Строение и поведение рефлекторного механизма в ЦНС при адаптивной регуляции кризисных участков в общей физиологической системе организма

Внутренний мир живого организма – не статическая картина. Организм и его внутренняя среда, представляя собой сложную биологическую систему, действуют, общаются, творят, чувствуют, меняются. Органы внутренней среды организма постоянно вступают в контакт друг с другом, образовывая затейливый узор нашей жизни.

Физическое и психическое здоровье живого организма закладывается в чреве матери при рождении. И тем не менее в течении жизни у каждого человека не раз возникал вопрос – почему деятельность внутренних органов (сердечнососудистая система, пищеварительная система и др.) в организме у разных людей, казалось бы, живущих в одинаковых условиях, изменяется, а иногда и нарушается. Ответ, видимо, следует искать в управляющих системах организма. У здоровых людей они обеспечивают быстрое приспособление к любым изменениям в окружающей среде. При заболеваниях деятельность управляющих систем ослабляется, а нередко даже нарушается. Поэтому человеческий организм становится чувствительным к любым внешним изменениям. Проблемы приобретения заболеваний во многом остаются тайной. Но, всё же, ученые нашли ответы на некоторые вопросы.

Животные и человек, как правило, в своей жизни переживают альтернативные состояния, при которых развитие отдельных периодов болезненных состояний (повышенная восприимчивость к заболеваниям, сенсибилизация) в большинстве случаев может переходить в состояние выздоровления (состояние резистентности к заболеваниям). Эта их природная способность дает ключ к решению проблемы самосохранения, как способа существования организма в меняющихся условиях внешней среды. Чтобы сохранить защитную (адаптивную) функцию и целостность структуры, организм использует механизм собственной адаптивной стратегии, смысл которого заключается в организации меняющихся резервных реакций («климат здоровья») в различных звеньях общей физиологической системы. Установлено, что в возникновении, течении и исходе альтернативных состояний (заболевание и выздоровление) в организме, кроме иммунологических механизмов огромную роль играют нейрогенные, эндокринные и другие факторы организма. Исследования показали, что возникновение состояний сенсибилизации зависят не только от свойств факторов внутренней среды, но и от сложных функциональных превращений внутри их регуляторных разновидностей.

В большинстве случаев, когда говорят о единстве живого организма, обычно имеют в виду единство в строении тела: все тела построены из разных сортов структурных элементов, но имеют динамическое постоянство состава и свойств их внутренней среды. Однако, в этом проявляется только одна сторона единства организма. Не менее существенно и другое. Живой организм, как изолированная биологическая система, представляет собой многоуровневую систему общего физиологического образования, в которой регуляторная система совмещает функции всех составляющих её специализированных элементов (факторов). Адекватное согласованное взаимодействие всех функциональных систем организма в постоянно изменяющейся внешней среде – необходимое условие существования биосистемы.

Прежде чем разобраться со сложной жизнедеятельностью многоклеточного организма у животных и человека, следует рассмотреть упрощенную схему общего процесса жизнедеятельности у одноклеточных организмов. Клеточный организм имеет сложный состав из многих структурных образований. Общая схема строения клеточного организма подробно описана в специальной литературе. Несмотря на разнородный состав внутриклеточных элементов, клеточный организм представляет собой единую, функциональную систему. Единство расчленённости составных элементов клеточных организмов в процессе их жизнедеятельности базируется на адаптивном взаимодействии внутриклеточных структур. Регуляция функции клетки может осуществляться на генетическом и мембрано-клеточном уровне. Генетический аппарат через посредников (рибосомы), способом биологической трансляции, контролирует репродукцию количества и качества тех или иных ферментов и других биологических продуктов. Адаптивная активация генетического аппарата, в свою очередь, зависит от строго определенных условий физических и химических параметров окружающей его среды, допустимые изменения которой могут меняться в сравнительно узких пределах. Но чтобы внутриклеточное государство нормально развивалось и функционировало как единое целое, хромосомный «мозг» должен знать обо всём, что происходит во внутриклеточной и внешней среде, причем знать мгновенно. Динамическое равновесие внутриклеточной среды, способствующее адаптивному взаимодействию генетического аппарата с рибосомами, находится под контролем ненаследственной регуляторной внутриклеточной структуры, которая называется – клеточная мембрана. Основным свойством клеточной мембраны является энергетическая возбудимость, механизм которой основан на молекулярной перестройке её поверхности. Молекулярная перестройка клеточной мембраны приводит к изменению её проницаемости и появлению в ней ионных токов. Появление в клеточной мембране ионных токов приводит к возможности изменения в её организме количества энергии, которая является побудительной силой для неспецифической регуляции постоянства внутренней среды клетки, т. е. гомеостаза.

