Экстренная медицина

Главная О сайте Блог врача
 

Организм как сложная живая система. Системные принципы регуляции физиологических функций
Анатомия и физиология - Общие сведения
Объективные возможности для изучения физиологических функций организма создает общая теория систем.

Система (от греч. sistema) — целое, составленное из частей их соединение. Функциональная система — это совокупность взаимосвязанных органов и элементов управления физиологи­ческими реакциями, обеспечивающих единую функцию с пол­ожительным  конечным результатом.

Общая теория систем вошла в историю науки с именем Л. Берталанфи в конце 40-х годов нашего столетия. В рамках самого понятия систем следует выделить основополагающие системные принципы:

  • а) целостность — несводимость свойств системы к сумме ее частей,
  • б) структурность — возможность описания системы через ее структуру,
  • в) иерархичность — соподчиненность составляющих элементов системы,
  • г) взаимос­вязь системы и среды.

Понятие функциональной системы в современную физиоло­гию ввел П.К. Анохин. Под функциональной системой он понимал такое объединение различных органов, структурных образований организма, благодаря которому достигается по­лезный   приспособительный результат.

В рамках функциональной системы выявляется вероятност­ный характер поведения организма. Выбор ответной реакции в ответ на действие внешнего раздражителя осуществляется в условиях неопределенности. Однако для биологической систе­мы неопределенность выбора ограничивается реакциями, на­правленными на получение полезного приспособительного результата.

По мнению П.К. Анохина, свойство добиваться положитель­ного адаптивного результата возникло на самых ранних ступе­нях эволюции. Однако свое завершение оно получило только у высших животных. Появление устойчивых систем с чертами саморегуляции стало возможно потому, что возник первый полезный  результат этой саморегуляции  в  виде устойчивости, способности к противодействию факторам внешней среды.

Активное отражение действительности, представляющее но­вый этап развития системного управления, проявилось в так называемом опережающем его характере. Опережение, по П.К. Анохину, — это активное, без ожидания толчка извне, отражение. Способность опережать внешние воздействия — результат непрерывного накопления информации, отражения внешнего мира. Мозг высших животных и человека является идеальным инструментом отражения действительности. Это от­ражение носит активный характер. Животное, обладающее вы­сокоорганизованным мозгом, вносит в это отражение свои коррективы в соответствии с жизненными потребностями, что и позволяет формировать поведенческие реакции. Поведенчес­кие реакции в конечном итоге являются лишь средством дости­жения полезного приспособительного результата.

Взаимодействие различных структур в складывающейся функциональной системе обусловливает ее дальнейшее разви­тие на основе частных механизмов интеграции (нервных, гумо­ральных, эндокринных). В свою очередь, сложившаяся функци­ональная система детерминирует деятельность отдельных орга­нов, поднимая их работу на новую качественную ступень. Внут­реннее единство их функций является необходимым условием формирования функциональной системы управления жизнедея­тельностью целостного организма.

Целостность как принцип работы организма. Живой орга­низм представляет собой единое целое, в котором частные фи­зиологические процессы подчинены закономерностям работы сложной целостной системы. По образному выражению Гегеля, члены и органы живого тела становятся простыми частями лишь под рукой анатома.

Процесс познания физиологических закономерностей не­мыслим без глубокого изучения структуры органа или системы органов. Поэтому изучение макро- и микроструктуры органа — необходимый этап познания сущности физиологических процессов. Разумеется, речь идет не о механических аналоги­ях, а о глубоком понимании связи между структурой и фун­кцией живого органа или целостной живой системы.

Каждый орган или система органов выполняет специфичес­кую функцию. Однако самостоятельность системы или органа в поведенческом акте является относительной. Так, в реализации пищевой поведенческой реакции проявления физиологической активности оказываются подчиненными решению главной зада­чи — удовлетворению потребности в пище.

Потребности живого организма могут быть удовлетворены только в результате активного взаимодействия его с внешней средой. Благодаря этому взаимодействию живой организм рас­тет, развивается, накапливает энергию в виде пластических ве­ществ и богатых энергией химических соединений. Эта энер­гия расходуется на выполнение различных видов работы, свой­ственных живому организму: механической, химической, элек­трической, осмотической и др. Программа работы энергетичес­кой системы организма осуществляется внешними и внутрен­ними управляющими системами.

Внутреннее управление заложено в самой функциональной системе. В основе этой формы управления лежат внутренние по своей природе механизмы, подчиняющиеся общим физико-химическим законам (например, закон действующих масс). Внешнее управление воздействует на энергетическую систему через ядерную ДНК, информосомы, информационную РНК, а также посредством нейросекреторных, эндокринных и других химических регуляторов (в том числе и регуляторов, действую­щих в экологических сообществах). Иначе говоря, внешнее управление вырабатывается специальными механизмами, обо­собленными от управляемого элемента.

Генетическая управляющая система выступает регулятором не по отношению к самой себе, а к элементам, лежащим вне ее. ДНК структурных генов через систему информосом и РНК пе­редает закодированную в ней информацию для синтеза фермен­тов, определяющих метаболические реакции и процесс био­синтеза белка.

