Деятельность организма по принципу функциональных систем

 

Введение 

    Физиология  центральной нервной системы (ЦНС) – важнейший раздел физиологической  науки, так как ЦНС влияет на все  процессы в организме и в тоже время сама подвергается воздействию  каждого из них.

    ЦНС объединяет все процессы, происходящие в организме, определяет поведение животного и его взаимоотношения с окружающей средой. Развиваясь в процессе этих взаимодействий более чем какая-либо другая система организма, она играет важнейшую роль в эволюционном развитии всех его функций.

    Функциональные  системы организма — динамические, саморегулирующиеся центрально-периферические организации, обеспечивающие своей деятельностью полезные для метаболизма организма и его приспособления к окружающей среде результаты.

    Для достижения полезных для организма  результатов в функциональных системах избирательно объединяются элементы разных уровней. В организме это ткани  различных органов, механизмы нервной  и гуморальной регуляции. Регуляторные взаимоотношения, свойственные функциональным системам, обеспечивают необходимую  адаптивную устойчивость результатов  их деятельности и взаимосодействие отдельных элементов для достижения полезных результатов для всего организма в целом. Их роль могут выполнять результаты метаболических реакций в тканях, а также различные показатели внутренней среды организма, обеспечивающие разные стороны метаболических процессов; результаты поведенческой деятельности, удовлетворяющие ведущие биологические потребности живых существ в воде, пище, размножении, избегании опасности и т.д.; достижение животными результатов стадной групповой деятельности (популяционные функциональные системы).

    Функциональные  системы поведенческого и особенно психического уровня, как правило, складываются по мере формирования у субъектов  специальных потребностей и формируются  в значительной степени в процессе обучения. Избирательное становление  функциональных систем и их отдельных частей в процессе онтогенеза получило название системогенеза.

    Общим принципом динамической организации  функциональных систем является принцип  саморегуляции. Отклонение результата деятельности функциональных систем от уровня, обеспечивающего оптимальную жизнедеятельность организма, стимулирует активность в рамках функциональных систем цепи процессов, направленных на возвращение этого результата к оптимальному уровню.

    Любая функциональная система имеет принципиально  однотипную организацию и включает общие (универсальные для разных функциональных систем), периферические и центральные узловые механизмы. К ним относятся:

• полезный приспособительный результат как ведущее звено функциональных систем;
• рецепторы результата; обратная афферентация, идущая от рецепторов результата в центральные образования функциональных систем;
• центральная архитектоника, представляющая собой избирательное объединение нервных элементов различных уровней; исполнительные (соматические, вегетативные, эндокринные, а также поведенческие) компоненты.

    Цель  работы – исследование строения, деятельности функциональных систем организма. 

Деятельность  организма по принципу функциональных систем 

    В последние годы учение о рефлекторной деятельности организма углублено, расширено и дополнено новыми положениями, оформлением представлений  об обратной связи периферических исполнительных органов с ЦНС. Это привело  к созданию П. К. Анохиным новой концепции  о работе центральной нервной системы, согласно которой она осуществляет свою деятельность по принципу функциональных систем.

    Функциональная  система — это широкое объединение различно локализованных структур и процессов в целях обеспечения той или иной конкретной приспособительной реакции.

    Приспособление  достигается взаимодействием клеток, тканей и органов, взаимосвязью процессов  благодаря нервно-гуморальным механизмам.

    Каждая  функциональная система имеет свое название по конкретному приспособительному эффекту. По своей архитектуре функциональная система представляет собой замкнутую  циклическую саморегулирующуюся систему, центрально – периферическое образование. Каждая функциональная система включает в себя определенные звенья, которые имеют различную физиологическую значимость.

Архитектура функциональной системы:

1. Звено пусковой афферентации, представлено рецепторами и афферентными проводниками. Воспринимает изменение окружающей среды и передает информацию в ЦНС;
2. Центральное звено, или нервный центр, включает в себя многочисленные нейроны, расположенные в различных отделах ЦНС, формирует программу действия;
3. Эфферентное звено, представлено эфферентными нервными проводниками и железами внутренней секреции с гормонами. Передает

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

программу действия на периферические исполнительные органы;

4. Звено периферических исполнительных органов, представлено отдельными структурами различных органов, выполняющими программу действия;
5. Звено обратной афферентации, включает в себя специальные рецепторы, воспринимающие результаты ответной реакции исполнительного органа, а также специальные афферентные проводники, проводящие информацию с этих рецепторов, и совокупность нейронов в нервном центре — акцептор действия, обеспечивающий сопоставление программы действия с результатами ответной реакции исполнительного органа.

    Некоторые функциональные системы не имеют  звена пусковой афферентации и состоят из четырех звеньев. К таким относятся те, которые поддерживают постоянство физиологических констант. В этих функциональных системах деятельность поддерживается за счет звена обратной афференции.

Принцип работы функциональной системы. Функциональная система формируется в процессе развития организма для осуществления конкретного действия, например у кур — образование и выведение яиц. Звено пусковой афферентации воспринимает изменение среды и передает информацию в нервный центр, который осуществляет анализ и синтез этой информации, определяет цель к действию, решение и формирует программу действия, передает ее на эфферентное звено и в акцептор действия. Программа действия по эфферентному звену поступает к периферическим исполнительным органам. Они осуществляют ответную реакцию на действие программы. Ответная реакция характеризуется определенным результатом действия, параметрами. Параметры ответной реакции воспринимаются звеном обратной афферентации и передаются в акцептор действия. В акцепторе действия сопоставляются параметры действия с программой действия. Если они совпадают — тогда программа действия становится санкционирующей, а если не совпадают, то программа действия в центральном звене разрушается и формируется новая программа действия. При формировании новой программы действия используется дополнительная информация.