Превращениям различных связей сопутствует изменение количества и качества биологической энергии. Известно, что изменение биологической энергии на каждом этапе биологического процесса внутри клетки не протекает самопроизвольно, для этого необходимо их «активировать» источниками энергии из внешней среды. Источником активизации внутренней энергии организма является стимул внешней среды. Физиологическая активность клеточной мембраны в ответ на воздействие внешней среды меняется. Эти изменения носят защитно-приспособительный характер. Приспособительные механизмы мобилизуют резервные силы, переводя обменные и другие процессы на новые уровни, ритмы, режимы, которые являются прямым или оповестительным сигналом для продуктивной взаимосвязи между генетическим аппаратом и рибосомами. Деятельность клеточной мембраны также осуществляет контроль в специализированных структурах, не только синтез, но и распад веществ. Смысл энергетической деятельности клеточной мембраны в том, чтобы как можно лучше адаптировать (согласовывать) взаимодействие внутриклеточных структур к сохранению постоянства гомеостаза, т. е. здоровья. Известно, что гомеостаз – основа, непреложное условие существования клеточного организма в меняющихся условиях внешней среды. Любое количественное изменение гомеостаза в биологической системе клетки придает ей принципиально новое качество: в ней начинается процесс адаптации, направленный на возможность не только самоорганизации и самозащиты, но и саморазрушения. Чтобы организм равновесно поддерживал оптимальный режим саморегуляции, он должен приобрести хорошую приспособительную способность.

В процессе эволюционного развития многоклеточных организмов появились высокоорганизованные организмы – животные и человек, у которых появилась сложная система регуляторного контроля над жизнедеятельностью внутренней среды – адаптивная система. Адаптация – процесс приспособления строения и функции организма и их органов к условиям среды. Основным в теории адаптации является представление о конфликтном взаимодействии между организмом и внешней средой. Конфликтные разногласия между силами внешней среды и живого организма приводят к борьбе последнего за свое существование в окружающей среде. Возможные исходы конфликта приводят к ситуациям стабилизации или дестабилизации физиологического постоянства внутренней среды живого организма, т. е. – гомеостаза. В условиях такого конфликта энергетические силы регуляторных органов живого организма стремятся использовать резервные возможности специализированных структур своей внутренней среды, чтобы отстоять своё постоянство. Цель адаптации – сохранить биологическую индивидуальность живого организма. Сохранение биологической индивидуальности организма зависит и от деятельности системы органов неспецифической регуляции (кооперация клеточных мембран, ЦНС, эндокринных органов) и органов специфической регуляции (напр., фагоциты и др.). Специализация деятельности органов неспецифической регуляции – контроль гомеостаза, а органов специфической регуляции – иммунный контроль.

Кооперативная организация таких элементов, как клеточная мембрана, ЦНС и эндокринные органы образовала особую форму реагирования – неспецифическую, которая осуществляет срочные адаптивные реакции организма на любые изменения внешней и внутренней среды. Организмы животных и человека – наиболее сложная саморегулируемая биологическая система. Огромная система специализированных элементов (факторов) живого организма – это уже не количественно, а качественно новое образование. Система существует для того, чтобы обеспечить выживание организма в меняющихся условиях среды. Её возможности, мощность, эффективность выше, чем суммарные возможности составляющих её частей. Арифметика здесь работает иначе. Вступая во взаимодействие, кооперация специализированных структур «вскрывает резервы энергии», которые не проявляются вне взаимодействия. Важнейшей заслугой физиологической биологии следует считать установление системной, а не конгломеративной структуры организма. Системой управлять можно, конгломератом – нельзя. А практическая медицина стремится к управлению внутренней средой больного организма. В связи с этим, становится понятным значение системы саморегуляции. Оно несёт глубокий смысл для понимания глубинных процессов адаптации в живом организме.

Организм животных и человека, в сравнении с одноклеточными организмами, представляют собой несравнимо более сложную систему. Организм, также как и клетка, не только связан со средой, но и обособлен от неё. Поддержание «постоянства» своей среды связано с тем, что живой организм – саморегулирующая система. Живая система в процессе эволюции представляет собой объединение специализированных клеток, органов и тканей, организует мощный приспособительный аппарат – центральную нервную систему, целостность которой сохраняется благодаря взаимодействию частей. Нервная система характеризуется не только регуляцией обмена веществ и энергии, но и обменом информации в управляемых органах. Особенность сложной системы кибернетической саморегуляции организма – единство центрального и автономного управления. Саморегулирующая деятельность ЦНС, характерная для всех уровней управления живой системы, обеспечивается автономными механизмами, пока не возникают такие возмущения, которые требуют вмешательства центральных (резервных) механизмов управления.

