|
2. Функциональные системы организма
Впервые понятие системности в русской физиологии с целью исследования
жизнедеятельности целого организма и в приложении к процессам высшей нервной
деятельности ввел И. П. Павлов (1932): «...Человек есть, конечно система ...,
как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей
природы законам, но система в горизонте нашего научного видения, единственная по
высочайшему саморегулированию ... система в высочайшей степени
саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая...» [И. П.
Павлов, 1951]. Вместе с тем, с расширением знаний о механизмах поведенческого
акта, развитием и усовершенствованием методики исследований, с появлением новых
фактов, вступавших в противоречие с канонами рефлекторной теории, ограниченной
узкими рамками афферентно-эффекторных отношений, становилось все более ясно, что
условный рефлекс, объясняющий тот или иной поведенческий акт по декартовской
формуле «стимул-реакция» не может полностью объяснить приспособительный характер
поведения человека и животных. Согласно классическому рефлекторному принципу,
поведение заканчивается только действием, хотя важны не столько сами действия,
сколько их приспособительные результаты [П. К. Анохин, 1949; К. В. Судаков,
1987].
Интенсивный рост числа результатов различных исследований способен привести
исследователя к ощущению беспомощности перед половодьем аналитических фактов.
Очевидно, что только нахождение какого-то общего принципа может помочь
разобраться в логических связях между отдельными фактами и позволить на ином,
более высоком уровне проектировать новые исследования. Системный подход в науке
позволяет осмыслить то, чего нельзя понять при элементарном анализе накопленного
в исследованиях материала. Системность – тот ключ, который позволяет соединить
уровень целостного и уровень частного, аналитически полученного результата,
заполнить пропасть разделяющую эти уровни. Создание концепции функциональной
системы – серьезнейшая задача, решение которой позволяет сформулировать принцип
работы, находящийся, с одной стороны в области целостности, и носящий черты
интегративного целого, а с другой – в аналитической области. Функциональная
система позволяет осуществлять исследование в любом заданном участке целого с
помощью любых методов. Но эти исследования находятся в тесном единстве благодаря
функциональной системе, показывающей где и как ведутся данные исследования [П.
К. Анохин, 1978]. «…Только физиологический анализ на уровне функциональной
системы может охватить функцию целого организма в целостных актах без потери
физиологического уровня трактовки ее отдельных компонентов» [П. К. Анохин,
1968].
Отмечено множество попыток создания теории систем. Более того, коллективом
авторов из NASA было даже предложено выделить специальную науку о "биологических
системах" ["Biologikal Systems Science", 1971]. Потребность введения целостного
подхода при объяснении функций организма ощущалась большинством исследователей,
но решалась ими различным образом. Одними исследователями отрицалось наличие
чего-либо специфического в целостной организации и делалась попытка объяснить
ее, основываясь только на свойствах элементов целостных образований, что
характерно для механистического подхода в понимании целого. Другая группа ученых
допускала существование некоей неорганической силы, обладающей качеством
«одухотворения» и формирования организованного целого, в большей или меньшей
степени отстаивая виталистические позиции [П. К. Анохин, 1978].
При всеобщем понимании необходимости системного подхода в оценке целостных и
разрозненных функций живого организма («Главные проблемы биологии ... связаны с
системами и их организацией во времени и пространстве» - Н. Винер, 1964;
«...поиски «системы» как более высокого и общего для многих явлений принципа
функционирования могут дать значительно больше, чем только одни аналитические
методы при изучении частных процессов» - П. К. Анохин, 1978) до настоящего
времени нет единства в трактовке определения системности у различных авторов [В.
В. Парин, Р. М. Баевский, 1966; М. М. Хананашвили, 1978; О. С. Андрианов, 1983;
В. А. Шидловский, 1973, 1978, 1982; Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова, 1988; В. Н.
Платонов, 1988; и др.]. Более того, попытки соблюсти принципы системности
приобрели различные формы, среди которых выделены:
Количественно-кибернетический «системный» подход, рассматривающий
биологические системы с позиций теории управления и широко использующий
математическое моделирование физиологических функций в попытках выявления общих
закономерностей.
Иерархический «системный» (или «системно-структурный») подход,
рассматривающий процессы взаимодействия отдельных частей в организме в плане их
усложнения: от молекул - к клеткам, от клеток - к тканям, от тканей к органам и
т. д.
Анатомо-физиологический «системный» подход, отражающий объединение органов по
их физиологическим функциям: «сердечно-сосудистая система», «пищеварительная
система», «нервная система» и проч. [П. К. Анохин, 1978; К. В. Судаков, 1987].
