и др. Имеются многочисленные примеры, свидетельствующие о том, что ритм деятельности любого органа (сердца, желудка, легких и т. д.) обусловлен деятельностью различных функциональныхсистем.Например,избирательноезапредельноеторможе­ ние в конечном итоге приводит к тотальному снижению уровня возбудимости всех нейроэндокринных регуляторных структур.

Принцип саморегуляции. Динамическая организация функ­ циональной системы инициируется отклонением гомеостатического показателя, например метаболизма, или результата деятельности той или иной функциональной системы от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность и максимальную адаптацию организма к среде обитания. Именно это являет­ ся стимулом к активации той или иной функциональной системы, в результате которой этот параметр возвращается к исходному или оптимальному уровню (саморегуляция). Например, уменьше­ ние общего объема крови стимулирует многокомпонентную систе­ му задержки жидкости и мобилизации депонированных запасов.

В деятельности каждой функциональной системы проявляет­ ся следующая закономерность: общая сумма механизмов, возвра­ щающих отклоненный показатель к исходному уровню, всегда превышает сумму отклоняющих этот параметр механизмов. Ины­ ми словами, в здоровом организме у каждой функциональной сис­

42

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

темы имеется определенный «запас прочности». Так, например, в функциональной системе, определяющей оптимальный уровень кровяного давления, общая сумма депрессорных механизмов с избытком превышает сумму «прессорных» механизмов. Интенсивность процесса реализации той или иной функциональ­ нойсистемыопределяетсяважностьюрегулируемогоеюпроцес­ са: чем он более важен для жизнедеятельности организма, тем активнее работает функциональная система.

1.5.Взаимодействие функциональных систем

ворганизме и системогенез

Принципиальный механизм реализации функциональной сис­ темы включает следующие стадии:

Стадия результативной рецепции. Этот начальный этап осу­ ществляется сенсорными анализаторами-рецепторами (механо-, термо-, хемо-, проприо-, висцерорецепторами, зрительно-слухо­ выми и т. д.), контролирующими какой-либо физиологический параметр. Любое изменение в текущем состоянии ткани, органа или системы, так же как и отклонение параметра от запрограмми­ рованного (предполагаемого) результата деятельности («рецепторы результата»), регистрируется и в последующем передается в соответствующие нервные центры.

Стадия «обратной афферентации». На этом этапе посред-

ством информационных, нервных и гуморальных механизмов передачи сигналов информация передается от периферических рецепторов в центральные аналитические структуры. При этом избирательно активируются отдельные элементы нейроэндокрин­ ныхсистемуправленияирегуляцииразличныхуровней.Собствен­ но, это избирательное возбуждение тех или иных управленческих структур и является механизмом формирования «центральной архитектоники» и вовлечения их в формируемую функциональную систему.

Стадия афферентного синтеза. Первым этапом деятельно­ сти «центральной архитектоники» (ЦНС, головной мозг) функциональной системы любого целенаправленного поведенческого

43

акта любой степени сложности является синтез всех пришедших возбуждений обстановочной и пусковой обратной афферентации, обусловленный внутренней метаболической потребностью. Далее идет анализ всей совокупности полученной рецепторной информации методом сравнения с использованием генетической и приобретенной памяти о величине нормальных контрольных параметров приспособительного процесса. Стадия афферентного синтеза завершается этапом принятия решения, который заключается в ограничении степеней свободы поведения и выборе единственного решения (алгоритма действия), а также в подборе инструментов реализации функционального ответа (состав исполнительных структур функциональной системы), направленного на удовлетворение той или иной ведущей потребности организма.

Стадия предвидения требуемого результата. Следующим этапом последовательного процесса формирования и реализации функциональной системы, которая предшествует исполнительному акту, является этап предвидения адекватного резуль-

тата – акцептор результата действия (от лат. acceptor – прини-

мающий). На этом этапе организации функциональной системы происходит определение (программирование) основных параметровпредполагаемогоадекватногорезультатакаждого«системо­ кванта». В последующем при реализации эффекторного дейст­ вия на основе обратной афферентации проводится постоянное их сравнение с фактически достигнутыми результатами. Если ре­ зультат сравнения совпадает с запрограммированным и результатом, удовлетворяющим исходную потребность (соответствуют запрограммированным параметрам), то приспособительный акт заканчивается и дальнейшая деятельность функциональной сис­ темытормозится.Есливозникаетрассогласование,топерестраи­ вается афферентный синтез и принимается решение об организа­ ции деятельности функциональной системы по новому алгоритму.Вслучае,когдаобратнаяафферентацияненесетполноценной информации о достигнутом результате, нервные клетки акцепто­ ра результата действия возбуждаются и запускается новый этап афферентного синтеза – ориентировочно-исследовательская

44

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

реакция, подстраивающая механизм афферентного синтеза на принятие нового решения и выбор других инструментов его реа­ лизации. Таким образом, обратная афферентация является той стержневой основой, которая определяет процессы саморегуляции каждой функциональной системы.

