Биологические и функциональные системы

В 50−60-х годах канадский биолог Людвиг Берталанфи, используя математические и кибернетические подходы, разработал основные принципы деятельности биологических систем. Они включают:

• 1. Целостность, т. е. не сводимость свойств системы к простой сумме свойств ее частей. Т. е. невозможно описать свойства биологической системы через функции ее отдельных элементов (пример).
• 2. Структурность. Возможность объяснения функций системы через ее структуру (пример).
• 3. Иерархичность, подчиненность элементов системы друг другу сверху вниз. Т. е. вышележащие компоненты системы управляют нижележащими (пример).
• 4. Взаимосвязь системы и Среды (пример).

Однако Берталанфи не выявил самого главного системообразующего фактора. Поэтому основная роль в выявлении системных закономерностей, присущих живым организмам принадлежит академику П. К. Анохину. В физиологии давно существовало понятие физиологических систем. Это комплекс морфологически и функционально объединенных органов, имеющих общие механизмы регуляции и выполняющих однородные функции (пример). Однако П. К. Анохин установил, что в организме имеются и другие системы, Например обеспечивающие поддержание жизненно важных параметров организма. Он назвал их функциональными системами (ФУС). По П. К. Анохину ФУС это совокупность органов и тканей, которые обеспечивают достижение цели в определенном виде жизнедеятельности. Эта цель называется полезным приспособительным результатом (ППР). Им может быть какойлибо параметр внутренней среды, например температура тела, нормальное содержание кислорода в крови и т. д., результат поведения, удовлетворяющий биологическую, например пищевую потребность, результат социальной деятельности человека. Для врача важно понимание ФУС, обеспечивающих гомеостаз.

Именно ППР является тем фактором, который объединяет различные органы и системы организма в единое целое ФУС. Объединение органов в ФУС происходит не по морфологическому, а по функциональному признаку. Поэтому в ФУС могут входить органы и ткани из самых различных физиологических систем. Причем одни и те же органы могут входить сразу в несколько ФУС. Кроме того, в отличие от физиологических систем, ФУС могут быть как наследуемыми, так и формироваться в процессе индивидуальной жизни. Общая схема ФУС для поддержания параметров гомеостаза включает следующие элементы:

• 1. ППР
• 2. Рецепторы ППР
• 3. Афферентный путь
• 4. Нервный центр
• 5. Вегетативная регуляция
• 6. Гуморальная регуляция
• 7. Поведенческая регуляция
• 8. Метаболизм (рис.)

Если под влиянием каких-либо причин ППР выходит за границы физиологической нормы, возбуждаются рецепторы ППР. Нервные импульсы от них поступают в нервный центр, регулирующий данную функцию. От него они идут к исполнительным органам, обеспечивающим поддержание соответствующего параметра гомеостаза. Одновременно запускаются гуморальные механизмы регуляции. Когда несмотря на это ППР не приходит к исходному уровню, нервные импульсы от нервного центра начинают поступать в кору больших полушарий. В результате возбуждения ее нейронов включается внешнее звено саморегуляции организма, т. е. поведенческая регуляция. Это целенаправленное изменение поведения живого существа. В результате этих регулирующих воздействий ППР приходит к исходному уровню, т. е. физиологической норме. На ППР непосредственно влияет метаболизм. С другой стороны и сам ППР оказывает прямое воздействие на метаболические процессы. Примеры функционирования различных ФУС.