Manualul evidențiază conceptul modern și fundamentele teoretice și metodologice ale ecologiei medicale - cea mai importantă secțiune în dezvoltare rapidă a ecologiei umane. Sunt date caracteristicile medicale și ecologice ale atmosferei, hidrosferei, litosferei. Este dată clasificarea principalilor factori de risc ecologic ai mediului. Sunt luate în considerare principalele probleme medico-ecologice ale interacțiunii umane cu mediul multifactorial, modelele de răspuns a organismului la influențele mediului extern.

Manualul este destinat studenților la medicină.

Carte:

... un organism fără Mediul extern susținerea existenței sale este imposibilă.

I. M. Sechenov

Condiția dezvoltării organismelor vii este interacțiunea lor cu mediul. Sistemele deschise sunt considerate sisteme care pot face schimb de energie, materie și informații cu corpurile înconjurătoare. Un sistem deschis este întotdeauna dinamic: este în continuă schimbare și, în mod natural, el însuși este supus schimbării. Datorită complexității acestor sisteme, în ele sunt posibile procese de autoorganizare, care servesc drept început al apariției unor structuri calitativ noi și mai complexe în dezvoltarea sa.

Ontogeneza corpului uman este un proces necontenit de mișcare constantă care vizează menținerea caracteristicilor cantitative și calitative în corpul uman. Mai mult, pentru auto-reînnoirea în continuare și menținerea echilibrului dinamic al organismului, sunt necesare substanțe suplimentare, energie și informații, pe care le poate primi doar atunci când interacționează cu mediul extern. Explorarea corpului ca sistem deschis, este necesar să o luăm în considerare într-o manieră holistică, pentru a stabili interacțiunea părților sau elementelor sale constitutive în agregat.

În medicină, influențată istoric de Stiintele Naturii, și cel mai important - studii anatomice, în ciuda celor proclamate (începând cu lucrările fundamentale ale lui S.G. Zybelin, M.Ya. Mudrov, E.O. organism, gândirea organelor s-a dezvoltat.

Orice manual modern despre cele mai importante discipline fundamentale, cum ar fi, de exemplu, anatomia, fiziologia, histologia și altele, este construit pe principiul organului. Patologia organelor este, plămâni, ficat, tractul gastrointestinal, rinichi, creier etc., împărțite în specialități de organe. Patogenia, diagnosticul și tratamentul sunt direct legate de funcția organelor specifice, iar viziunea profesională a medicului, de regulă, este îndreptată în principal către organele bolnave (Sudakov K.V., 1999).

PK Anokhin a formulat o nouă abordare pentru înțelegerea funcțiilor întregului organism. În locul fiziologiei clasice a organelor, urmând în mod tradițional principiile anatomice, teoria sisteme functionale proclamă organizarea sistemică a funcţiilor umane de la nivel molecular până la nivel social.

Sisteme funcționale(conform: Anokhin PK) - organizații dinamice central-periferice auto-organizate și autoreglabile, unite prin reglementări nervoase și umorale, toate componentele cărora contribuie la furnizarea de diferite rezultate adaptative care sunt utile pentru sistemele funcționale în sine și pentru organismul în ansamblu, satisfacându-i nevoile.

Teoria sistemelor funcționale, astfel, schimbă radical ideile predominante despre structura corpului uman și funcțiile sale. În loc de conceptul unei persoane ca un set de organe conectate prin reglarea nervoasă și umorală, această teorie consideră corpul uman ca un set de multe sisteme funcționale care interacționează la diferite niveluri de organizare, fiecare dintre acestea combinând selectiv diferite organe și țesuturi, precum și obiectele realității înconjurătoare, asigură realizarea unor rezultate adaptative utile organismului, care determină în cele din urmă stabilitatea proceselor metabolice.

Din același punct de vedere, adaptarea umană este definită ca fiind capacitatea sistemelor sale funcționale de a asigura obținerea unor rezultate semnificative.

Analiza mecanismelor de autoreglare a constantelor vitale ale organismului (tensiunea arterială, tensiunea de dioxid de carbon și oxigen în sângele arterial, temperatura internă, presiunea osmotică a plasmei sanguine, stabilizarea centrului de greutate în zona de sprijin etc.) arată că se foloseşte un aparat de autoreglare funcţional).

„Toate sistemele funcționale, indiferent de nivelul lor de organizare și de numărul componentelor lor constitutive, au în esență aceeași arhitectură funcțională, în care rezultatul este factorul dominant care stabilizează organizarea sistemelor” (Anokhin P.K., 1971).