Стадия формирования и проведения целенаправленного действия. На этом этапе процесса формирования и реализации функциональной системы, протекающем почти одновременно

спредыдущим, происходит формирование алгоритма (последовательность управляющих сигналов) и реализация процесса про­ ведения исполнительными структурами целенаправленного дейст­ вия. Все процессы формирования и реализации множества функ­ циональных систем различного уровня протекают непрерывно,

спостоянным информированием центра управления о результатах достижения полезного приспособительного результата.

При исследовании функциональной системы крайне важно учитывать ее состояние на данный момент. Исходный уровень готовности к выполнению свойственной этой системе деятель-

ности называется тонусом функциональной системы, который

может быть нормален, повышен или понижен. Кроме того, функциональную систему характеризует ее реактивность, т. е. ампли­ туда возможного ответа системы на действие раздражителя, ограниченная сверху пределом функциональных возможностей, а снизу – ее исходным тонусом. Таким образом, чем выше исход­ ный тонус, тем меньше будет функциональный ответ, тем ниже реактивность.

Одной из существенных характеристик функциональной системы является ее биологический ритм – периодичность проявления в процессе функционирования того или иного фазового состояния (достижение функционального максимума и минимума). Другое важное условие обеспечения нормальной деятельности функциональной системы – достаточность метаболиче-

ских ресурсов для ее работы.

В целом организме взаимодействие и сопряженная деятельность различных функциональных систем также строится на осно­ ве нескольких принципов.

45

Принцип иерархии функциональных систем. Взаимодейст­ вие отдельных функциональных систем в целом организме и в по­ пуляции организуется нейрофизиологическим механизмом «текущего доминирования»: в каждый данный момент времени деятельность организма определяет та или иная функциональная система, обеспечивающая удовлетворение потребности, главной на данный момент для выживания и максимальной адаптации к внешней среде. Механизм формирования доминанты был открыт А. А. Ухтомским. По отношению к каждой доминирующей функ­ циональной системе все другие системы в соответствии с их био­ логической и социальной значимостью выстраивают определенную очередность их реализации (иерархию), начиная с молекуляр­ ного и заканчивая организменным и социально-общественным уровнем. После удовлетворения доминирующей потребности дея­ тельность организма направляет следующая по значимости социальная или биологическая потребность, которая и формирует следующую функциональную систему. Смена доминирующей системы в процессе жизнедеятельности происходит постоянно. Причем иерархическая очередность может меняться в зависимости от условий среды или даже от возраста индивида. Например, угроза жизни моментально гасит поведенческую пищевую реакцию, а с возрастом постепенно угасает инстинкт продолжения рода. Из принципа иерархии функциональных систем последовательно вытекает следующий принцип.

Принцип последовательного взаимодействия функциональ­ ных систем. В нормальном организме функциональные системы последовательно взаимодействуют друг с другом, образуя не­ прерывную цепь функциональной деятельности, когда реализация одной системы последовательно сменяется реализацией другой системы. Последовательная цепь реализаций различных функциональных систем специальными центрами нервной системы программируется и включается по опережающему механизму: каждый результат деятельности реализованной функциональной системы на основе обратной связи нервной и гуморальной сигна­ лизации оценивается соответствующими центрами управления, после чего и происходит смена реализации другой функциональ­

46

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

ной системы. Последовательная реализация функциональных сис­ тем гомеостатического ряда жестко генетически предопределена и запрограммирована. Например, последовательная смена реали­ зации определенных функциональных систем наблюдается в ди­ намике процессов дыхания, выделения, кровообращения и т. д.

Принцип системного квантования процессов жизнедея-

тельности. Это еще один принцип динамической организации функциональных систем в организме. Все процессы жизнедеятельности, оставаясь едиными и непрерывными, как бы последовательно расчленяются (квантуются) деятельностью функцио­ нальных систем на дискретные элементы, каждый из которых начинается с потребности (мотивации) и заканчивается ее удов­ летворением (достижение полезного для организма запрограмми­ рованного приспособительного результата). Например, в сложной функции организации движения последовательно квантуется сгибание и разгибание конечности.

Принцип мультипараметрического взаимодействия функ­ циональных систем. Для большинства функциональных систем характерно многосвязное взаимодействие: отклонение от оптимального уровня того или иного параметра инициирует реализа­ цию сразу нескольких функциональных систем, а это приводит к сопряженному изменению иных параметров. Этот принцип взаи­ модействия характерен практически для всех функциональных систем гомеостатического уровня. Именно он объединяет все системы в единую функциональную систему гомеостаза. Например, при изменении рН крови согласованно могут измениться показатели осмотического, онкотического и даже гидростатического давления крови.

