Основные принципы построения функциональных систем
1) Результат деятельности – главный системообразующий фактор и объективный показатель активности ФС.
2) Саморегуляция – общий принцип динамической самоорганизации ФС.
3) Изоморфизм – однотипность ФС различного уровня.
4) Избирательная мобилизация отдельных органов и тканей в целостные организации ФС и их взаимосодействие при достижении конечных результатов.
5) Иерархия и последовательное взаимосодействие ФС.
6) Многосвязное и мультипараметрическое взаимодействие ФС по конечным результатам.
7) Системогенез как общий принцип становления ФС организма в процессе пре- и постнатального онтогенеза, а также в жизни каждого индивида.
I. Результат действия любой ФС представляет собой определённый адаптивный показатель деятельности организма обеспечивающий его нормальные функции в биологическом и социальном планах. Адаптивный результат благодаря активному воздействию на организм и постоянной сигнализации о его состоянии, производит мобилизацию центральных и периферических органов и тканей ФС. Полезным, приспособительным для организма результатом, формирующим ФС разного уровня является:
а) Метаболические результаты
б) Гомеостатические результаты
в) Результаты поведенческой деятельности животных и человека, удовлетворяющие их ведущие метаболические и биологические потребности
г) Результаты стадийной (зоосоциальной) деятельности животных
д) Результаты социальной деятельности человека.
А) результаты обменных процессов в организме, вследствие которых образуются продукты необходимые для жизнедеятельности организма и подлежащие удалению. Метаболические результаты сами влияют на течение обменных процессов (как тормозящее, так и активирующее). Возможны и другие формы контроля метаболических процессов:
-- конкуренция ферментов за общий субстрат
-- выключение активности одного из изоферментов
-- влияние кофакторов
Б) это ведущий показатель жидких сред организма (кровь, лимфа, межтканевая жидкость) также рН, газовый состав, содержание белков, жиров и углеводов, температура тела. Эти показатели в совокупности обеспечивают разные стороны нормального метаболизма тканей и составляют динамическую внутреннюю среду организма.
В) направлены на удовлетворение биологических потребностей живых существ включая удовлетворение метаболических и гомеостатических потребностей.
Г) представлены определёнными иерархическими соотношениями в популяции, общими убежищами, обобщённые результатом, направленным на удовлетворение пищевых, половых, генеративных потребностей целого сообщества (коллективная охота, защита, миграция). Иногда приобретает альтруистический или каннибалистический характер.
Д) представлены результаты в его учебной, производственной деятельностью, бытовой активности, мероприятия по защите общества, общения с предметами культуры. Это отражение в сознании человека жизненно важных понятий.
Одни функциональные системы определяют показания внутренней среды другие своей деятельностью обуславливают поведение живых существ и их взаимодействие между собой и окружающей средой.
II. Любая функциональная система строится по принципу саморегуляции – это значит, что отклонения результата деятельности функциональных систем в любую сторону от уровня обеспечивающего адекватные потребности организма, является стимулом к мобилизации необходимых элементов системы и активации, различных центрально-периферических процессов для восстановления оптимального уровня полезного результата. Чем значительнее отклонение, тем интенсивнее мобилизация. Саморегуляция присуща функциональным системам любого уровня организации.
III. Изоморфизм. Согласно представлениям о ФС – каждая ФС обладает изоморфизмом.
Общие периферические и узловые механизмы ФС:
а) Полезный приспособительный результат как ведущее звено ФС.
б) Рецепторы результата действия.
в) Обратная афферентация поступающую от рецептора результата в центральные образования ФС.
г) Центральная архитектоника – представляет избирательное объединение и организация ФС нервных элементов различных уровней.
д) исполнительные соматические, вегетативные и эндокринно-гуморальные компоненты, включающие целенаправленное организованное поведение
Рис.3.