Гомеостаз многие специалисты называют климатом здоровья.

Гомеостаз – основа существования живого организма. При гомеостазе показатели биологического, физического и химического составов организма сохраняются в строго определенных параметрах, в виде функций относительного постоянства здоровья. Оказывается в таких системах события меняющегося «климата здоровья» зависят не только от активности и специфики внешней причины, но и от деятельности и состояния самого регуляторного аппарата в ЦНС. Иными словами, как живая система, живое существо способно к сложному обмену информацией, как с внешней средой, так и внутри самого организма. Для функционирования информации в биологической системе необходима ещё энергия, которая поступает в систему из внешней среды и в результате обмена веществ. Это свойство обеспечивается системой саморегуляции, которая обладает способностью осуществлять адаптацию организма к внешней среде. Смысл адаптации состоит в том, чтобы как можно лучше согласовать деятельность организма человека и животных к существованию постоянно меняющихся внешних условий среды. Выживают не сильнейшие, выживают те, у кого наиболее выражены приспособительные способности к постоянно меняющимся условиям существования в окружающей среде. Цель процессов приспособления – сохранение постоянства внутренней среды организма, то есть здоровья.

Основным свойством живого организма является способность автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне показатели гомеостаза. При саморегуляции управляющие факторы не воздействуют на регулирующую систему извне, а возникают в ней самой. Рефлекторные механизмы саморегуляции весьма разнообразные. На организменном уровне в процессе адаптации участвуют наследственные (специфические) и ненаследственные (неспецифические) регуляторные механизмы, посредством которых у животных и человека устанавливаются и поддерживаются на определенном уровне показатели внутренней среды – температура, кровяное и осмотическое давления, уровень сахара крови и т. п. Понятие саморегуляции связано с системой адаптации (самонастраивающиеся, самоорганизующиеся, самообучающиеся), которая автоматически приспосабливаются к меняющимся внешним условиям.

В системе саморегуляции выделяют два блока – объект управления и управляющая система. Управляющая система состоит из нескольких устройств, которые контролируют наследственные (специфические) и ненаследственные (неспецифические) признаки живого организма. Саморегуляция деятельности ненаследственных признаков в живом организме обеспечивается структурами, ответственными за неспецифические (физиологические) изменения в организме.

Представление о природе структур неспецифического реагирования менялось по мере развития научных знаний о живом организме у животных и человека. До середины прошлого столетия нервные и эндокринные системы воспринимались как изолированные. Последующие исследования показали связь нервной и эндокринной систем. Это позволило объяснить некоторые стороны функционирования общей физиологической системы. Возникло новое понятие об особом состоянии организма, возникающем в чрезвычайно трудных условиях обитания во внешней среде. Это состояние назвали стрессом. В конце 20 в. (1990 г.) автором опубликована принципиально новая классификация саморегулирующей системы у животных и человека, в которой он выделил и объединил четыре эволюционных уровня биологических структур в единую систему неспецифического реагирования. Это – клеточная мембрана (внутриклеточный неспецифический регулятор), клетки нервной и эндокринной систем (клеточный уровень), ЦНС и эндокринные органы (высшие системные уровни неспецифической регуляции), межсистемное взаимодействие ЦНС с эндокринными органами. В 2004 г. автор ввел новый термин – неспецифическая форма адаптивного надзора (сокращенно НФАН). Система факторов НФАН осуществляет энергетическую связь между организмом и внешней средой. Как ни велико значение клеточных мембран и эндокринных органов, душой регуляторной адаптации является, конечно, ЦНС. Слагаясь из массы структурных элементов, ЦНС представляет собой единый рефлекторный механизм. Многоуровневое строение факторов системы неспецифического реагирования у высокоорганизованных животных и человека приобрело свойства высшей формы жизнедеятельности, обладающей огромным потенциалом (с резервными возможностями) физической и психической энергетик. Функциональные особенности каждого эволюционного вида факторов неспецифической регуляции подробно описано в специальной литературе. Деятельность рефлекторного механизма системы факторов неспецифической регуляции обеспечивает срочный ненаследственный контроль жизнеобеспечивания живого организма и направлена на прием, преобразование и распределение адаптивной информации, полученной от свойств раздражителей внешней среды. Это связано с тем, что объединенные свойства факторов неспецифического реагирования способны мгновенно реагировать на любые изменения внутри и вне организма и воздействовать меняющимся уровнем биоэнергетической информации на деятельность исполнительных факторов живой системы организма. Организуя таким образом эффект срочного физиологического ответа (субъективный – боль и объективный – сокращение мышц, секреция эпителиальных и железистых клеток и др.).