    Каждая  функциональная система осуществляет приспособительную реакцию при  условии постоянного восприятия изменений условий внешней и  внутренней среды. 

Теория  функциональных систем, как дальнейшее развитие рефлекторного принципа 

    Теория  функциональной системы, была разработана П. К. Анохиным в 1935 году в результате проводимых им исследований компенсаторных приспособлений нарушенных функций организма. Как показали эти исследования, всякая компенсация нарушенных функций может иметь место только при мобилизации значительного числа физиологических компонентов, зачастую расположенных в различных отделах центральной нервной системы и рабочей периферии, тем не менее всегда функционально объединенных на основе получения конечного приспособительного эффекта. Такое функциональное объединение различно локализованных структур и процессов на основе получения конечного (приспособительного) эффекта и было названо «функциональной системой». При этом принцип функциональной системы используется как единица саморегуляторных приспособлений в многообразной деятельности целого организма. «Понятие функциональной системы представляет собой прежде всего динамическое понятие, в котором акцент ставится на законах формирования какого-либо функционального объединения, обязательно заканчивающегося полезным приспособительным эффектом и включающего в себя аппараты оценки этого эффекта». Ядром функциональной системы является приспособительный эффект, определяющий состав, перестройку эфферентных возбуждений и неизбежное обратное афферентирование в результате промежуточного или конечного приспособительного эффекта. Понятие функциональной системы охватывает все стороны приспособительной деятельности целого организма, а не только взаимодействия или какую-либо комбинацию нервных центров («констелляция нервных центров» – А. А. Ухтомский, 1966).

    Согласно  теории функциональных систем центральным  системообразующим фактором каждой функциональной системы является результат ее деятельности, определяющий в целом для организма нормальные условия течения метаболических процессов. Именно достаточность или недостаточность результата определяет поведение системы: в случае его достаточности организм переходит на формирование другой функциональной системы с другим полезным результатом, представляющим собой следующий этап в универсальном континууме результатов. В случае недостаточности полученного результата происходит стимулирование активирующих механизмов, возникает активный подбор новых компонентов, создается перемена степеней свободы действующих синаптических организаций и, наконец, после нескольких «проб и ошибок» находится совершенно достаточный приспособительный результат. Таким образом, системой можно назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов для получения конкретного полезного результата.

    Были  сформулированы основные признаки функциональной системы как интегративного образования:

• Функциональная система является центрально-периферическим образованием, становясь, таким образом, конкретным аппаратом саморегуляции. Она поддерживает свое единство на основе циклической циркуляции от периферии к центрам и от центров к периферии, хотя и не является «кольцом» в полном смысле этого слова.
• Существование любой функциональной системы непременно связано с получением какого-либо четко очерченного приспособительного эффекта. Именно этот конечный эффект определяет то или иное распределение возбуждений и активностей по функциональной системе в целом.

    Другим  абсолютным признаком функциональной системы является наличие рецепторных аппаратов, оценивающих результаты ее действия. Эти рецепторные аппараты в одних случаях могут быть врожденными, в других это могут быть обширные афферентные образования центральной нервной системы, воспринимающие афферентную сигнализацию с периферии о результатах действия. Характерной чертой такого афферентного аппарата является то, что он складывается до получения самих результатов действия.

    Каждый  результат действия такой функциональной системы, формирует поток обратных афферентаций, представляющих все важнейшие признаки (параметры) полученных результатов. В том случае, когда при подборе наиболее эффективного результата эта обратная афферентация закрепляет последнее наиболее эффективное действие, она становится «санкционирующей афферентацией». 

Функциональная  система организации  целенаправленного  поведенческого акта 

    Изучая  физиологическую структуру поведенческого акта, П.К. Анохин пришел к выводу о  необходимости различать частные  механизмы интеграции, когда эти  частные механизмы вступают между  собой в сложное координированное взаимодействие. Они объединяются, интегрируются в систему более  высокого порядка, в целостную архитектуру  приспособительного, поведенческого акта. Этот принцип интегрирования частных  механизмов был им назван принципом  «функциональной системы».

       Определяя функциональную систему  как динамическую, саморегулирующуюся  организацию, избирательно объединяющую  структуры и процессы на основе  нервных и гуморальных механизмов  регуляции для достижения полезных  системе и организму в целом  приспособительных результатов,  П.К. Анохин распространил содержание  этого понятия на структуру  любого целенаправленного поведения. С этих позиций может быть рассмотрена и структура отдельного двигательного акта.

    Функциональная  система имеет разветвленный  морфофизиологический аппарат, обеспечивающий за счет присущих ей закономерностей  как эффект гомеостаза, так и саморегуляции.

Выделяют  два типа функциональных систем:

1. Функциональные системы первого типа обеспечивают постоянство определенных констант внутренней среды за счет системы саморегуляции, звенья которой не выходят за пределы самого организма. Примером может служить функциональная система поддержания постоянства кровяного давления, температуры тела и т.п. Такая система с помощью разнообразных механизмов автоматически компенсирует возникающие сдвиги во внутренней среде.
2. Функциональные системы второго типа используют внешнее звено саморегуляции. Они обеспечивают приспособительный эффект благодаря выходу за пределы организма через связь с внешним миром, через изменения поведения. Именно функциональные системы второго типа лежат в основе различных поведенческих актов, различных типов поведения.

    Центральная архитектоника функциональных систем, определяющих целенаправленные поведенческие  акты различной степени  сложности, складывается из следующих последовательно  сменяющих друг друга  стадий:

• афферентный синтез
• принятие решения
• акцептор результатов действия
• эфферентный синтез
• формирование действия, и, наконец
• оценка достигнутого результата.