Взаємодія функціональних систем в організмі і сістемогенез. Принципи побудови

В цілому організмі взаємодія і сполучена діяльність різних функціональних систем також будується на основі декількох принципів.

Принцип ієрархії функціональних систем. Взаємодія окремих функціональних систем в цілому організмі і в популяції організовується нейрофизиологическим механізмом «поточного домінування»: в кожен даний момент часу діяльність організму визначає та чи інша функціональна система, що забезпечує задоволення потреби, головною на даний момент для виживання і максимальної адаптації до зовнішнього середовища. Механізм формування домінанти був відкритий А. А. Ухтомским. Стосовно кожної домінуючою функціональній системі всі інші системи відповідно до їх біологічної і соціальною значимістю вибудовують певну черговість їх реалізації (ієрархію), починаючи з молекулярного і закінчуючи организменного і соціально-громадським рівнем.

Після задоволення домінуючої потреби діяльність організму направляє наступна за значимістю соціальна або біологічна потреба, яка і формує наступну функціональну систему. Зміна домінуючої системи в процесі життєдіяльності відбувається постійно. Причому ієрархічна черговість може змінюватися в залежності від умов середовища або навіть від віку індивіда. Наприклад, загроза життю моментально гасить поведінкову харчову реакцію, а з віком поступово згасає інстинкт продовження роду. З принципу ієрархії функціональних систем послідовно випливає наступний принцип.

Принцип послідовної взаємодії функціональних систем. У нормальному організмі функціональні системи послідовно взаємодіють один з одним, утворюючи безперервний ланцюг функціональної діяльності, коли реалізація однієї системи послідовно змінюється реалізацією іншої системи. Послідовна ланцюг реалізацій різних функціональних систем спеціальними центрами нервової системи програмується і включається по випереджаючому механізму: кожен результат діяльності реалізованої функціональної системи на основі зворотного зв`язку нервової і гуморальної сигналізації оцінюється відповідними центрами управління, після чого і відбувається зміна реалізації іншої функціональної системи. Послідовна реалізація функціональних систем гомеостатичного ряду жорстко генетично зумовлена і запрограмована. Наприклад, послідовна зміна реалізації певних функціональних систем спостерігається в динаміці процесів дихання, виділення, кровообігу і т. Д.

Принцип системного квантування процесів життєдіяльності. Це ще один принцип динамічної організації функціональних систем в організмі. Всі процеси життєдіяльності, залишаючись єдиними і безперервними, як би послідовно расчленяются (квантуються) діяльністю функціональних систем на дискретні елементи, кожен з яких починається з потреби (мотивації) і закінчується її задоволенням (досягнення корисного для організму запрограмованого пристосувального результату). Наприклад, у складній функції організації руху послідовно квантуется згинання та розгинання кінцівки.

Принцип мультіпараметріческого взаємодії функціональних систем. Для більшості функціональних систем характерно многосвязной взаємодія: відхилення від оптимального рівня того чи іншого параметра ініціює реалізацію відразу декількох функціональних систем, а це призводить до парному зміни інших параметрів. Цей принцип взаємодії характерний практично для всіх функціональних систем гомеостатичного рівня. Саме він об`єднує всі системи в єдину функціональну систему гомеостазу. Наприклад, при зміні рН крові узгоджено можуть змінитися показники осмотичного, онкотического і навіть гідростатичного тиску крові.

Принцип багатозв`язного регулювання функціональних систем. Цей принцип означає, що саморегуляція (настройка параметрів реалізації) кожної функціональної системи відбувається з урахуванням інтегрального организменного корисного пристосувального результату. Взаємодія різних функціональних систем організовано таким чином, що їх спільна (синергічно) діяльність програмується на кінцевий результат в інтересах всього організму. Наприклад, підтримка теплового гомеостазу забезпечується цілим блоком різноспрямованих функціональних систем (теплопродукція - тепловіддача).

