Значение работ П.К.Анохина в системной организации физиологических функций

Интенсивность процессов саморегуляции функциональных систем определяет ритмы временных изменений различных функций организма. Причем каждая функциональная система имеет свой индивидуальный специфический ритм деятельности, тесно увязанный с ритмами деятельности других взаимосвязанных с ней функциональных систем. 
 
В нормально функционирующем организме действует универсальное правило: общая сумма механизмов, возвращающих отклоненный от оптимального уровня результат, с избытком преобладает над отклоняющими механизмами.

Для удержания полезного приспособительного результата на оптимальном уровне и его возвращения к этому уровню в случае отклонения каждая функциональная система избирательно объединяет различные органы и ткани, комбинации нервных элементов и гуморальных влияний, а также - при необходимости - специальные формы поведения. Примечательно, что в различные функциональные системы избирательно включаются одни и те же органы своими различными метаболическими степенями свободы. В результате одни и те же органы человека, включающиеся в деятельность различных функциональных систем, приобретают особые свойства. К примеру, почки своими различными степенями свободы, которые представлены в каждом случае специфическими физиологическими и биохимическими реакциями, могут включаться в функциональные системы поддержания оптимального уровня газов, кровяного и осмотического давления, температуры и др. Особенно разнообразны и специфичны постсинаптические процессы отдельных нейронов мозга, включенных в различные функциональные системы гомеостатического и поведенческого уровня.

Объединяемые  в функциональные системы элементы не просто взаимодействуют, а взаимосодействуют достижению системой ее полезного приспособительного результата. Их тесное взаимодействие проявляется прежде всего в корреляционных отношениях ритмов их деятельности.

Торсионный  механизм деятельности функциональных систем, будучи волновым процессом, определяет их голографические свойства. В каждой функциональной системе включенные в систему элементы в своей ритмической деятельности отражают ее торсионную деятельность и особенно состояние ее конечного результата (Б. В. Журавлев). 
 
По аналогии с физической голографией сигнализацию о потребности можно рассматривать в качестве "опорной" волны, а сигнализацию о достигнутом результате - удовлетворении потребности - в качестве "предметной" волны.

Интерференционное взаимодействие "опорной" и "предметных" волн осуществляется на структурной основе многочисленных информационных экранов  организма. На уровне тканей это - опережающие  молекулярные реакции мембран и ядерных образований клеток, позволяющие программировать и оценивать потребность и ее удовлетворение. 
 
В центральной нервной системе в процессе эволюции сформировались специальные информационные экраны. Голографическим информационным экраном мозга являются структуры, составляющие установленный П. К. Анохиным аппарат акцептора результата действия. Именно на нейронах акцептора результата действия осуществляется взаимодействие мотивационных и подкрепляющих возбуждений, формирующихся на основе сигнализаций о потребностях и их удовлетворении, а также программирование свойств потребных результатов. Как правило, древние лимбические структуры мозга определяют преимущественно эмоциональную оценку информации, в то время как программирование и оценка речевой и словесной информации у человека определяется преимущественно нейронами коры больших полушарий, особенно ее фронтальных отделов (П. Мак-Лейн).

В построении информационных экранов организма можно предполагать участие полимерных жидких кристаллов соединительной ткани, клеточных мембран и молекул ДНК и РНК.

Функциональным системам разного уровня организации присуще  свойство изоморфизма. Все функциональные системы имеют принципиально одинаковую архитектонику, включающую на основе саморегуляторных взаимодействий результат, обратную афферентацию от результата, центр и исполнительные элементы. Центральная архитектоника функциональных систем включает стадии афферентного синтеза, принятия решения, акцептор результата действия, эфферентный синтез, действие и постоянную оценку достигнутых результатов с помощью обратной афферентации. 
 
В развитие общей теории функциональных систем мы предложили различать у человека несколько уровней организации функциональных систем: метаболический, гомеостатический, поведенческий, психический и социальный. 
 
На метаболическом уровне функциональные системы обуславливают достижение завершающих этапов химических реакций в тканях организма. При появлении определенных продуктов химические реакции по принципу саморегуляции прекращаются или, наоборот, активируются. Типичным примером функциональной системы метаболического уровня является процесс ретроингибирования.

