Автор: К. В. СУДАКОВ

Академик РАМН К. В. СУДАКОВ, директор Научно-исследовательского института нормальной физиологии им. П. К. Анохина РАМН

В одном из последних интервью "отец кибернетики" Н. Винер (1894 - 1964)сказал, что XXI в. будет не столетием техники и космических кораблей, а веком систем. Это означает: объекты и явления в окружающем нас мире станут изучать как целостность, состоящую из упорядоченных и иерархически взаимодействующих элементов. В рамках этого подхода выделяется разработанная выдающимся физиологом академиком П. К. Анохиным (1898 - 1974) теория функциональных систем, позволяющая всесторонне анализировать возрастающий поток информации в области биологии и физиологии, рассматривать многие происходящие в них частные процессы. Более того, она может стать основой для интенсивно создаваемой ныне мировым научным сообществом системной теории человеческого организма, которая во многом будет определять развитие медицины XXI в.

Согласно П. К. Анохину, главный фактор, который структурирует функциональные системы организмов и по мере необходимости перестраивает их, - полезный адаптивный приспособительный результат, т.е. удовлетворение потребностей, необходимых для продолжения жизнедеятельности. Это проявляется на самых разных уровнях организации жизни (метаболическом, организменном, социальном и т.д.). И на каждом из них формируются соответствующие функциональные системы. Последние представляют собой динамические самоорганизующиеся и саморегулирующиеся образования. Их компоненты взаимодействуют между собой и вместе способствуют достижению различных приспособительных результатов.

Эти положения П. К. Анохин сформулировал в начале 30-х годов, когда вместе с сотрудниками в г. Горьком (ныне - Нижний Новгород) проводил разнообразные любопытные операции на собаках, сшивая нервы разных функций. К примеру, нерв, регулирующий двигательную активность передней конечности, соединяли с ответственным за дыхание. В итоге появлялись химеры, у которых, в частности, лапка могла "дышать". Однако по прошествии пяти-шести месяцев жизненные функции собаки-инвалида нормализовывались. Происходило перепрофилирование, или, как тогда считали, "переучивание" нервных центров.

Анализируя полученные данные, П. К. Анохин высказал идею, что при построении физиологических функций организма определяющим является достижение полезного результата. Причем в этом процессе, доказал он (кстати, за 12 лет до соответствую-

стр. 14

щего открытия Н. Винера), ведущая роль принадлежит обратной афферентации*. И великий американец, посетив в начале 60-х годов кафедру нормальной физиологии 1-го Московского медицинского института им. И. М. Сеченова, где тогда работал П. К. Анохин, признал за ним приоритет в введении понятия обратной коммуникации применительно к живым организмам.

Из того, что в функциональных системах именно результат выступает главным фактором, вытекает их следующее свойство - самоорганизация. Что это означает? Если у организма нет той или иной потребности, он находится в состоянии "покоя" и состоит из хаотических неупорядоченных элементов. А когда она возникает, формируется мотивация. Под ее влиянием в мозгу происходит ряд трансформаций - прежде всего меняются свойства его нейронов. Они начинают взаимодействовать с теми раздражителями внешней среды, на которые раньше не реагировали. Скажем, "нейтральные" к вспышке света, акустическому воздействию и т.д. до возникновения мотивации вдруг начинают отвечать на них.

Но в мозгу происходят и более глубокие трансформации. Меняется химический состав нейронов, они приобретают способность по-разному реагировать на нейромедиаторы и нейропептиды. Подобное наблюдается и с периферическими рецепторами организма. Так, у голодных животных резко усиливается чувствительность рецепторов ротовой полости, а у испытывающих агрессию - мордочки. То есть элементы организма, в том числе и мозг, настраиваются на состояние, позволяющее им оптимальным образом удовлетворять лежащую в основе мотивации потребность. Затем все предпосылки складываются в некий набор, перед которым пока не стоят никакие задачи: ведь голод может только поднять животное на ноги, но не определяет последовательность его дальнейших действий. Во многом это определяет внешняя среда и, прежде всего цель, к которой надо стремиться. Как только она достигнута, в организме окончательно складывается функциональная система, нацеленная на получение результата. Характеристики мозга при этом специальным образом фиксируются. Вот почему при последующих возникновениях той же потребности и соответствующей ей мотивации сама система опережающе направляет субъектов (человека или животного) к цели. Такой закрепленный в нейронах мозга стереотип деятельности сохраняется всю жизнь, хотя иногда (при изменении параметров желаемых результатов) может перестраиваться.