Изменение результата действия воспринимается соответствующими рецепторами. Сигнализация (обратная афферентация) возникающая в рецепторах поступает в определённые нервные центры и избирательно вовлекает в данную ФС элементы различного уровня для построения адекватной исполнительной деятельности направленной на восстановление необходимого организму результата. Наличие специфических рецепторов исходным пунктом в механизмах регуляции ФС. То есть соотношение функций рецепторов с приспособительным результатом – основной узел саморегуляции. Характер объединения нервных элементов различного уровня в единую функцию определяется самим результатом на достижение, которого направлена деятельность каждой ФС. (например: дыхательная деятельности по поддержанию оптимального уровня газа в крови обеспечивают нейроны продолговатого мозга (дыхательный центр)). В то же время нейроны среднего мозга и мозжечка согласуют дыхательные движения с изменением позы и перемещением тела. Нейроны гипоталамуса и лимбических структур с эмоциональными реакциями. Пирамидальные клетки коры определяют включение дыхательного акта в активную целенаправленную деятельность, речевую функцию. Объединение центров гипоталамуса происходит не только в дыхательный акт но и в ФС принимающих участие в поддержании оптимального артериального давления, температуры тела ). Избирательное объединение любой ФС нервных элементов различного уровня Анохин назвал центральной архитектоникой.Вне зависимости от сложности ФС они все имеют однотипную центральную архитектонику, складывается из следующих узловых механизмов:
1) афферентный синтез
2) принятие решения
3) акцептор результата действия
4) эфферентный синтез
5)оценка достигнутого результата
Афферентный синтез– в ЦНС осуществляется синтез возбуждений обусловленных внутренней метаболической потребностью организма, обстановочной и пусковой афферентацией с постоянным использованием генетических и индивидуальных преобразований механизмов памяти. На этой стадии решается вопрос – что делать.
Принятие решения. По своей физиологической функции это означает ограничение степеней свободы деятельности ФС и выбор единственной линии эффекторного действия целенаправленного поведенческого акта, направленного на удовлетворение сформированного стадии афферентного синтеза ведущей потребности организма так называемой доминирующей мотивации.
Формированиеакцептор результата действия – то есть предвидение результата деятельности данной ФС. На этой стадии происходит программирование основных параметров адекватного результата и его постоянная оценка на основе обратной афферентации. Если параметры достигнутых результатов не соответствуют свойствам и программам акцептора результата действия, то возникает ориентировочное воздействие, исследуется реакция, перестраивается афферентный синтез, принимается новое решение и деятельность ФС происходит в новом, необходимом для удовлетворения исходной потребности направлении. Данная стадия определяет процесс постановки цели к действию ФС на основе генетических и приобретённых механизмов памяти. На данной стадии создаётся единственно правильная модель или программа поведения.
Эфферентный синтез – реализация программы целенаправленного действия сформированная акцептором результата действия. Эта стадия проходит, когда действие как центральный процесс уже сформировано, но ещё не реализовано. На этой стадии за счёт центральных возбуждений происходит динамическое объединение соматических и вегетативных функций в целостный поведенческий акт и формирование определённого «эффекторного интеграла», который запускает конкретные целенаправленные действия. Отвечается на вопрос – как делать?
Оценка достигнутого результата – осуществляется на основе обратной афферентации возникающей при раздражении соответствующего рецептора и передающееся нервными и гуморальными афферентными путями к аппарату акцептора результата действия.
За счёт постоянного сравнения этапов поведения, его результатов и коррекции афферентного синтеза, в соответствии с доминирующей потребностью организма, происходит достижение конечного полезного результата.
Исполнительные механизмы регуляции ФС.
а) внутренний генетически детерминированный механизм, характерный для большинства систем гомеостатического уровня. Полезные результаты деятельности этих ФС обеспечиваются в основном автономными не регулируемыми произвольно исполнительными механизмами.