Едва ли есть хоть одно направление в современной науке, где так или иначе не
употреблялся бы термин «система», имеющий, к тому же весьма древнее
происхождение. Вместе с тем, термин «система» в большинстве случаев
употребляется как характеристика чего-то собранного вместе, упорядоченного,
организованного, но при этом вне упоминания или даже «подразумевания» критерия,
по которому компоненты собраны, упорядочены организованы [П. К. Анохин, 1978]. В
качестве примера достаточно вспомнить широко распространенное употребление
учеными и практиками в медицине и физиологии словосочетаний «сердечно-сосудистая
система», «легочная система» и др., что принимается ими самими за доказательство
«системности» их образа мышления при анализе имеющегося фактологического
материала. Представление о системе, как о взаимодействующих компонентах и,
собственно, их взаимодействие «не может сформировать систему, поскольку анализ
истинных закономерностей функционирования с точки зрения функциональной системы
раскрывает скорее механизм «содействия» компонентов, чем их «взаимодействие»» и
«...система, при своем становлении приобретает собственные и специфические
принципы организации, не переводимые на принципы и свойства тех компонентов и
процессов, из которых формируются целостные системы» [П. К. Анохин, 1978].
Вместе с тем, «характерной чертой системного подхода является то, что в
исследовательской работе не может быть аналитического изучения какого-то
частичного объекта без точной идентификации этого частного в большой системе» и
«...одной из главных целей поисков системы является именно ее способность
объяснить и поставить на определенное место даже тот материал, который был
задуман и получен исследователем без всякого системного подхода» [П. К. Анохин,
1978].
Теория функциональной системы, была разработана П. К. Анохиным (1935) в
результате проводимых им исследований компенсаторных приспособлений нарушенных
функций организма. Как показали эти исследования, всякая компенсация нарушенных
функций может иметь место только при мобилизации значительного числа
физиологических компонентов, зачастую расположенных в различных отделах
центральной нервной системы и рабочей периферии, тем не менее всегда
функционально объединенных на основе получения конечного приспособительного
эффекта. Такое функциональное объединение различно локализованных структур и
процессов на основе получения конечного (приспособительного) эффекта и было
названо «функциональной системой» [П. К. Анохин, 1968]. При этом принцип
функциональной системы используется как единица саморегуляторных приспособлений
в многообразной деятельности целого организма. «Понятие функциональной системы
представляет собой прежде всего динамическое понятие, в котором акцент ставится
на законах формирования какого-либо функционального объединения, обязательно
заканчивающегося полезным приспособительным эффектом и включающего в себя
аппараты оценки этого эффекта» [П. К. Анохин, 1958]. Ядром функциональной
системы является приспособительный эффект, определяющий состав, перестройку
эфферентных возбуждений и неизбежное обратное афферентирование о результате
промежуточного или конечного приспособительного эффекта. Понятие функциональной
системы охватывает все стороны приспособительной деятельности целого организма,
а не только взаимодействия или какую-либо комбинацию нервных центров
(«констелляция нервных центров» – А. А. Ухтомский, 1966) [П. К. Анохин, 1958].
Согласно теории функциональных систем центральным системообразующим фактором
каждой функциональной системы является результат ее деятельности, определяющий в
целом для организма нормальные условия течения метаболических процессов [П. К.
Анохин, 1980]. Именно достаточность или недостаточность результата определяет
поведение системы: в случае его достаточности организм переходит на формирование
другой функциональной системы с другим полезным результатом, представляющим
собой следующий этап в универсальном континууме результатов. В случае
недостаточности полученного результата происходит стимулирование активирующих
механизмов, возникает активный подбор новых компонентов, создается перемена
степеней свободы действующих синаптических организаций и, наконец, после
нескольких «проб и ошибок» находится совершенно достаточный приспособительный
результат. Таким образом, системой можно назвать только комплекс таких
избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения
принимают характер взаимосодействия компонентов для получения конкретного
полезного результата [П. К. Анохин, 1978].
Были сформулированы основные признаки функциональной системы как
интегративного образования:
- Функциональная система является центрально-периферическим образованием,
становясь, таким образом, конкретным аппаратом саморегуляции. Она поддерживает
свое единство на основе циклической циркуляции от периферии к центрам и от
центров к периферии, хотя и не является «кольцом» в полном смысле этого слова.
- Существование любой функциональной системы непременно связано с получением
какого-либо четко очерченного приспособительного эффекта. Именно этот конечный
эффект определяет то или иное распределение возбуждений и активностей по
функциональной системе в целом.
Другим абсолютным признаком функциональной системы является наличие
рецепторных аппаратов, оценивающих результаты ее действия. Эти рецепторные
аппараты в одних случаях могут быть врожденными, в других это могут быть
обширные афферентные образования центральной нервной системы, воспринимающие
афферентную сигнализацию с периферии о результатах действия. Характерной чертой
такого афферентного аппарата является то, что он складывается до получения самих
результатов действия.