Итак, функциональные системы все время находятся в динамике: состояние активности (стремление к удовлетворению той или иной потребности организма) сменяет этап ее торможения и даже частичного разрушения, когда нет мотивации. Но стоит последней проявиться, и деятельность системы вновь восста-

* Афферентный - передающий импульс от рабочих органов (желез, мышц) к нервному центру (прим. ред.).

стр. 15

Функциональная система по П. К. Анохину.

Центральная архитектоника функциональной системы.

наживается. Кстати, динамичность и цикличность ее работы описывается с помощью принципа квантования жизнедеятельности организмов.

Важный принцип построения функциональных систем - изоморфизм, заключающийся в том, что какого бы уровня они ни были (от метаболического до социального), имеют принципиально одинаковую архитектонику: нацеленность на полезный адаптивный приспособительный результат, его удержание с помощью обратной афферентации. Например, по одной и той же схеме регулируется и артериальное давление, и численность особей в популяции.

Вместе с тем те же системы умеют избирательно увеличивать число составляющих их элементов в зависимости от того, какую потребность надо удовлетворять. Это объясняется тем, что один и тот же нейрон способен участвовать в функционировании различных систем. Подобным же образом "действуют" и различные органы в организме. Скажем, почки непосредственно могут поддерживать и кровяное давление, и обеспечивать оборонительные и болевые реакции. Для достижения требуемого результата элементы организма должны взаимодействовать (речь идет не просто об их объединении, а о совместной работе).

В последнее время ученые нашего института приступили к изучению еще одного интересного свойства функциональных систем - так называемого голографического принципа организации их деятельности. Как известно, в маленьком фрагменте голограммы можно увидеть всю запечатленную в ней картину. Точно так же, как нами установлено в ходе экспериментов, определенные нейроны мозга животного, одержимого какой-либо потребностью (голод, жажда, страх), "фиксируют" ее и включаются в реализацию. Как уже говорилось, при этом возникает и возрастает мотивация, затухающая при удовлетворении. Значит, можно предположить, что функциональные системы работают по принципу га-

стр. 16

шения потребностей при их удовлетворении и стимуляции мотивации при их возникновении. При этом существует специальный аппарат (работающий с информацией), который оценивает степень достижения системой требуемого результата на данный момент времени.

Часто говорят: организм - это система. С точки зрения теории П. К. Анохина, данное определение неверно. И вот почему: целостный организм - совокупность множества функциональных систем разного уровня - от метаболического до психического и поведенческого. Причем их столько, сколько можно выделить полезных приспособительных результатов.

Как функциональные системы взаимодействуют между собой? Прежде всего, они подчиняются принципу иерархичности. Иными словами, в каждый промежуток времени деятельностью организма завладевает доминирующая* из них. Ее ведущую роль определяет результат, достижение которого в данный момент предпочтительнее организму. Все остальные потребности или затормаживаются, или используются для реализации главенствующей. И только после ее удовлетворения на арену могут выступать следующие, но из них на первый план опять же выдвигается наиболее значимая на данный момент времени. И все повторяется.

Второй принцип организации работы функциональных систем в организме - мультипараметрическое взаимодействие. Его суть: если одна из них меняет свои параметры, то начинается перестройка всех остальных, и в конечном счете между ними устанавливается новый уровень взаимодействия. Однако в условиях стресса, перенапряжения организма, когда человек при наличии сильной потребности лишен (хотя бы кратковременно) возможности ее удовлетворить, первым делом нарушаются информационные мультипараметрические взаимоотношения различных функциональных систем. Они начинают работать изолированно, что чревато нарушением механизма их саморегуляции и, соответственно, дисфункцией. Правда, на этом этапе положение можно исправить с помощью различных нелекарственных методов. Скажем, применяя массаж, акупунктуру, иглотерапию и др.

Наконец, третий принцип работы функциональных систем в организме - их последовательное взаимодействие. И результат деятельности одной из них может стать базой или импульсом для "включения" другой. По П. К. Анохину, это называется системогенезом.

Итак, любой живой организм представляет собой совокупность множества функциональных систем, тесно взаимодействующих друг с другом по рассмотренным выше принципам. Эта слаженная работа включает не только физико-химические процессы, но и психические, поведенческие и др., нацеленные на достижение полезного адаптивного приспособительного результата. Важнейшую роль в обеспечении этой гармонии принадлежит информационным потокам.

Записал И. А. ГОРЮНОВ.

Иллюстрации предоставлены автором.

* Принцип доминанты открыл русский физиолог, академик А. А. Ухтомский (1875 - 1942) (прим. ред.).

Постоянный адрес данной публикации: