Принцип обратной связи

Любое движение, вызванное афферентным раздражением, сопровождается возбуждением множества рецепторов — мышц, сухожилий, суставных сумок, от которых нервные импульсы поступают в центральную нервную систему. Если движение контролируется зрением, то к проприорецептивным импульсам добавляются зрительные сигналы. Если в результате двигательного акта возникает звук, то в центральную нервную систему поступают и слуховые сигналы. Афферентные импульсы, возникающие в рецепторах в результате любого поведенческого акта, называют вторичными афферентными импульсами, в отличие от первичных, то есть тех, которые вызвали данный поведенческий акт. Значение вторичных афферентных импульсов очень велико. Они непрерывно сигнализируют нервным центрам о состоянии двигательного аппарата, и в ответ на эти сигналы из ЦНС к мышцам поступают новые двигательные импульсы, включающие, изменяющие или выключающие следующую фазу движения в соответствии с результатом анализа поступившей в ЦНС новой информации о достигнутом в результате поведенческого акта эффекте. То есть вторичные афферентные импульсы в ЦНС участвуют в осуществлении функции, которая получила название обратной связи.

Обратные связи могут быть положительными и отрицательными. Положительными обратными связями называются те связи, при которых импульсы, приходящие в ЦНС, усиливают ту рефлекторную реакцию, благодаря которой они возникли. Почесывание загрязненного участка кожи — это оборонительная (защитная) рефлекторная реакция. Она будет продолжаться, принося грязнуле все более и более приятные ощущения, до тех пор, пока раздражающий объект не будет удален. При этом чем труднее удалить объект, тем энергичнее будет рефлекторная реакция. Давно известна шутка, что труднее всего остановиться в двух случаях — когда считаешь деньги и когда чешешься. Последнее имеет прямое отношение к теме. Пока положительный эффект не достигнут, импульсы, приходящие по обратным связям, будут сигнализировать центральной нервной системе о необходимости продолжения и (или) усиления рефлекторного акта. То же самое происходит при половом акте или при акте поглощения пищи голодным человеком. Разница состоит лишь в том, что при почесывании вторичные афферентные импульсы возникают только в рецепторах кожи, а при половом акте и при акте еды положительные обратные связи приходят почти от всех анализаторов — обонятельного, зрительного, слухового, тактильного и вкусового. После удовлетворения насущных потребностей вторичные афферентные импульсы, приходящие из тех же самых анализаторов, могут изменить свой знак, и реакция на недавно желанный объект может стать либо индифферентной, либо даже отрицательной.

Отрицательные обратные связи — это те связи, при которых вторичные афферентные импульсы угнетают рефлекторную реакцию. Неожиданная боль, возникающая при неосторожном прикосновении к горячему или острому предмету, мгновенно остановит целенаправленное движение на любом его этапе. В противном случае травма неизбежна. Жертва радикулита застывает, как правило, в той позе, в которой ее застигла болезнь. Остановить рефлекторный акт могут слуховые или зрительные сигналы, возникшие в результате этого акта. Первый же вопль ребенка, получившего от любящего родителя шлепок по мягкому месту, значительно ослабит, а то и отсрочит на неопределенное время последующую процедуру наказания. Сноп искр из неисправной электрической розетки не позволит ее владельцу завершить попытку включить в нее утюг.

Отсутствие или задержка обратной связи тоже могут служить сигналом центральной нервной системе о необходимости прекращения рефлекторного акта. Вспомним человека, возвращавшегося домой по темной, но хорошо знакомой ему аллее и попавшего ногой в неизвестно откуда взявшуюся рытвину. Отсутствие вторичных афферентных импульсов от рецепторов стопы, провалившейся в пустоту, и приход вторичной импульсации от проприорецепторов стопы, нагрузка на которую усилилась, сигнализировали ЦНС о необходимости прекращения акта ходьбы и включения целой системы двигательных актов, позволяющих сохранить равновесие.

Обратные связи играют исключительно важную роль в регуляции вегетативных функций: кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения. Примеров этому великое множество. Если человек входит в холодную воду, у него увеличивается частота сердечных сокращений. В жарком помещении — напротив, сердечные сокращения становятся реже, но сильнее. Намеренное снижение глубины дыхания в конечном итоге приведет к тому, что очередной вдох будет глубже обычного. Некачественная еда вызовет чувство тошноты, и борьба между актом глотания и актом рвоты закончится в конце концов в пользу последнего.

Чаще всего положительные и отрицательные обратные связи сосуществуют. Например, во время движения вторичные афферентные импульсы могут угнетать одни рефлекторные центры и одновременно усиливать работу других. Благодаря обратным связям между нервными центрами и исполнительными органами интенсивность возбуждения различных групп нейронов в нервных центрах и последовательность их включения в реакцию становятся строго согласованными, что способствует высокой координации движений и прочих рефлекторных реакций.