Взаимодействие функциональных систем в организме и системогенез. Принципы построения
В целом организме взаимодействие и сопряженная деятельность различных функциональных систем также строится на основе нескольких принципов.
Принцип иерархии функциональных систем. Взаимодействие отдельных функциональных систем в целом организме и в популяции организуется нейрофизиологическим механизмом «текущего доминирования»: в каждый данный момент времени деятельность организма определяет та или иная функциональная система, обеспечивающая удовлетворение потребности, главной на данный момент для выживания и максимальной адаптации к внешней среде. Механизм формирования доминанты был открыт А. А. Ухтомским. По отношению к каждой доминирующей функциональной системе все другие системы в соответствии с их биологической и социальной значимостью выстраивают определенную очередность их реализации (иерархию), начиная с молекулярного и заканчивая организменным и социально-общественным уровнем.
После удовлетворения доминирующей потребности деятельность организма направляет следующая по значимости социальная или биологическая потребность, которая и формирует следующую функциональную систему. Смена доминирующей системы в процессе жизнедеятельности происходит постоянно. Причем иерархическая очередность может меняться в зависимости от условий среды или даже от возраста индивида. Например, угроза жизни моментально гасит поведенческую пищевую реакцию, а с возрастом постепенно угасает инстинкт продолжения рода. Из принципа иерархии функциональных систем последовательно вытекает следующий принцип.
Принцип последовательного взаимодействия функциональных систем. В нормальном организме функциональные системы последовательно взаимодействуют друг с другом, образуя непрерывную цепь функциональной деятельности, когда реализация одной системы последовательно сменяется реализацией другой системы. Последовательная цепь реализаций различных функциональных систем специальными центрами нервной системы программируется и включается по опережающему механизму: каждый результат деятельности реализованной функциональной системы на основе обратной связи нервной и гуморальной сигнализации оценивается соответствующими центрами управления, после чего и происходит смена реализации другой функциональной системы. Последовательная реализация функциональных систем гомеостатического ряда жестко генетически предопределена и запрограммирована. Например, последовательная смена реализации определенных функциональных систем наблюдается в динамике процессов дыхания, выделения, кровообращения и т. д.
Принцип системного квантования процессов жизнедеятельности. Это еще один принцип динамической организации функциональных систем в организме. Все процессы жизнедеятельности, оставаясь едиными и непрерывными, как бы последовательно расчленяются (квантуются) деятельностью функциональных систем на дискретные элементы, каждый из которых начинается с потребности (мотивации) и заканчивается ее удовлетворением (достижение полезного для организма запрограммированного приспособительного результата). Например, в сложной функции организации движения последовательно квантуется сгибание и разгибание конечности.
Принцип мультипараметрического взаимодействия функциональных систем. Для большинства функциональных систем характерно многосвязное взаимодействие: отклонение от оптимального уровня того или иного параметра инициирует реализацию сразу нескольких функциональных систем, а это приводит к сопряженному изменению иных параметров. Этот принцип взаимодействия характерен практически для всех функциональных систем гомеостатического уровня. Именно он объединяет все системы в единую функциональную систему гомеостаза. Например, при изменении рН крови согласованно могут измениться показатели осмотического, онкотического и даже гидростатического давления крови.
Принцип многосвязного регулирования функциональных систем. Этот принцип означает, что саморегуляция (настройка параметров реализации) каждой функциональной системы происходит с учетом интегрального организменного полезного приспособительного результата. Взаимодействие различных функциональных систем организовано таким образом, что их совместная (синергичная) деятельность программируется на конечный результат в интересах всего организма. Например, поддержание теплового гомеостаза обеспечивается целым блоком разнонаправленных функциональных систем (теплопродукция - теплоотдача).
