Системный подход представляет собой методологию научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем. Этот подход ориентирует исследователя на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов связей в нем и на создание общего представления о системе. Объекты высокой сложности, к которым относится организм человека, представляет многоуровневую организацию, в которой системы более высокого уровня и сложности включают в себя системы более низкого уровня, образуя иерархию подсистем. Связи элементов в системе любого уровня осуществляются путем передачи информации. В организме животных и человека информация закодирована в определенной структуре биологических молекул, а так же в определенном «рисунке» нервных импульсов (частота, набор в пачки, интервалы между пачками и т.д.). С помощью передачи этой информации осуществляются процессы регуляции, т.е. управления физиологическими функциями, деятельностью клеток, тканей, органов, систем, поведением организма, осуществлением взаимодействия организма и окружающей среды.
Главным регуляторным (управляющим) механизмом в организме высших животных и человека является нервная система. Основной механизм её деятельности является рефлекс. Рефлексом является любая ответная реакция организма, осуществляющаяся с участием центральной нервной системы. Морфологической основой таких реакций является рефлекторная дуга, включающая в себя 5 звеньев:
1. рецептор специализированный прибор, воспринимающий определенный вид воздействий внешней или внутренней среды;
2. афферентный (чувствительный) нейрон, проводящий сигнал, возникающий в рецепторе, в нервный центр;
3. вставочный нейрон, представляющий собой центральную часть рефлекторной дуги (или нервный центр) указанного рефлекса;
4. эфферентный (двигательный) нейрон, по аксону которого сигнал доходит до эффектора;
5. эффектор поперечнополосатая или гладкая мышца, осуществляющая деятельность.
Любой эффектор, таким образом, связан элементами рефлекторной дуги с соответствующим рецептором и запускается в действие при раздражении данного рецептора. Ответная реакция организма возникает вследствие распространения по рефлекторной дуге возбуждения (сигнала), появляющегося при раздражении рецептора. Как правило, рефлекторные реакции организма являются гораздо более сложными и происходят при участии многих звеньев (этажей) ЦНС. рефлексы при этом не сводятся к простым, однозначным ответным реакциям, а представляют собой звенья сложного процесса управления двигательными функциями или деятельностью внутренних органов.
3. вставочный нейрон, представляющий собой центральную часть рефлекторной дуги (или нервный центр) указанного рефлекса;
4. эфферентный (двигательный) нейрон, по аксону которого сигнал доходит до эффектора;
5. эффектор поперечнополосатая или гладкая мышца, осуществляющая деятельность.
Любой эффектор, таким образом, связан элементами рефлекторной дуги с соответствующим рецептором и запускается в действие при раздражении данного рецептора. Ответная реакция организма возникает вследствие распространения по рефлекторной дуге возбуждения (сигнала), появляющегося при раздражении рецептора. Как правило, рефлекторные реакции организма являются гораздо более сложными и происходят при участии многих звеньев (этажей) ЦНС. рефлексы при этом не сводятся к простым, однозначным ответным реакциям, а представляют собой звенья сложного процесса управления двигательными функциями или деятельностью внутренних органов.
Регуляция и саморегуляция схематически охватывает следующие биологические уровни: субмолекулярный, молекулярный, субклеточный, клеточный, жидкостный, тканевой, органный, нервный и др. Постоянство внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций характеризует состояние нормального, здорового организма. Любая патология представляет выход за пределы нормального гомеостаза. Для того чтобы жизнедеятельность организма не нарушалось, чтобы все его функции осуществлялись в наиболее благоприятных условиях, необходимы: постоянная концентрация водородных ионов, определенное осмотическое давление крови и тканевой жидкости, поддержание на одном уровне температуры тела, кровяного давления, обмена веществ (особенно обмена веществ головного мозга), т.е. постоянные величины гомеостаза.
В многочисленных экспериментальных и клинических исследований установлено, что любое раздражение ведет к возникновению сложного комплекса реакций, основная задача которых обеспечить приспособление организма к изменившимся условиям, предотвратить или сгладить возможный сдвиг в составе и свойствах внутренней среды, т.е. поддержать постоянные величины гомеостаза.
«Такие реакции, прежде всего имеют защитно-приспособительный характер и направлены на приспособление (адаптацию) организма к новым условиям, на выравнивание тех изменений, которые И.П.Павлов называл физиологической мерой против болезни».
Возникшее и закрепившееся в процессе эволюции состояние внутренней устойчивости позволяет организму адаптироваться к условиям окружающей среды. Адаптация это способность организма сохранить устойчивый гомеостаз и приспособиться к условиям внешней среды.
При этом постоянство внутренней среды обеспечивается саморегулирующими кибернетическими системами организма человека. Рассмотрим это положение более подробно.