Каждый результат действия такой функциональной системы, формирует поток
обратных афферентаций, представляющих все важнейшие признаки (параметры)
полученных результатов. В том случае, когда при подборе наиболее эффективного
результата эта обратная афферентация закрепляет последнее наиболее эффективное
действие, она становится «санкционирующей афферентацией» [П. К. Анохин, 1935].
В поведенческом смысле функциональная система имеет ряд дополнительных широко
разветвленных аппаратов.
Жизненно важные функциональные системы, на основе которых строится
приспособительная деятельность новорожденных животных к характерным для них
экологическим факторам, обладают всеми указанными выше чертами и архитектурно
оказываются созревшими точно к моменту рождения. Из этого следует, что
объединение частей функциональной системы, (принцип консолидации) должно стать
функционально полноценным на каком-то сроке развития плода еще до момента
рождения [П. К. Анохин, 1968].
Согласно концепции П. К. Анохина (1958, 1968, 1975, 1980) обязательным
фактором, обеспечивающим выживание любого организма, является требование
полноценности жизненно важных функциональных систем уже к моменту его рождения.
Каждая из этих систем уже к моменту рождения должна непременно включать в себя
следующие, окончательно сформированные звенья: а) специфические рецепторные
аппараты, воспринимающие воздействия экологических факторов, б) проводниковые
аппараты, доставляющие периферическую информацию к центральной нервной системе,
в) центральные межнейрональные (синаптические) соотношения, определяющие
наиболее ответственный участок интегрирования полноценного акта, г) совокупность
периферических рабочих аппаратов с их нервными окончаниями (органные синапсы),
позволяющие получить рабочий эффект системы, д) совокупность афферентных
аппаратов, в сумме обеспечивающих обратную афферентацию о степени успешности
данного жизненно важного приспособительного действия новорожденного. Отсутствие
или тотальное нарушение функции любого из указанных звеньев приводит к нарушению
в деятельности жизненно важных функциональных систем и делает невозможным
дальнейшее существование организма.
Следует обратить внимание, что здесь П. К. Анохин (1968) делает акцент именно
на «жизненно важных функциональных системах» («целых» – еще одно их обозначение
автором теории), к которым он относит системы объединенные прежде всего по
признаку требования выживаемости индивида в Среде.
Функциональная система всегда гетерогенна. Конкретным механизмом
взаимодействия компонентов любой функциональной системы является освобождение их
от избыточных степеней свободы, не нужных для получения данного конкретного
результата, и, наоборот, сохранение всех тех степеней свободы, которые
способствуют получению результата. В свою очередь, результат через характерные
для него параметры и благодаря системе обратной афферентации имеет возможность
реорганизовать систему, создавая такую форму взаимодействия между ее
компонентами, которая является наиболее благоприятной для получения именно
запрограммированного результата. Смысл системного подхода состоит в том, что
элемент или компонент функционирования не должен пониматься как самостоятельное
и независимое образование, он должен пониматься как элемент, чьи оставшиеся
степени свободы подчинены общему плану функционирования системы, направляемому
получением полезного результата. Таким образом, результат является неотъемлемым
и решающим компонентом системы, создающим упорядоченное взаимодействие между
всеми другими ее компонентами.
Все ранее известные формулировки систем построены на принципе взаимодействия
множества компонентов. Вместе с тем элементарные расчеты показывают, что простое
взаимодействие огромного числа компонентов например человеческого организма
ведет к бесконечно огромному числу степеней их свободы. Даже оценивая только
число степеней свобод основных компонентов центральной нервной системы, но,
принимая при этом во внимание наличие по крайней мере пяти возможных изменений в
градации состояний нейрона [T. Bullock, 1958], можно получить совершенно
фантастическую цифру с числом нулей на ленте длиной более 9 км [П. К. Анохин,
1978]. То есть простое взаимодействие компонентов реально не является фактором,
объединяющим их в систему. Именно поэтому в большинство формулировок систем
входит термин «упорядочение». Однако, вводя этот термин, необходимо понять, что
же «упорядочивает» «взаимодействие» компонентов системы, что объединяет эти
компоненты в систему, что является системообразующим фактором. П. К. Анохин
(1935, 1958, 1968, 1978, 1980 и др.) считает, что «таким упорядочивающим
фактором является результат деятельности системы». Согласно предложенной им
концепции только результат деятельности системы может через обратную связь (афферентацию)
воздействовать на систему, перебирая при этом все степени свободы и оставляя
только те, которые содействуют получению результата. «Традиция избегать
результат действия как самостоятельную физиологическую категорию не случайна.
Она отражает традиции рефлекторной теории, которая заканчивает «рефлекторную
дугу» только действием, не вводя в поле зрения и не интерпретируя результат
этого действия» [П. К. Анохин, 1958]. «Смешение причины с основанием и смешение
действия с результатами распространено и в нашей собственно повседневной речи»
[M. Bunge, 1964]. «Фактически физиология не только не сделала результаты
действия предметом научно объективного анализа, но и всю терминологию,
выработанную почти на протяжении 300 лет, построила на концепции дугообразного
характера течения приспособительных реакций («рефлекторная дуга»)» [П. К.