б) механизмы, сочетающие внутренние и относительно пассивные внешние звенья саморегуляции.Они обнаруживаются в ФС дыхания.Пассивность внешнего звена заключается в том что оно обеспечивает поступление воздуха в альвеолы лёгких только при наличии достаточного содержания газа в окружающей среде.
в) исполнительные механизмы с активным внешним звеном саморегуляциивключающие целенаправленное поведение субъектов во внешней среде. Такие механизмы формируются на основе соответствующих биологических мотиваций, которые обусловлены соответствующим метаболическим механизмом. Это ФС поддерживающие оптимальный уровень питательных веществ в организме.
В ФС группового и социального уровня и различных ФС психической деятельности человека, результат находится за пределами организма и обычно не связан с метаболическими потребностями(производственная деятельность). Несмотря на то что ФС имеют разные особенности, они сохраняют изоморфизм.
IV. Избирательная мобилизация органов и тканей. Каждая ФС для обеспечения своего полезного результата избирательно объединяет органы и ткани, принадлежащие к различным анатомическим образованиям. Различные ФС могут использовать одни и те же внутренние органы(работа сердца может использоваться для подержания оптимального уровня артериального давления, обеспечения газообмена, поддержания постоянной температуры тела). Это подтверждает наличие внутри каждой системы чрезвычайной возможности взаимозаменяемости и взаимокомпенсации эффекторных механизмов при выходе одного из них. Каждая ФС не только избирательно объединяет различные органы и ткани, но и избирательно включает те или иные нейроны или гуморальные механизмы. ФС обеспечивающая оптимальный уровень кислорода и углекислого газа в крови избирательно включает органы: сердце, сосуды, кровь, органы пищеварения, эндокринные железы. Включение отдельных органов в ФС происходит по принципу взаимосодействия, то есть каждый элемент активно способствует достижению полезного приспособительного результата.
V. Иерархия и последовательное взаимосодействие ФС. Этот принцип состоит в том, что в каждый данный момент времени деятельность организма определяет доминирующие в плане выживания или адаптации к внешней среде ФС. Доминирование ФС в организме определяется их биологической и социальной значимостью. По отношению к доминирующей другие ФС выступают в определённой иерархическом порядке, начиная от молекулярного и вплоть до организменного и социального уровня. После удовлетворения доминирующей потребности, деятельностью организма завладевает следующая ведущая по значимости потребность, которая строит новую доминирующую ФС. Производным от принципа иерархии является принцип последовательного динамического взаимодействия ФС.
VI. Многосвязное и мультипараметрическое взаимодействие систем по конечному результату. В процессе жизнедеятельности изменение одного параметра результата одной ФС сказывается на результате деятельности других ФС. Принцип распространяется на все показатели гомеостаза и объединяет деятельность различных ФС гомеостатического уровня в единую ФС, которая позволяет поддерживать состояние внутренней среды организма на оптимальном уровне, вне зависимости от метаболических потребностей и воздействия внешних факторов. Принцип многосвязного взаимодействия при отклонении какого-либо параметра результата действия определённой ФС от оптимального уровня происходит целенаправленное перераспределение значений всех параметров результата действия, не только данной ФС но и результата действия других взаимодействующих с ней ФС.
VII. Системогенез. Процессы системогенеза определяют последующее созревание, развитие и взаимодействие ФС на протяжении всей жизни живых существ. Возрастной системогенез – это процесс избирательного становления различных ФС организма в различные периоды жизни. В системогенезе различают:
а) становление ФС в онтогенезе до полового созревания;
б) период зрелого состояния организма, в течение которого также могут образовываться новые ФС;
в) период угасания и деструкции ФС при старении организма.
Популяционный системогенез – это изучение механизмов формирования системных отношений в стаде животных, направленных на достижение полезных для популяции приспособительных результатов.
Системогенез поведенческого акта – это раздел теории ФС, занимающийся системогенезом применительно к поведенческой деятельности человека в динамике становления, автоматизации и обучении субъекта при утрате разнообразных целенаправленных актов.