И.М.Сеченов еще в 1897 г. предвосхищал положения кибернетики о механизмах саморегуляции в организме человека. Таким образом, И.М.Сеченовым был сформулирован принцип «отрицательной обратной связи», лежащий в основе процессов автоматического регулирования в машине и живом организме. По этому же принципу регулируются многие физиологические процессы. На значение этого факта впервые обратил внимание Клод Бернар (французский физиолог и патолог), обнаруживший значение постоянства внутренней среды для жизни организма. На примере регуляции уровня сахара в крови он показал, что любые отклонения этого уровня от нормы включают процессы, выравнивающие эти отклонения, что обеспечивает поддержание постоянства этой величины в организме человека. По этому же принципу регулируется постоянство температуры тела гомойотермных животных и другие параметры внутренней среды.
В ряде физиологических процессов был открыт механизм и
положительной обратной связи, благодаря которой процесс, возникнув, усиливается и поддерживает сам себя.
Обратная связь это связь на выходе системы. Она улавливает те или иные отклонения, уже возникшие в состоянии системы. Основанные на этом регуляторные механизмы работают по принципу «рассогласования». Деятельность их включается в тот момент, когда в состоянии системы уже наступают отклонения от заданной величины, т.е. когда возникает рассогласование между заданной (необходимой) и фактически возникшей величиной.
Механизмы, работающие по этому принципу, широко распространены в организме. Общий принцип работы подобных механизмов представлен П.К.Анохиным в схеме «функциональной системы» схеме регуляции физиологических процессов организма. Подобная схема, однако, не является универсальной, т.к. в организме существуют регуляторные механизмы, работающие на основе иного принципа. Сигналом к их деятельности служит отклонение от заданной величины не на выходе, а на входе системы, т.е. действие на систему раздражителей, отличающихся от заданных параметров. В этом случае в основу регуляторных реакций положен иной принцип, т.е. работа регулятора «по возмущению». На входе системы имеются приборы (рецепторы), улавливающие величину поступающего сигнала, нарушающего состояние системы. Если эта величина превышает допустимую и может вызвать нежелательные отклонения в состоянии системы, то в таком случае возникают команды, обеспечивающие нейтрализацию действия этих сигналов и сохранение стабильного состояния системы. Здесь происходит не восстановление уже нарушенного состояния системы, а предупреждение возможности таких нарушений.
Механизмы, работающие по этому принципу, широко распространены в организме. Общий принцип работы подобных механизмов представлен П.К.Анохиным в схеме «функциональной системы» схеме регуляции физиологических процессов организма. Подобная схема, однако, не является универсальной, т.к. в организме существуют регуляторные механизмы, работающие на основе иного принципа. Сигналом к их деятельности служит отклонение от заданной величины не на выходе, а на входе системы, т.е. действие на систему раздражителей, отличающихся от заданных параметров. В этом случае в основу регуляторных реакций положен иной принцип, т.е. работа регулятора «по возмущению». На входе системы имеются приборы (рецепторы), улавливающие величину поступающего сигнала, нарушающего состояние системы. Если эта величина превышает допустимую и может вызвать нежелательные отклонения в состоянии системы, то в таком случае возникают команды, обеспечивающие нейтрализацию действия этих сигналов и сохранение стабильного состояния системы. Здесь происходит не восстановление уже нарушенного состояния системы, а предупреждение возможности таких нарушений.
В любых физиологических регуляторных, защитных, компенсаторных реакциях имеет место взаимодействие обоих принципов и обоих механизмов регуляции, функционирующих как на выходе, так и на входе системы.
Для любой регуляторной реакции необходимо получение информации о состоянии системы, о величине поступающих сигналов, о возникающих при этом сдвигах в её состоянии. Необходим также аппарат сличения параметров этих сдвигов или параметров поступающих сигналов с величиной нормальных для данной системы параметров. Кроме того, необходим аппарат, формирующий команды, предотвращающие эти сдвиги.
Действие этих команд осуществляется двумя путями: а) нормализацией уже возникших отклонений (механизмы, работающие «по рассогласованию»);
б) предупреждением нежелательных эффектов входного
(возмущающего) сигнала путем уменьшения силы сигнала, предотвращения его действия или снижения чувствительности системы к данному возмущающему воздействию (механизм, работающий «по возмущению»).
Выше перечисленные регуляторные реакции осуществляются в организме центральной нервной системой [5].
Подводя итоги о постоянстве внутренней среды организма, выделяем постоянные величины гомеостаза, которые организм человека при любых, даже чрезвычайных ситуациях, старается поддерживать на постоянном уровне. К ним относятся такие величины как: уровень сахара в крови, температура тела, осмотическое давление крови, рН артериальной крови,