Рис.1. Общая архитектура функциональной системы, представляющая собой основу «концептуального моста» между уровнями системных и аналитических процессов.
Важная роль в процессе движения принадлежит эмоциям. Теория функциональных систем рассматривает эмоциональные состояния в отрезке поведенческой деятельности (К.В. Судаков). Эмоциональное возбуждение распространяется в нисходящем направлении из лимбических структур через соматическую, вегетативную нервную систему и через соответствующие биологически активные вещества и гормоны на скелетную мускулатуру, эндокринные железы и внутренние органы. Вследствие генерализованного распространения на периферические органы любая эмоция охватывает практически весь организм. Положительные эмоции, которые формируются при проведении ЛГ (выделение эндорфинов и энкефалинов) помогают нормализовать тонус ЦНС и приводят к уравновешиванию вегетативных, гормональных и гуморальных реакций в организме.
Рис. 2. Схема возникновения эмоционального состояния (А.В. Вальдман).
В результате сложной интегративной работы в ЦНС (коре больших полушарий, подкорковых центров, ретикулярную формацию ствола мозга и др.) формируется доминанта, которая на время проведения ЛГ перекрывает патологическую импульсацию, идущую от существующего дефекта и создает основу для следующей стадии. Следующая стадия это принятие решения, которая формируется из программирования результатов будущих событий, являющегося непременным атрибутом любого сложного движения, (акцептор результата действия), так и пути достижения будущего результата (эфферентный синтез). Эфферентный синтез заканчивается формированием общего эффекторного возбуждения, который включает в себя соматический, вегетативный и эндокринный компоненты. Соматическим компонентом служат разнообразные движения, которые используются для коррекции патологических процессов, по сути считающиеся целевыми функциями, – установка и поддержание позы, ориентировка на источник внешнего сигнала, перемещение тела в пространстве (локомоция), удержание частей тела в фиксированном положении, манипуляции (оперативные движения конечностями). Причем сами движения сопровождаются вегетативными и эндокринными реакциями. Существует сложная межсистемная регуляция физиологических функций – моторно-висцеральные и висцеромоторные связи. Теория моторно-висцеральных рефлексов, разработанная М.Р. Могендовичем, объясняет взаимосвязь мышечной деятельности и функционирования внутренних органов. Импульсы с рецепторов мышц, сухожилий и суставов поступают в ЦНС (кору больших полушарий, подкорковые центры, ретикулярную формацию ствола мозга) и через нее регулируют деятельность и трофику внутренних органов. Этот механизм дополняет гормонально-гуморальный компонент. Изменяя темп, скорость, амплитуду и другие параметры движения, используя статическую и динамическую нагрузку в ЛФК можно существенно изменять извращенные или ослабленные при заболеваниях и травмах реакции организма. При этом характер этих изменений четко программируется индивидуально подобранным комплексом упражнений. Характеристику эффектов, на которых базируется ЛФК, разработал В.К. Добровольский.
В результате ежедневной тренировки формируется результат действия ЛФК, при этом конечный результат складывается из каждодневно достигнутого результата и результатов, отдельных ФУ и отдельных элементов каждого упражнения. Проводится оценка этого результата, после чего включается одна из стадий поведения, названная П.К. Анохиным обратной афферентацией или внешняя обратная связь по А.С. Батуеву. Обратная афферентация используется для непрерывного контроля и коррекции выполняемого движения. Причем сенсорные раздражители так же могут выполнять корректирующую функцию. Было показано, что быстрые движения баллистического типа относительно независимы от сигналов обратной связи, а медленные движения в значительной мере зависят от их наличия (Н.Н. Данилова, А.Л. Крылова). Движения, базирующиеся на врожденных координациях, в меньшей степени требуют обратной корреляции от локомоторного аппарата, а движения, в основе которых лежит формирование координационных отношений, всецело зависят от соматической афферентации с двигательного аппарата (А.С. Батуев).
Таким образом, двигательный акт представляет сложную иерархическую систему, работающую на многих уровнях, причем на каждом уровне имеется своя ведущая афферентация и собственный тип регулируемых движений. Использование такой системы с лечебной целью позволяет программировать желаемый результат и добиваться долговременного улучшения здоровья.
Тонизирующее действие физических упражнений.
Любой патологический процесс приводит к снижению общего тонуса организма, что проявляется нарушением нейрогормональной регуляции, изменению гомеостаза, снижению процессов устойчивости, адаптации, подавлению психики больного. В тоже время, при назначении постельного режима уменьшается поток проприоцептивных раздражений, что приводит к снижению лабильности нервной системы на всех ее уровнях и угнетению интенсивности протекания вегетативных процессов и тонуса мышц.