На гомеостатическом уровне многочисленные функциональные системы, объединяющие нервные и гуморальные  механизмы, по принципу саморегуляции обеспечивают оптимальный уровень важнейших показателей внутренней среды организма, таких, как масса крови, кровяное давление, температура, рН, осмотическое давление, уровень газов, питательных веществ и т. д.

На поведенческом биологическом  уровне функциональные системы определяют достижение человеком биологически важных результатов - специальных факторов внешней среды, удовлетворяющих его ведущие метаболические потребности в воде, питательных веществах, защите от разнообразных повреждающих воздействий и в удалении из организма вредных продуктов жизнедеятельности, половую активность и т.д. 
 
Функциональные системы психической деятельности человека строятся на информационной основе идеального отражения человеком его различных эмоциональных состояний и свойств предметов окружающего мира с помощью языковых символов и процессов мышления. Результаты функциональных систем психической деятельности представлены отражением в сознании человека его субъективных переживаний, важнейших понятий, абстрактных представлений о внешних предметах и их отношений, инструкций, знаний и т.д.

На социальном уровне многообразные  функциональные системы определяют достижение отдельными людьми или их группами социально значимых результатов  в учебной и производственной деятельности, в создании общественного продукта, в охране окружающей среды, в мероприятиях по защите отечества, в духовной деятельности, в общении с предметами культуры, искусства и т. д.

Все функциональные системы  в целом организме слаженно взаимодействуют, определяя в конечном счете нормальное течение метаболизма организма в целом. Устойчивость различных метаболических процессов в тканях и их слаженная приспособленность к различным поведенческим и психическим задачам в свою очередь определяют нормальное, здоровое состояние человека.

Межсистемные  отношения в организме

Взаимодействие  функциональных систем в организме  осуществляется на основе принципов  иерархического доминирования,мультипараметрического и последовательного взаимодействия, системогенеза и системного квантования процессов жизнедеятельности. 
 
Иерархическое доминирование функциональных систем. Как известно, принцип доминанты был открыт выдающимся отечественным физиологом А. А. Ухтомским. В каждый данный момент времени в организме человека совершается множество разнообразных метаболических реакций, составляющих в целом многопараметрическую общую потребность организма. Однако каждая специфическая функциональная система организма формируется только каким-либо одним параметром внутренней среды, составляющим только часть общей потребности организма. Всегда один из параметров общей потребности организма выступает в роли ведущего доминирующего, будучи наиболее значимым для выживания, продления рода или для адаптации человека во внешней и прежде всего социальной среде, формируя доминирующую функциональную систему. При этом все другие функциональные системы либо вытормаживаются, либо своей результативной деятельностью способствуют деятельности доминирующей функциональной системы. По отношению к каждой доминирующей функциональной системе субдоминирующие функциональные системы в соответствии с их биологической значимостью и значимостью для социальной деятельности человека, начиная от молекулярного вплоть до организменного и социально общественного уровня, выстраиваются в определенном иерархическом порядке. Иерархические взаимоотношения функциональных систем в организме строятся на основе результатов их деятельности. 
 
После удовлетворения доминирующей потребности деятельностью организма человека завладевает следующая ведущая по социальной и биологической значимости потребность. Теперь она организует доминирующую функциональную систему, по отношению к которой другие также выстраиваются в иерархическом порядке, и т. д. Практически вся жизнь человека складывается из постоянной смены доминирующих функциональных систем, отражая сущность непрерывно происходящего обмена веществ и постоянного приспособления человека к окружающей, особенно социальной среде.

Иерархия функциональных систем в организме человека, упрощенно  говоря, отражает их взаимодействие по вертикали. Другим принципом, отражающим взаимодействие мультипараметрическое их взаимодействие.

Мультипараметрическое взаимодействие. Этот принцип отражает обобщенную деятельность различных функциональных систем в организме человека. Особенно отчетливо принцип мультипараметрического взаимодействия проявляется в деятельности функциональных систем гомеостатического уровня, в которых изменение одного показателя внутренней среды, представляющего результат деятельности какой-либо функциональной системы, немедленно сказывается на результатах деятельности других связанных с ним функциональных систем. Принцип мультипараметрического взаимодействия отчетливо выявляется, например, в деятельности функциональной системы, определяющей уровень газовых показателей в организме. В этой функциональной системе одновременно осуществляется взаимодействие нескольких взаимосвязанных дыхательных показателей - рН, РО₂ и РСО₂. Изменение одного из этих показателей приводит к перераспределению содержания других (Е. А. Юматов). 
 
