Функциональные системы

Еще в 30-е годы ученик И.П. Павлова — Пётр Кузьмич Анохин, в последующем академик АН СССР — поставил вопрос; каким образом организм как совокупность отдельных органов. и систем выполняет свои задачи, каким образом он достигает положительных для организма целей. С позиций классической физиологии того времени, в том числе учения о рефлексах (безусловных и условных) нельзя было дать ответ на этот вопрос. Ц, предвосхищая развитие кибернетики, П. К. Анохин предложил свою концепцию для объяснения проблем управления. Она получила название теории функциональных систем. В последующие годы теория была развита и в настоящее время, по мнению ряда физиологов, является ведущей теорией, объяс­няющей принципы нервной регуляции, принципы управления в живых системах.

Теория функциональных систем предполагает, что в организме имеется управляющее устройство (по терминологии П.К. Анохина — «центральная архитектура'»), которое уп­равляет многими органами или системами, входящими в данную функциональную систему и работающими ради получения определенного конкретного результата действия, а точнее — положительного приспособительного результата. Иначе говоря, системы создаются, ради получения положительного результата. Отсюда, по П.К. Анохину, результат действия — это системообразующий фактор, именно результат организует систему. С точки зрения ФС (функциональных систем) можно говорить о 4-х вариантах результатов.

1) Показатели внутренней среды организма, которые определяют нормальный метабо­
лизм тканей (например, рН, рСО₂, рО₂, величина артериального давления и т.п.).

2) Результаты поведенческой деятельности, которые удовлетворяют основные биологи*
ческие потребности организма — в том числе, пищевые, питьевые, половые и т. п.

3) Результаты стадной деятельности животных, удовлетворяющие потребности сооб­
ществ.

4) Результаты социальной деятельности человека, удовлетворяющие его социальные потребности.

По мнению П.К. Анохина, любая ФС состоит из 5 основных компонентов (он называ­ет, в целом, общее представление о структуре ФС как операционная архитектоника ФС): 1) Полезный приспособительный результат (ведущее звено ФС). 2) Рецептор результата (в кибернетических представлениях — это измерительное устройство). 3) Обратная аффе-рентация — информация, идущая от рецептора в центр (в кибернетике — это канал обратной связи). 4) Центральная архитектура (нервные центры, а в кибернетике — это управляющее устройство). 5) Исполнительные компоненты (в кибернетике — это объект управления).

Таким образом, данное представление мало чем отличается от схем кибернетики. В этом, кстати, и проявилось предвосхищение идей кибернетики. Но главное отличие состоит в том, что по П.К. Анохину, ФС — это динамические образования: если результат получен, то система может быть ликвидирована. И второе важное положение: П.К. Анохин подроб­но рассмотрел деятельность (функционирование) центра, центральной архитектуры. Со­гласно П.К. Анохину, центральная архитектура включает в себя ряд логических блоков, решающих вполне определенную задачу, и в итоге вся ФС получает искомый полезный результат. Что же включает в себя центральная архитектура?

По П.К. Анохину, здесь имеется следующая последовательность блоков.

1. Блок афферентного синтеза,который па основе механизмов памяти и мотивации «про­сеивает» всю поступающую информацию (а за 1 с в мозг поступает огромное количество информации) и отбирает из нее наиболее нужную для организма в данный момент времени.

2. Блок принятия решения:в этом блоке на основе поступившей (отобранной) информа­
ции и на основе опыта (памяти) и мотивации принимается решение (что делать?). Копия
этого решения передается в блок акцептора результата действия, а основная информация о
принятом решении поступает в блок эфферентного синтеза.

3. Блок эфферентного синтеза— это блок, содержащий набор стандартных программ,
отработанных в ходе индивидуального и видового опыта для получения положительных
результатов. Задача блока — в данный момент времени выбрать наиболее адекватную, наи­
более удобную программу для получения положительного результата, для достижения по­
ставленной цели.

4.Блок акцептора результата действия:в нем хранится копия принятого решения и про­
исходит сравнение получаемого реального результата с желаемым. Информация поступает
сюда, следовательно, от двух источников — от блока принятия решения и от блока оценки
результата действия.

5. Блок оценки результатов действия:когда система функционирует, то получается опре­
деленный результат ее деятельности. Этот результат оценивается (рецептор результата —
см. выше) и информация о результате подается по каналу обратной связи (по П. К. Анохи­
ну — это обратная афферентация) в центры, в блок оценки результата действия, откуда она
поступает в акцептор результата действия и сличается с копией (с планом). Если имеется
достаточное соответствие между планом и фактическим результатом, то система выполни­
ла свою роль и может быть ликвидирована.

Часть ФС, направленных на поддержание констант организма, функционирует постоян­но в течение всей жизни. Часть ФС создаются для выполнения сиюминутной задачи, часть

— для выполнения задач, требующих годы, и т. д.

Итак, гипотеза есть. Но ее реальность — это большой вопрос. До настоящего времени идет поиск конкретных анатомических структур мозга, ответственных за указанные выше блоки. Идет поиск механизмов, посредством которых эти блоки способны выполнить соот­ветствующую функцию.

СИСТЕМОГЕНЕЗ

По П. К. Анохину, функциональные системы возникают всякий раз в зависимости от необходимости выполнения какой-то определенной задачи. В данном случае говорят о ре­зультате как о системообразующем факторе. Под системогенезом понимается историчес­кий аспект появления целого ряда ФС организма — в онтогенетическом аспекте. П.К. Аяо-хин выделил два основных периода системогенеза: антенатальный (внутриутробный) и по-стнатальный (после рождения). Он полагал, что в антенатальном периоде созревают и оформ­ляются (с физиологической точки зрения) те системы, которые необходимы для развития плода, без которых невозможны жизнь плода и существование сразу после рождения. На­пример, по П. К. Анохину, у плода развиваются системы поддержания постоянства газово­го состава, системы, поддерживающие мышечный тонус, и т. п. Так, известно, что вестибу­лярный аппарат у плодов развивается рано н поэтому рано формируются веетибулоспи-нальные пути, управляющие тонусом мышц. В результате — внутриутробное расположе­ние плода (повышенный тонус сгибателей, головное предлежание) — это наиболее опти­мальный для него вариант расположения. Для родового акта также сформированы систе­мы, способствующие рациональному продвижению плода по родовым путям. К моменту рождения у плода должны созреть органы дыхания и вся ФС, направленная на поддержание газового состава среды. Это имеет, как правило, место и плод сразу же после рождения совершает первый вдох и в дальнейшем самостоятельно выполняет эту важную функцию

— поддержание постоянства газового состава крови. У новорожденного заранее созревают
функциональные системы дыхания, питания, гомеостаза и т. п. В постнатальном периоде
происходит становление (дозревание) других функциональных систем. В целом, П. К. Ано­
хин выдвигал принцип системной гетерохронии, т. е. разное по времени созревание ФС.

К. В. Судаков с сотрудниками активно продолжает разрабатывать теорию ФС и широко внедрять эту теорию в различные разделы физиологии.

Ученики П. К. Анохина внесли свой вклад и в представление о системогенезе. Напри­мер, постнатальный период дополнили еще двумя периодами: а) период зрелости и б) пери­од старения. То есть ФС проходят свою эволюцию по мере старения организма. В настоя­щее время перед физиологами стоит важная проблема — раскрыть конкретные внутрицен-тральные структуры, составляющие основу функциональных систем.

Глава 5

ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ ЦНС

(центральной нервной системы)