При большой интенсивности импульсов, идущих от патологически измененных органов, в нервной системе создаются очаги застойного возбуждения или торможения, нарушается нормальное протекание процессов корковой нейродинамики и субординационные отношения между корой, ретикулярной формацией и подкоркой.
Тонизирующее действие ФУ выражается, прежде всего, в стимуляции моторно- висцеральных рефлексов. При этом повышается уровень протекания всех вегетативных процессов и активизируется их гуморальная регуляция. При соответствующем подборе упражнений происходит избирательное воздействие на моторно-висцеральные (сосудистые, кардиальные, респираторные и др.) рефлексы что, дает возможность повышать преимущественно тонус тех систем и органов, у которых он был снижен.
Очень существенно тонизирующее влияние ФУ на подкорку, ретикулярную формацию и кору мозга. Оно выражается, прежде всего, в активизации корковой динамики. При этом могут угнетаться очаги застойного возбуждения и нормализоваться измененная лабильность в отдельных участках коры головного мозга. Влияние ФУ возрастает при взаимодействии первой и второй сигнальных систем. В ходе процедуры ЛГ вторая сигнальная система «включается» при объяснении упражнений, командах или сигналах, подсчетах «про себя» и т. п.
Тонизирующее действие ФУ проявляется и в изменениях взаимодействия коры и подкорки: активизируется регулирующее влияние коры головного мозга на деятельность подкорки, снижается возможность конфликтов и нормализуется субординация между крой и подкоркой; при угнетении деятельности коры активизация оказывает на кору тонизирующее влияние.
Тонизирующее влияние ФУ содействует мобилизации защитных сил организма. Одним из проявлений его является повышение сопротивляемости организма. Клинические наблюдения указывают на значительно меньшее число осложнений у больных, занимавшихся ЛФК по сравнению с незанимавшимися.
Для целого ряда заболеваний повышение общего тонуса в острый период болезни не всегда желательно (гипертоническая болезнь, язвенная болезнь желудка, дискинезии, сопровождающиеся спазмом и др.). В таких случаях больным назначаются упражнения, которые снижают возбуждение и усиливают торможение в ЦНС (статические ДУ, упражнения на расслабление, в медленном темпе). По мере выздоровления больных в ЛГ применяют чередование упражнений, усиливающих процессы возбуждения с упражнениями, усиливающими процессы торможения, что способствует восстановлению нормальной подвижности нервных процессов.
Трофическое действие физических упражнений.
Трофика (греч. trophē питание) – совокупность процессов клеточного питания, обеспечивающих сохранение структуры и функции ткани или органа. Трофика внутренних органов обеспечивается прямой симпатической иннервацией и осуществляется посредством медиаторов (ацетилхолин, норадреналин), секретируемых нервными окончаниями. В осуществлении трофических влияний участвуют симпатоадреналовая и гипофизарноадреналовая гормональные системы. Трофика органов и тканей находится в прямой зависимости от динамики кровообращения: величины сердечного выброса и тонуса сосудов, расположенных перед микроциркуляторным руслом этого органа. На величину периферического кровообращения оказывают влияние разнообразные нервные, гуморальные и местные химические факторы (напряжение О2 и СО2, содержание ионов калия и АТФ и др.). Согласно теории П.К. Анохина, трофическая функция рассматривается в качестве составной части эфферентного синтеза, обеспечивающей необходимый уровень метаболизма для исполнительных механизмов, обеспечивающих полезный для организма приспособительный результат. С системных позиций становится понятным так называемое предстартовое состояние, т.е. резкое увеличение метаболизма эффекторов, например в скелетной мускулатуре, наступающее еще до воздействия рабочей нагрузки.
Оценивая трофическое состояние организма, органов, тканей и клеток, говорят об эйтрофии – оптимальном питании, т.е. о нормальном строении, физико-химических свойствах и функциях, способности к росту, развитию и дифференцировке тканей; гипертрофии – повышенном питании, выражающемся в увеличении массы и (или) количества определенной группы клеток, обычно с повышением их функции; гипотрофии пониженном питании, выражающемся в уменьшении массы или количества группы клеток и снижении функциональной активности (ее крайней степенью является атрофия), дистрофии – качественно измененном, неправильном питании, приводящем к патологическим изменениям в строении, физико-химических свойствах и функции клеток, тканей и органов, их росте, развитии и дифференцировке.