Принцип многосвязного регулирования функциональных систем. Этот принцип означает, что саморегуляция (настройка па­ раметров реализации) каждой функциональной системы происхо­ дит с учетом интегрального организменного полезного приспособительного результата. Взаимодействие различных функциональных систем организовано таким образом, что их совместная (синергичная) деятельность программируется на конечный резуль­ тат в интересах всего организма. Например, поддержание тепло-

47

вого гомеостаза обеспечивается целым блоком разнонаправленных функциональных систем (теплопродукция – теплоотдача).

Все приведенные выше принципы организации динамическо­ го взаимодействия функциональных систем базируются на изби­ рательном созревании функциональных систем и их отдельных звеньев в процессе пре- и постнатального онтогенеза. На протяжении всей индивидуальной жизни живых организмов функцио­ нальные системы формируются самим ходом процессов жизнедеятельности, которые определяют последовательное формирование,становление,взаимодействиеипоследующуюдеструкцию тех или иных функциональных систем. Процесс последовательного и избирательного формирования функциональных систем в организме в пре- и постнатальном онтогенезе получил название «системогенез» (П. К. Анохин, 1935). Функциональные системы формируются не одновременно. Одни функциональные системы, особенно метаболического и гомеостатического уровня, генетически детерминированы, другие складываются по мере фор­ мирования и удовлетворения метаболических и в первую очередь поведенческих потребностей.

Системогенез функциональных систем идет одновременно по трем направлениям (векторам), в чем проявляется общий материа­ листический принцип трехмерности любого развития. Горизонтальный вектор развития предполагает организацию функциональной системы в пределах одного структурного организацион­ ного уровня. Так, последовательная молекулярная трансформация привела к организации такой функциональной системы, как клет­ ка. Дальнейшая системная организация разнородных клеток при­ вела к формированию более широкой, но в то же время уже вертикально интегрированной функциональной системы, такой как ткань. Здесь следует отметить, что речь идет не о морфологическом определении ткани как совокупности однородных клеток, а о функциональной системе, которая известна как структурнофункциональный элемент органа, включающий в себя межклеточное пространство, рецептор, сосуд, паренхиматозные, стромальные (соединительнотканный «скелет» ткани), гуморальные, иммунные и другие клетки. При последующем развитии про-

48

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

цесса структурной и функциональной организации по двум векторам (горизонтальному и вертикальному) формируются функциональные системы более широкого свойства и более высокого иерархического уровня: орган – совокупность тканей с различными функциями и физиологическая система – совокупность органов с различными функциями. Дальнейшая структурная

ифункциональная организация приводит к формированию орга­ низменных (совокупность физиологических систем) функциональ­ ных систем.

Третьим вектором развития функциональной системы являет­ ся вектор времени. Функциональные системы, обеспечивающие основные физиологические потребности, постепенно вызревали в процессе филогенеза живых организмов, что, собственно, и составляет суть процесса эволюции. К моменту рождения эти сис­ темы (гомеостатические) в основном уже сформированы. Процесс дальнейшей структурной и функциональной организации организма во многом генетически запрограммирован и активируется в начале онтогенеза. По сути, онтогенез и есть формирование в процессе жизни отдельного индивидуума набора функциональ­ ных систем. Ряд функциональных систем (ходьба, речь, эмоции) проходит свое становление в период раннего детства. Функциональные системы психического и особенно поведенческого уров­ ня, как правило, складываются по мере развития организма и фор­ мирования у него субъективных потребностей. В значительной степени они формируются в процессе индивидуального обучения

инакопления жизненного опыта (например, социальные и профессиональные функции).

Совокупность сложных, многоступенчатых и многокомпонент­ ных функциональных систем жизнеобеспечения и жизнедеятельности может состоять из разных подсистем. Число функцио­ нальных систем организма, обеспечивающих различные аспекты жизни организма, чрезвычайно велико. Но, исходя из целей функционального реабилитологического подхода и способа даль­ нейшего практического использования, представляется целесообразным предложить следующую классификацию функциональ­ ных систем организма:

49

метаболические (обмен белков, жиров, углеводов, витаминов и микроэлементов, воды и т. д.);

гомеостатические (поддержание основных биологических

констант: Росм, Рн, АД и т. д.);

регуляции жизнедеятельности (дыхание, питание, очище-

ние, репродукция, организация внутренней среды, движения и сенсорно-коммуникативных связей);

социально-профессиональные (производственная, обществен­ ная деятельность человека).

Таким образом, в целостном организме в каждый данный мо­ мент времени наблюдается слаженное взаимодействие (интеграцию по горизонтали и по вертикали) различных функциональных систем на основе их иерархического, многоуровневого, одно­ временногоипоследовательноговзаимодействия,чтовконечном счете и определяет максимально приспособленную жизнедеятельность к изменяющимся условиям окружающей среды. Нарушение этой интеграции ведет к нарушению жизненных функций, заболеванию и гибели организма.

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/