На основе принципа мультипараметрического взаимодействия строится гомеостазисв целом как обобщенный результат взаимосвязанной деятельности различных функциональных систем, одни из которых обеспечивают достижение человеком поведенческих или социально значимых результатов, а другие - пригнанное взаимодействие с функциональными системами поведенческого уровня различных показателей гомеостазиса. В результате этих взаимодействий происходит оптимальное достижение поведенческих, так же как и социально значимых результатов. 
 
Нетрудно заметить, что для функциональных систем, объединенных принципом многосвязного взаимодействия, характерен качественно иной принцип саморегуляции: отклонение оптимального уровня того или иного параметра обобщенного результата выступает в качестве стимула к направленному перераспределению в определенных соотношениях значений всех других параметров результатов других системных организаций, связанных с данной функциональной системой.

Последовательное  взаимодействие функциональных систем. В целом организме человека деятельность различных функциональных систем последовательно связана друг с другом во времени, когда результат деятельности одной функциональной системы последовательно формирует другую потребность и соответствующую функциональную систему. 
 
Принцип последовательного взаимодействия различных функциональных систем в организме человека отчетливо проявляется в континууме процессов кровообращения, пищеварения, дыхания, выделения и т. д. Типичным примером последовательного взаимодействия функциональных систем является процесс питания. В этом процессе функциональная система, определяющая поиск и потребление пищи, сменяется функциональной системой, результатом деятельности которой является обработка принятой пищи в ротовой полости. Эта функциональная система, в свою очередь, последовательно завершается актом глотания. Процессы механической и химической обработки пищи в желудке последовательно завершаются конечным результатом - поступлением пищи в двенадцатиперстную кишку. Обработка пищи в двенадцатиперстной кишке и тонком кишечнике завершается всасыванием принятых питательных веществ. После этого происходит смена пищеварительных функциональных систем на функциональную систему формирования и выведения из организма каловых масс, завершающим результатом деятельности которой является акт дефекации. 
 
Особую разновидность последовательного взаимодействия функциональных систем во времени представляют процессы системогенеза.

П. К. Анохин определил системогенез как избирательное созревание функциональных систем и их отдельных частей в процессах пре- и постнатального онтогенеза. В последние годы мы расширили понятие "системогенез" применительно к динамике становления функциональных систем в процессе индивидуального обучения человека, автоматизации и утрате его разнообразных навыков. Этот раздел теории функциональных систем мы обозначили как "системогенез системогенеза" оказалось возможным распространить практически на весь период индивидуальной жизни человека - от рождения до старческого возраста. Закономерности формирования системных отношений в человеческих популяциях рассматриваются как "популяционный системогенез". 
 
Континуум жизнедеятельности каждого человека на разных уровнях организации благодаря последовательному взаимодействию функциональных систем подразделяется на отдельные, дискретные "системокванты". Каждый отдельный "системоквант" жизнедеятельности включает возникновение той или иной биологической или социальной потребности, формирование на уровне мозга доминирующей мотивации, и через достижение промежуточных и конечного результата завершается удовлетворением этой потребности. При этом оценка различных параметров промежуточных и конечных результатов деятельности постоянно осуществляется с помощью обратной афферентации,поступающей от разнообразных органов чувств и рецепторов организма к аппарату предвидения потребного результата - акцептору результата действия.  
 
По характеру организации можно выделить последовательное, иерархическое и смешанное квантование процессов жизнедеятельности.

Системные отношения человека с окружающей средой

Отдельные функциональные системы гомеостатического уровня для обеспечения своего полезного  для организма результата, постоянно  взаимодействуют с окружающей человека средой. Таковыми являются функциональные системы, определяющие оптимальный для метаболизма организма уровень газовых показателей, питательных веществ, осмотического давления, уровень продуктов метаболизма, функциональная система половых функций и др.

Во всех этих функциональных системах окружающая человека среда становится неотъемлемым компонентом, внешним звеном саморегуляции, биологической средой их деятельности. В этом положении получает дальнейшее развитие мысль И. М.Сеченова о том, что организм и окружающая его среда представляют единство. При отсутствии специфической биологической среды, своеобразной экологической "ниши", удовлетворяющей ведущие потребности человека, существование его, так же как и других видов живых существ, практически невозможно.