Анохин, 1968]. Но «результат господствует над системой, и над всем формированием
системы доминирует влияние результата. Результат имеет императивное влияние на
систему: если он недостаточен, то немедленно эта информация о недостаточности
результата перестраивает всю систему, перебирает все степени свободы, и в конце
концов каждый элемент вступает в работу теми своими степенями свободы, которые
способствуют получению результата» [П. К. Анохин, 1978].
«Поведение» системы определяется прежде всего ее удовлетворенностью или
неудовлетворенностью полученным результатом. В случае удовлетворенности системы
полученным результатом, организм «переходит на формирование другой
функциональной системы, с другим результатом, представляющим собой следующий
этап в универсальном непрерывном континууме результатов» [П. К. Анохин, 1978].
Неудовлетворенность системы результатом стимулирует ее активность в поиске и
подборе новых компонентов (на основе перемены степеней свободы действующих
синаптических организаций – важнейшего звена функциональной системы) и
достижении достаточного приспособительного результата. Более того, одним из
главнейших качеств биологической самоорганизующейся системы состоит в том, что
система в процессе достижения окончательного результата непрерывно и активно
производит перебор степеней свободы множества компонентов, часто даже в
микроинтервалах времени, чтобы включить те из них, которые приближают организм к
получению конкретного запрограммированного результата. Получение системой
конкретного результата на основе степени содействия ее компонентов определяет
упорядоченность во взаимодействии множества компонентов системы, а,
следовательно, любой компонент может быть задействован и войти в систему только
в том случае, если он вносит свою долю содействия в получение
запрограммированного результата. В соответствии с этим, в отношении компонентов,
входящих в систему, более пригоден термин «взаимосодействие» [П. К.
Анохин, 1958, 1968 и др.], отражающий подлинную кооперацию компонентов
множества отобранных ею для получения конкретного результата. «Системой можно
назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых
взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов
для получения фокусированного полезного результата» [П. К. Анохин, 1978].
Именно потому, что в рассматриваемой концепции результат оказывает
центральное организующее влияние на все этапы формирования системы, а сам
результат ее функционирования является по сути функциональным феноменом, вся
архитектура системы была названа функциональной системой [П. К. Анохин, 1978].
Функциональная система всегда «стремится» получить запрограммированный
результат и ради получения этого результата может пойти на самые большие
возмущения во взаимодействиях своих компонентов и поскольку организм живет в
среде непрерывного получения результата, в подлинном континууме результатов, то
после достижения определенного фазного результата начинается его «беспокойство»
по поводу последующего результата [П. К. Анохин, 1978].
Оценивая роль результата, как системообразующего фактора следует иметь в виду
следующее:
Если деятельность системы заканчивается полезным в каком-то отношении
результатом, то «взаимодействие» компонентов данной системы всегда будет
протекать по типу их взаимосодействия, направленного на получение результата.
Взаимосодействие компонентов системы достигается тем, что каждый их
них под влиянием афферентного синтеза или обратной афферентации освобождается от
избыточных степеней свободы и объединяется с другими компонентами только на
основе тех степеней свободы, которые вместе содействуют получению надежного
конечного результата.
Включение результата в функциональную систему исключает необходимость
применять как несовершенные формулировки самой системы, так и многие другие
(«управляющая система», «управляющий объект», «биоуправление» и др.) [П. К.
Анохин, 1978].
Теория функциональных систем включает приспособительный результат
функционирования системы как ее органическую часть. Функциональная система,
строящаяся на основании результата ее деятельности, кроме всего прочего,
благодаря наличию совершенно определенной операциональной рабочей архитектонике
со специфическим механизмом и специфическими свойствами (которая и допускает
постановку вопроса в аналитическом плане), позволяет избежать «скачков» от
целого прямо к аналитической детали. Важным следствием включения результата в
систему в качестве решающего операционального фактора является то, что сразу же
становятся понятными механизмы освобождения компонентов системы от избыточных
степеней свободы. Кроме того, в данном случае «введение физиологических
детерминистических понятий сняло видимость телеологичности целого. Целое – это
есть нечто, запрограммированное в конкретных афферентных параметрах будущего
результата» [П. К. Анохин, 1978]. И крайне важным является момент отмеченный П.
К. Анохиным (1968): «результаты действия только тогда станут реальным фактом,
допускающим их научный анализ, если в каждом отдельном случае будут перечислены
максимально полно все те параметры результатов, которые вместе и определяют
афферентную информацию о полученных результатах».
http://www.medlinks.ru/sections.php?op=viewarticle&artid=1357
|