В клетках организма функционирует не более 2 — 8% гене­тической информации. Предполагают, что остальные 98 — 92% информации генома блокированы белками гистонами. В управ­лении репрессорной или дерепрессорной функцией гистонов принимают участие макромолекулы, получаемые клетками ор­ганизма в эмбриональном периоде при помощи креаторного (творческого) обмена макромолекулами живой ткани. В группу межклеточных «связников» входят аминокислоты, их полиме­ры (олиго- и полипептиды), производные аминокислот, холес­терина и высших жирных кислот. Аминокислоты и их произ­водные соединения обеспечивают межнейронные и нервно-мышечные   межклеточные взаимодействия.

Движение потоков энергии в организме определяется глав­ным образом синтезом, накоплением свободной энергии в фосфорорганических соединениях типа АТФ и аккумулирова­нием электрической энергии на мембранах митохондрий. Ха­рактер этих процессов в целом сходен у всех живых организ­мов — от анаэробных микробов до высших животных.

Управление процессами жизнедеятельности в организме строится по принципу системной иерархичности: элементар­ные процессы жизнедеятельности подчинены сложным систем­ных зависимостям. Не случайно нервная система у человека и высших животных построена по принципу соподчинения низ­ших отделов высшим. Низшие уровни управления обеспечива­ются автоматическими системами регуляции, поддерживающи­ми   заданный режим жизнедеятельности.

Высший уровень регуляции физиологических функций це­лостного организма и взаимоотношение организма и среды обеспечиваются центральной нервной системой (1 уровень ре­гуляции — I р.с).

Второй уровень регуляции обеспечивается вегетативной не­рвной системой (П р.с). Она регулирует функции внутренних органов, главным образом их специфическую активность (на­пример, усиливает или угнетает специфические функции серд­ца   — силу сокращения, частоту сокращений и др.).

Третий уровень регуляции (Ш р.с.) осуществляется эндок­ринной системой. Эндокринные железы выделяют в кровь гормоны — химически активные вещества, активизирующие или тормозящие работу ферментных систем, а через них — физиологические   функции целостного организма.

Четвертый уровень регуляции. Неспецифическая регуляция физиологических функций осуществляется жидкими средами организма (кровью, лимфой).

В целостном организме все эти уровни регуляции находятся во взаимной связи, обеспечивая получение полезного результа­та функционирования как отдельного органа, системы, так и организма в целом. В этом проявляется системность регуляции физиологических функций целостного организма.

Ритмичность физиологических функций. Процессы жизне­деятельности организма периодически усиливаются или ослаб­ляются под влиянием экзогенных и эндогенных факторов (био­логическая ритмичность). В соответствии с классификацией, предложенной Ф. Халбергом, можно выделить биоритмы высо­кой частоты с периодом менее 1/2 ч, от 1/2 до 20 ч, от 20 до 28 ч — циркадианные (околосуточные) и от 28 ч до 6 суток — инфрадианные. К биоритмам низкой частоты относятся около­недельные и околомесячные. Выделены также сезонные, годич­ные и многолетние ритмы (например, 18-летние ритмы — цик­лы Метона).

В конце прошлого века немецкий врач В. Флисс заметил, что некоторые заболевания обостряются с периодичностью 23 дня (у мужчин) и 28 дней (у женщин). Позднее австрийский профессор А. Тельтшер обратил внимание на 33-дневные коле­бания работоспособности студентов. В последующие годы сло­жилась теория биоритмов физической, эмоциональной и интел­лектуальной активности. В этой триаде максимальный уровень физической, эмоциональной и интеллектуальной активности наблюдается с периодичностью соответственно 23, 28 и 33 дня. Факторы, действующие в повторяющихся процессах, имеют 24-часовую периодичность. Животные приспосабливают свою генетически обусловленную схему поведения к условиям осве­щения, к чередованию дня и ночи. Наиболее высокий уровень физиологической активности в течение суток у человека отме­чается между 8 — 13 и 16—19 ч. К этому времени могут быть приурочены сложные виды трудовой деятельности или тяжелые физические нагрузки. В эти же часы наблюдается и более высокая экономичность выполнения работы по сравнению с послеобеденным или ночным временем суток.

Хорошо известны колебания физиологической активности на протяжении года или нескольких лет. Сезонные и годичные ритмы связаны с изменением высоты стояния солнца над гори­зонтом. Основой биологических ритмов являются внутренние (эндогенные) механизмы отсчета времени. Полагают, что эндо­генный отсчет времени обусловлен скоростью генетической транскрипции и ритмичностью процессов внутриклеточного обмена. Ритмические изменения жизнедеятельности сохраняют­ся даже в том случае, если внешние факторы остаются неиз­менными или, напротив, резко изменяются. Например, измене­ние температуры внешней среды не может существенно изме­нить суточные колебания температуры тела. В то же время хи­мическое подавление некоторых реакций внутриклеточного обмена может нарушить ритмичность в работе целостного ор­ганизма.

Биологические ритмы — это в конечном итоге результат системного отражения организмом экзогенных факторов на основе внутреннего, природного ритма биологической актив­ности. Системный подход в физиологии выступает в качестве того связующего элемента, который позволяет рассматривать функции живого организма как проявление внутреннего един­ства структуры и функции, осуществляемое в определенных пространственно-временных параметрах. Этот принцип выте­кает из основных законов диалектики и может служить методо­логическим фундаментом для раскрытия закономерностей жиз­недеятельности целостного организма.

 

ОПРОС

Имеете ли вы отношение к медицине?
 

Nota bene!

Материалы сайта представлены для получения знаний об экстренной медицине, хирургии, травматологии и неотложной помощи.

При заболеваниях обращайтесь в медицинские учреждения и консультируйтесь с врачами