При любом заболевании происходит расстройство трофики – нарушение процессов клеточного питания, ответственных за сохранение структуры и функции ткани или органа. Мощным стимулятором восстановления нормальной трофики, поврежденных тканей и органов являются ФУ. Улучшение обмена веществ, связанное с повышение выброса адреналина при физической нагрузке стимулирует расход гликогена, жиров и АТФ, которые являются источником восстановления пластических процессов (построение и восстановление белков тканей). Трофическое действие выражается также в ускорении процессов регенерации, связанных с улучшением кровообращения, которое происходит под влиянием ФУ. Изменение сердечного выброса, тонуса сосудов, нормализация газового состава крови, стимуляция выработки гормонов приводит к оптимизации процессов восстановления за счет функционально активных клеток, а не соединительной ткани и рубцового перерождения. В улучшении трофики под воздействием ФУ немалую роль играет восстановление нормальных моторно-висцеральных рефлексов. Проприорецептивные импульсы стимулируют нервные центры и перестраивают функциональное состояние вегетативных центров, которые улучшают процессы питания и восстановления внутренних органов и ОДА. Под влиянием ФУ происходит предупреждение развития атрофий, вызванных гиподинамией и восстановление функции мышц, если атрофия уже развилась. Восстановление трофики обеспечивает такой уровень метаболизма, который позволит организму достигнуть единого необходимого приспособительного результата для восстановления здоровья или создания оптимальной компенсации. Если одноразовый результат не удовлетворяет потребности организма как системы, то многократно повторяемая процедура ЛГ позволяет совершенствовать этот результат и добиваться относительной устойчивости компенсаторных приспособлений, позволяющих добиваться уравновешивание организма с определенным дефектом во внешней среде.
Компенсаторное действие физических упражнений.
Компенсация представляет собой временное или постоянное замещение нарушенных функций, соответственно компенсаторные процессы проходят два этапа – срочной и долговременной компенсации. Так, при травматическом повреждении правой руки больной сразу пытается производить бытовые операции левой рукой. Эта срочная компенсация важна в экстремальных ситуациях, однако она заведомо неполноценна. В дальнейшем в результате тренировки ФУ и формирования в головном мозге системы новых структурно закрепленных связей развиваются навыки, обеспечивающие долговременную компенсацию – относительно совершенное выполнение левой рукой тех бытовых манипуляций, которые обычно выполняют правой.
В результате изучения компенсаторных процессов при нарушении двигательных функций и функций внутренних органов академик П.К. Анохин сформулировал несколько общих принципов, характеризующих процесс формирования функциональных систем, которые компенсируют дефект. Эти принципы могут быть применены к компенсаторным процессам при повреждении различных органов. Например, повреждение нижней конечности вызывает нарушение равновесия и ходьбы. Это влечет за собой изменение сигнализации от рецепторов вестибулярного аппарата, проприорецепторов мышц, рецепторов кожи конечностей и туловища, а также зрительных рецепторов (принцип сигнализации дефекта). В результате переработки этой информации в ЦНС функция определенных моторных центров и мышечных групп меняется таким образом, чтобы в той или иной мере восстановить равновесие и сохранить возможность передвижения, хотя и в измененном виде. По мере увеличения степени повреждения сигнализация о дефекте может нарастать, тогда в компенсаторные процессы вовлекаются новые области ЦНС и соответствующие им мышечные группы (принцип прогрессирующей мобилизации запасных компенсаторных механизмов). В дальнейшем, по мере эффективной компенсации или устранения самого повреждения, состав афферентного импульсного потока, поступающего в высшие отделы нервной системы, меняется. Соответственно выключаются определенные отделы функциональной системы, ранее участвовавшие в осуществлении компенсаторной деятельности, или новые компоненты (принцип обратной афферентации этапов восстановления нарушенных функций). Сохранение достаточно стабильного анатомического дефекта после регулярных занятий ФУ дает о себе знать определенной комбинацией афферентаций, поступающих в высшие отделы нервной системы, которые на этой основе обеспечат образование стабильной компенсации временных связей и оптимальную компенсацию, то есть минимальную хромоту при данном повреждении (принцип санкционированной афферентации). Длительная тренировка компенсаторных механизмов (ходьба на костылях, с помощью палочки, самостоятельно) может обеспечить достаточную компенсацию нарушенных или утраченных функций, однако на определенной стадии дальнейшее совершенствование сложных рефлекторных механизмов не приводит к существенному изменению, то есть наступает стабилизация компенсации (принцип относительной устойчивости компенсаторных приспособлений). В итоге формируется оптимальный в данном случае приспособительный результат, позволяющий адаптироваться к изменениям внешней и внутренней среды.