Все приведенные выше принципы организации динамического взаимодействия функциональных систем базируются на избирательном созревании функциональных систем и их отдельных звеньев в процессе пре- и постнатального онтогенеза. На протяжении всей индивидуальной жизни живых организмов функциональные системы формируются самим ходом процессов жизнедеятельности, которые определяют последовательное формирование, становление, взаимодействие и последующую деструкцию тех или иных функциональных систем. Процесс последовательного и избирательного формирования функциональных систем в организме в пре- и постнатальном онтогенезе получил название «системогенез» (П. К. Анохин, 1935). Функциональные системы формируются не одновременно. Одни функциональные системы, особенно метаболического и гомеостатического уровня, генетически детерминированы, другие складываются по мере формирования и удовлетворения метаболических и в первую очередь поведенческих потребностей.
Системогенез функциональных систем идет одновременно по трем направлениям (векторам), в чем проявляется общий материалистический принцип трехмерности любого развития. Горизонтальный вектор развития предполагает организацию функциональной системы в пределах одного структурного организационного уровня. Так, последовательная молекулярная трансформация привела к организации такой функциональной системы, как клетка. Дальнейшая системная организация разнородных клеток привела к формированию более широкой, но в то же время уже вертикально интегрированной функциональной системы, такой как ткань.
Здесь следует отметить, что речь идет не о морфологическом определении ткани как совокупности однородных клеток, а о функциональной системе, которая известна как структурно-функциональный элемент органа, включающий в себя межклеточное пространство, рецептор, сосуд, паренхиматозные, стромальные (соединительнотканный «скелет» ткани), гуморальные, иммунные и другие клетки. При последующем развитии процесса структурной и функциональной организации по двум векторам (горизонтальному и вертикальному) формируются функциональные системы более широкого свойства и более высокого иерархического уровня: орган - совокупность тканей с различными функциями и физиологическая система - совокупность органов с различными функциями. Дальнейшая структурная и функциональная организация приводит к формированию организменных (совокупность физиологических систем) функциональных систем.
Третьим вектором развития функциональной системы является вектор времени. Функциональные системы, обеспечивающие основные физиологические потребности, постепенно вызревали в процессе филогенеза живых организмов, что, собственно, и составляет суть процесса эволюции. К моменту рождения эти системы (гомеостатические) в основном уже сформированы. Процесс дальнейшей структурной и функциональной организации организма во многом генетически запрограммирован и активируется в начале онтогенеза. По сути, онтогенез и есть формирование в процессе жизни отдельного индивидуума набора функциональных систем.
Ряд функциональных систем (ходьба, речь, эмоции) проходит свое становление в период раннего детства. Функциональные системы психического и особенно поведенческого уровня, как правило, складываются по мере развития организма и формирования у него субъективных потребностей. В значительной степени они формируются в процессе индивидуального обучения и накопления жизненного опыта (например, социальные и профессиональные функции).
Совокупность сложных, многоступенчатых и многокомпонентных функциональных систем жизнеобеспечения и жизнедеятельности может состоять из разных подсистем. Число функциональных систем организма, обеспечивающих различные аспекты жизни организма, чрезвычайно велико. Но, исходя из целей функционального реабилитологического подхода и способа дальнейшего практического использования, представляется целесообразным предложить следующую классификацию функциональных систем организма:
- метаболические (обмен белков, жиров, углеводов, витаминов и микроэлементов, воды и т. д.);
- гомеостатические (поддержание основных биологических констант: Р , Р , АД и т. д.);
- регуляции жизнедеятельности (дыхание, питание, очищение, репродукция, организация внутренней среды, движения и сенсорно-коммуникативных связей);
- социально-профессиональные (производственная, общественная деятельность человека).
Таким образом, в целостном организме в каждый данный момент времени наблюдается слаженное взаимодействие (интеграцию по горизонтали и по вертикали) различных функциональных систем на основе их иерархического, многоуровневого, одновременного и последовательного взаимодействия, что в конечном счете и определяет максимально приспособленную жизнедеятельность к изменяющимся условиям окружающей среды. Нарушение этой интеграции ведет к нарушению жизненных функций, заболеванию и гибели организма.
