Биологические и функциональные системы

Развитие физиологии в 19-20 вв. позволило осуществить глубинные механизмы, субмолекулярные процессы в организме. Было накоплено огромное количество аналитических данных о функциях клеток, тканей, органов и такой аналитический подход был оправдан и необходим.

Однако созрела необходимость объединить и систематизировать полученные данные для описания функций организма в целом. В 50-60 гг. Берталанфи, используя кибернетические подходы, разработал общую теорию биологических систем:

1 принцип целостности. Невозможно свести свойства системы к простой сумме ее частей;

2. принцип структурности. Любую биологическую систему можно описать через ее структуру;

3. принцип иерархичности. Элементы системы подчинены друг другу сверху вниз, то есть вышележащие компоненты управляют нижележащими;

4. взаимосвязь системы со средой. Организм является открытой системой.

Берталанфи не выявил главного системообразующего фактора. Основные же системные закономерности живых организмов разработал П.К. Анохин.

В физиологии давно существует понятие физиологических систем – это комплекс морфологически и функционально объединенных органов, имеющих общие механизмы регуляции и выполняющих однообразные функции. Анохин установил, что в организме есть и другие системы, обеспечивающие поддержание параметров гомеостаза. Он назвал их функциональными системами.

Функциональная система - это совокупность органов и тканей, которые обеспечивают достижение цели в определенном виде жизнедеятельности. Эту цель он назвал полезно-приспособительным результатом (ППР). Им может быть тот или иной параметр гомеостаза, или результат поведения, удовлетворяющий биологической потребности, положительный результат социальной деятельности человека.

ППР является тем фактором, который объединяет различные органы и ткани организма в единое целое - функциональную систему, причем, не по морфологическому признаку, а по функциональному. Поэтому в функциональную систему могут входить органы и ткани из разных функциональных систем. Функциональные системы могут быть как наследуемыми, так и формирующимися в процессе жизнедеятельности.

Общая схема функциональной системы для поддержания гомеостаза включает следующие элементы: [рис. схемы]

Если параметры ППР отклоняются от нормальных, возбуждаются рецепторы ППР. Импульсы от них по афферентным путям идут в нервный центр, регулирующий данный параметр. От нервного центра импульс поступает к исполнительным органам, обеспечивающим поддержание этого параметра, включается вегетативная и гуморальная регуляция. Если при этом ППР не приходит к норме, то импульсы от нервного центра поступают в кору больших полушарий. Возбуждаются определенные нейроны и включается поведенческая регуляция. Изменяется целенаправленное поведение организма. В результате ППР приходит к исходному уровню. Кроме того на ППР влияет обмен веществ, а с другой стороны и ППР воздействует на метаболические процессы.

Возрастные особенности формирования и регуляции физиологических функций

В процессе развития организма происходят как количественные, так и качественные его изменения. В результате усложнения структуры появляются новые функции, например мозг ребенка приобретает способность к абстрактоному мышлению. В основе возрастных изменений лежат:

1. гетерохронность или неравномерность созревания систем и органов;

2. этапные возрастные скачки;

3. акселерация, т.е. ускорение темпов биологического развития в определенные периоды.

Это обусловлено влиянием внешней среды, социальными факторами, урбанизацией жизни. На основе наблюдений за формированием функциональных систем в онтогенезе Анохин создал учение о системогенезе. Гетерохронность развития органов и систем хорошо видна на примере двигательного аппарата ребенка. Первоначально формируется рефлекс и двигательные единицы, обеспечивающие держание головы, затем обуславливающие способность сидеть, стоять, ходить.

Программа индивидуального развития выполняется за счет генетического аппарата. На определенных возрастных этапах происходит активация определенных генов, в результате включаются определенные функции организма и формируются новые функциональные системы. Это проявляется возрастным скачком или критическим периодом. Например, скачкообразное изменение структуры и функции органов, систем, которые наблюдаются в период полового созревания.

Акселерация – ускорение роста скелета, мышц, ускоренное половое созревание. Она связана с воздействием природной среды и социальных факторов на организм.

Формирование и развитие организма заканчивается к 20-ти годам. 20-55 (60) лет – зрелый возраст. В этот период функциональная активность органов и систем находится на одном уровне. С 65-70 лет - пожилой возраст - выраженные инволюционные перестройки: снижается основной обмен, нарушается метаболизм в клетках, что и определяет продолжительность жизни человека.

После 75 лет наступает старость, резко снижается активность процессов, появляются старческие болезни, например атеросклероз. Возраст более 90 лет называется периодом долгожительства.

Механизмы нейро-гуморальной регуляции с возрастом изменяются. У новорожденных ограничено количество сложных безусловных рефлексов и нет условных. Нервная регуляция несовершенна, но клетки и органы высоко чувствительны к влиянию ФАВ. По мере роста совершенствуется рефлекторная деятельность ЦНС. К первому году жизни формируются сложные рефлексы, обеспечивающие речь. Одновременно снижается чувствительность к ФАВ. У зрелого человека нейро-гуморальная регуляция высоко организована. В старости отмечается деструктивные изменения нервных окончаний, снижается количество рецепторов в клетках, снижается их восприимчивость к действию ФАВ.

В детском возрасте по В. Аршавскому выделяют следующие периоды:

1. новорожденный – 7-8 дней;

2. грудного вскармливания – 5-6 месяцев;

3. смешанного питания – 6-12 месяцев;

4. ясельного возраста – 1-3 года;

5. дошкольного возраста – 3-7 лет;

6. младшего школьного возраста – 7-12 лет;

7. стершего школьного возраста – 12-17 лет;

8. юношеского возраста – 17-20 лет.