Всі наведені вище принципи організації динамічної взаємодії функціональних систем базуються на виборчому дозріванні функціональних систем і їх окремих ланок в процесі пре- і постнатального онтогенезу. Протягом всієї індивідуального життя живих організмів функціональні системи формуються самим ходом процесів життєдіяльності, які визначають послідовне формування, становлення, взаємодія і подальшу деструкцію тих чи інших функціональних систем. Процес послідовного і виборчого формування функціональних систем в організмі в пре- і постнатальному онтогенезі отримав назву «сістемогенез» (П. К. Анохін, 1935). Функціональні системи формуються не одночасно. Одні функціональні системи, особливо метаболічного і гомеостатического рівня, генетично детерміновані, інші складаються в міру формування і задоволення метаболічних і в першу чергу поведінкових потреб.

Сістемогенез функціональних систем йде одночасно за трьома напрямками (векторах), в чому проявляється загальний матеріалістичний принцип тривимірності будь-якого розвитку. Горизонтальний вектор розвитку передбачає організацію функціональної системи в межах одного структурного організаційного рівня. Так, послідовна молекулярна трансформація призвела до організації такої функціональної системи, як клітина. Подальша системна організація різнорідних клітин привела до формування більш широкої, але в той же час вже вертикально інтегрованої функціональної системи, такої як тканину.

Тут слід зазначити, що мова йде не про морфологічному визначенні тканини як сукупності однорідних клітин, а про функціональну систему, яка відома як структурно-функціональний елемент органу, що включає в себе міжклітинний простір, рецептор, посудину, паренхіматозні, стромальні (сполучнотканинний «скелет» тканини ), гуморальні, імунні та інші клітини. При подальшому розвитку процесу структурної і функціональної організації за двома векторами (горизонтальному і вертикальному) формуються функціональні системи ширшого властивості і більш високого ієрархічного рівня: орган - сукупність тканин з різними функціями і фізіологічна система - сукупність органів з різними функціями. Подальша структурна і функціональна організація призводить до формування організменних (сукупність фізіологічних систем) функціональних систем.

Третім вектором розвитку функціональної системи є вектор часу. Функціональні системи, що забезпечують основні фізіологічні потреби, поступово визрівали в процесі філогенезу живих організмів, що, власне, і становить суть процесу еволюції. До моменту народження ці системи (гомеостатические) в основному вже сформовані. Процес подальшої структурної і функціональної організації організму багато в чому генетично запрограмований і активується на початку онтогенезу. По суті, онтогенез і є формування в процесі життя окремого індивідуума набору функціональних систем.

Ряд функціональних систем (ходьба, мова, емоції) проходить своє становлення в період раннього дитинства. Функціональні системи психічного та особливо поведінкового рівня, як правило, складаються в міру розвитку організму і формування у нього суб`єктивних потреб. Значною мірою вони формуються в процесі індивідуального навчання і накопичення життєвого досвіду (наприклад, соціальні та професійні функції).

Сукупність складних, багатоступеневих і багатокомпонентних функціональних систем життєзабезпечення та життєдіяльності може складатися з різних підсистем. Число функціональних систем організму, що забезпечують різні аспекти життя організму, надзвичайно велике. Але, виходячи з цілей функціонального реабілітологіческого підходу і способу подальшого практичного використання, представляється доцільним запропонувати таку класифікацію функціональних систем організму:
- метаболічні (обмін білків, жирів, вуглеводів, вітамінів і мікроелементів, води і т. д.);
- гомеостатические (підтримання основних біологічних констант: Р, Р, АТ і т. д.);
- регуляції життєдіяльності (дихання, харчування, очищення, репродукція, організація внутрішнього середовища, руху і сенсорно-комунікативних зв`язків);
- соціально-професійні (виробнича, громадська діяльність людини).

Таким чином, в цілісному організмі в кожен даний момент часу спостерігається злагоджена взаємодія (інтеграцію по горизонталі і по вертикалі) різних функціональних систем на основі їх ієрархічного, багаторівневого, одночасного і послідовного взаємодії, що в кінцевому рахунку і визначає максимально пристосовану життєдіяльність до мінливих умов навколишнього середовища. Порушення цієї інтеграції веде до порушення життєвих функцій, захворювання і загибелі організму.

А.С. Медведєв