А.С. Медведев
Принцип иерархии функциональных систем. Взаимодействие отдельных функциональных систем в целом организме и в популяции организуется нейрофизиологическим механизмом «текущего доминирования»: в каждый данный момент времени деятельность организма определяет та или иная функциональная система, обеспечивающая удовлетворение потребности, главной на данный момент для выживания и максимальной адаптации к внешней среде. Механизм формирования доминанты был открыт А. А. Ухтомским. По отношению к каждой доминирующей функциональной системе все другие системы в соответствии с их биологической и социальной значимостью выстраивают определенную очередность их реализации (иерархию), начиная с молекулярного и заканчивая организменным и социально-общественным уровнем.
После удовлетворения доминирующей потребности деятельность организма направляет следующая по значимости социальная или биологическая потребность, которая и формирует следующую функциональную систему. Смена доминирующей системы в процессе жизнедеятельности происходит постоянно. Причем иерархическая очередность может меняться в зависимости от условий среды или даже от возраста индивида. Например, угроза жизни моментально гасит поведенческую пищевую реакцию, а с возрастом постепенно угасает инстинкт продолжения рода. Из принципа иерархии функциональных систем последовательно вытекает следующий принцип.
Принцип последовательного взаимодействия функциональных систем. В нормальном организме функциональные системы последовательно взаимодействуют друг с другом, образуя непрерывную цепь функциональной деятельности, когда реализация одной системы последовательно сменяется реализацией другой системы. Последовательная цепь реализаций различных функциональных систем специальными центрами нервной системы программируется и включается по опережающему механизму: каждый результат деятельности реализованной функциональной системы на основе обратной связи нервной и гуморальной сигнализации оценивается соответствующими центрами управления, после чего и происходит смена реализации другой функциональной системы. Последовательная реализация функциональных систем гомеостатического ряда жестко генетически предопределена и запрограммирована. Например, последовательная смена реализации определенных функциональных систем наблюдается в динамике процессов дыхания, выделения, кровообращения и т. д.
Принцип системного квантования процессов жизнедеятельности. Это еще один принцип динамической организации функциональных систем в организме. Все процессы жизнедеятельности, оставаясь едиными и непрерывными, как бы последовательно расчленяются (квантуются) деятельностью функциональных систем на дискретные элементы, каждый из которых начинается с потребности (мотивации) и заканчивается ее удовлетворением (достижение полезного для организма запрограммированного приспособительного результата). Например, в сложной функции организации движения последовательно квантуется сгибание и разгибание конечности.
Принцип мультипараметрического взаимодействия функциональных систем. Для большинства функциональных систем характерно многосвязное взаимодействие: отклонение от оптимального уровня того или иного параметра инициирует реализацию сразу нескольких функциональных систем, а это приводит к сопряженному изменению иных параметров. Этот принцип взаимодействия характерен практически для всех функциональных систем гомеостатического уровня. Именно он объединяет все системы в единую функциональную систему гомеостаза. Например, при изменении рН крови согласованно могут измениться показатели осмотического, онкотического и даже гидростатического давления крови.
Принцип многосвязного регулирования функциональных систем. Этот принцип означает, что саморегуляция (настройка параметров реализации) каждой функциональной системы происходит с учетом интегрального организменного полезного приспособительного результата. Взаимодействие различных функциональных систем организовано таким образом, что их совместная (синергичная) деятельность программируется на конечный результат в интересах всего организма. Например, поддержание теплового гомеостаза обеспечивается целым блоком разнонаправленных функциональных систем (теплопродукция - теплоотдача).
Все приведенные выше принципы организации динамического взаимодействия функциональных систем базируются на избирательном созревании функциональных систем и их отдельных звеньев в процессе пре- и постнатального онтогенеза. На протяжении всей индивидуальной жизни живых организмов функциональные системы формируются самим ходом процессов жизнедеятельности, которые определяют последовательное формирование, становление, взаимодействие и последующую деструкцию тех или иных функциональных систем. Процесс последовательного и избирательного формирования функциональных систем в организме в пре- и постнатальном онтогенезе получил название «системогенез» (П. К. Анохин, 1935). Функциональные системы формируются не одновременно. Одни функциональные системы, особенно метаболического и гомеостатического уровня, генетически детерминированы, другие складываются по мере формирования и удовлетворения метаболических и в первую очередь поведенческих потребностей.
Системогенез функциональных систем идет одновременно по трем направлениям (векторам), в чем проявляется общий материалистический принцип трехмерности любого развития. Горизонтальный вектор развития предполагает организацию функциональной системы в пределах одного структурного организационного уровня. Так, последовательная молекулярная трансформация привела к организации такой функциональной системы, как клетка. Дальнейшая системная организация разнородных клеток привела к формированию более широкой, но в то же время уже вертикально интегрированной функциональной системы, такой как ткань.
Здесь следует отметить, что речь идет не о морфологическом определении ткани как совокупности однородных клеток, а о функциональной системе, которая известна как структурно-функциональный элемент органа, включающий в себя межклеточное пространство, рецептор, сосуд, паренхиматозные, стромальные (соединительнотканный «скелет» ткани), гуморальные, иммунные и другие клетки. При последующем развитии процесса структурной и функциональной организации по двум векторам (горизонтальному и вертикальному) формируются функциональные системы более широкого свойства и более высокого иерархического уровня: орган - совокупность тканей с различными функциями и физиологическая система - совокупность органов с различными функциями. Дальнейшая структурная и функциональная организация приводит к формированию организменных (совокупность физиологических систем) функциональных систем.
Третьим вектором развития функциональной системы является вектор времени. Функциональные системы, обеспечивающие основные физиологические потребности, постепенно вызревали в процессе филогенеза живых организмов, что, собственно, и составляет суть процесса эволюции. К моменту рождения эти системы (гомеостатические) в основном уже сформированы. Процесс дальнейшей структурной и функциональной организации организма во многом генетически запрограммирован и активируется в начале онтогенеза. По сути, онтогенез и есть формирование в процессе жизни отдельного индивидуума набора функциональных систем.
Ряд функциональных систем (ходьба, речь, эмоции) проходит свое становление в период раннего детства. Функциональные системы психического и особенно поведенческого уровня, как правило, складываются по мере развития организма и формирования у него субъективных потребностей. В значительной степени они формируются в процессе индивидуального обучения и накопления жизненного опыта (например, социальные и профессиональные функции).
Совокупность сложных, многоступенчатых и многокомпонентных функциональных систем жизнеобеспечения и жизнедеятельности может состоять из разных подсистем. Число функциональных систем организма, обеспечивающих различные аспекты жизни организма, чрезвычайно велико. Но, исходя из целей функционального реабилитологического подхода и способа дальнейшего практического использования, представляется целесообразным предложить следующую классификацию функциональных систем организма:
- метаболические (обмен белков, жиров, углеводов, витаминов и микроэлементов, воды и т. д.);
- гомеостатические (поддержание основных биологических констант: Р , Р , АД и т. д.);
- регуляции жизнедеятельности (дыхание, питание, очищение, репродукция, организация внутренней среды, движения и сенсорно-коммуникативных связей);
- социально-профессиональные (производственная, общественная деятельность человека).
Таким образом, в целостном организме в каждый данный момент времени наблюдается слаженное взаимодействие (интеграцию по горизонтали и по вертикали) различных функциональных систем на основе их иерархического, многоуровневого, одновременного и последовательного взаимодействия, что в конечном счете и определяет максимально приспособленную жизнедеятельность к изменяющимся условиям окружающей среды. Нарушение этой интеграции ведет к нарушению жизненных функций, заболеванию и гибели организма.
А.С. Медведев
Инвалидность при хроническом панкреатите
Если болят зубы. Патогенез и саногенез боли
Внутриутробное развитие плода
Функциональные пробы для оценки состояния организма
Функции систем кровообращения и лимфообращения. Система кровообращения. Центральное венозное давление.
Нарушение доминантных отношений
Структурная организация нервной системы. Развитие движений и вертикализация тела этапы моторного онтогенеза