Orez. 1. Schema mecanismelor de autoreglare ale sistemului funcțional (conform: Anokhin P.K.):

1 - stimul de pornire (iritare); 2 - aferente situaţionale; 3 - memorie; 4 - motivația dominantă; 5 - sinteza aferenta; 6 - luarea deciziilor; 7 - un acceptor al rezultatului unei acțiuni; 8 - program de actiune; 9 - excitații eferente; 10 - acțiune; 11 - rezultatul acțiunii; 12 - parametrii de rezultat; 13 - aferentatie inversa

Mecanismele nodale care stau la baza structurii unui act comportamental de orice grad de complexitate includ: sinteza aferenta; etapa de luare a deciziei; formarea unui acceptor al rezultatului unei acțiuni; formarea actiunii in sine (sinteza eferenta); acțiune multicomponentă; atingerea rezultatului; aferente inversă despre parametrii rezultatului obținut și compararea acestuia cu modelul format anterior al rezultatului în acceptorul rezultatului acțiunii (Fig. 1).

Unele sisteme funcționale, prin activitatea lor de autoreglare, determină stabilitatea diverșilor indicatori ai mediului intern - homeostazia, altele - adaptarea organismelor vii la mediul lor.

În cursul filo- și ontogenezei, sistemele funcționale au fost constant îmbunătățite. Mai mult, sistemele vechi nu au fost eliminate prin sisteme și mecanisme de control noi și îmbunătățite; din punct de vedere evolutiv, mecanismele de adaptare timpurie au fost păstrate și au intrat în anumite interacțiuni atât cu mecanismele mai vechi, cât și cu cele mai noi.

Teoria sistemelor funcționale(Anokhin P.K., Sudakov K.V.) distinge patru tipuri de sisteme: morfofuncțional, homeostatic, neurodinamic, psihofiziologic.

Morfofuncțional sistemele sunt asociate cu activitățile anumitor funcții. Acestea includ sistemul musculo-scheletic, cardiovascular, respirator, endocrin, sisteme nervoase, celule, organite, molecule. Într-un cuvânt, tot ceea ce îndeplinește orice funcție.

Sisteme funcționale homeostatice includ formațiuni subcorticale, sisteme nervoase autonome și alte sisteme ale corpului. Rolul principal al acestui sistem este de a menține constanta mediului intern al corpului. Sistemele homeostatice interacționează îndeaproape cu sistemele morfofuncționale, care se încadrează în ele ca elemente separate.

Sisteme neurodinamice ca element structural conducător au cortexul cerebral și anume primul sistem de semnalizare. În cadrul acestui sistem, aparatul emoțiilor se formează ca un mecanism de optimizare a funcțiilor corpului și a comportamentului în condițiile de interacțiune dintre corp și mediu. Dezvoltarea cortexului a extins dramatic capacitățile de adaptare ale organismului, subordonându-și funcțiile autonome. Sistemele neurodinamice includ elemente ale sistemelor homeostatice și morfofuncționale.

Sisteme funcționale psihofiziologice La fel ca și cele neurodinamice, cortexul cerebral are elementul structural principal, totuși acele părți ale acestuia care sunt conectate cu cel de-al doilea sistem de semnalizare. Al doilea sistem de semnalizare a îmbunătățit mecanismele de comportament adaptativ datorită formării forme sociale adaptare. Sistemele funcționale psihofiziologice își realizează activitatea prin sistemul nervos autonom și prin emoții, baza morfologica care sunt formațiuni subcorticale (sistemul limbic, talamus, hipotalamus și altele). Acestea includ elemente de arhitectură structurală a sistemelor neurodinamice, homeostatice și morfofuncționale.

Compensarea poate fi efectuată de un singur sistem, în raport cu care acest factor este cel mai specific. Dacă capacitățile unui anumit sistem se dovedesc a fi limitate, alte sisteme sunt conectate.

Unele sisteme funcționale sunt determinate genetic, altele se formează în viața individuală în procesul de interacțiune a organismului cu diverși factori ai mediului intern și extern, adică pe baza învățării. Desigur, oamenii, ca ființe vii cele mai perfecte, au cele mai complexe și perfecte sisteme funcționale. Este posibil să înțelegem interacțiunile lor ținând cont de ideile despre nivelurile structurale ale organizării biosistemelor.

Nivelurile de organizare a sistemelor funcționale (Sudakov K.V., 1999): metabolic, homeostatic, comportamental, mental, social.

Pe metabolic nivelul sistemelor funcționale determină realizarea etapelor finale ale reacțiilor chimice în țesuturile corpului. Când apar anumite produse, reacțiile chimice pe principiul autoreglării se opresc sau, dimpotrivă, sunt activate. Un exemplu tipic de sistem funcțional de nivel metabolic este procesul de retroinhibire.

Pe homeostatic la nivel, numeroase sisteme funcționale care combină mecanismele nervoase și umorale, pe principiul autoreglării, asigură un nivel optim al celor mai importanți indicatori ai mediului intern al organismului, precum masa sanguină, tensiunea arterială, temperatura, pH-ul, osmotica. presiunea, nivelul gazelor, nutrienții etc.

Pe comportamental la nivel biologic, sistemele funcționale determină obținerea de rezultate importante din punct de vedere biologic de către o persoană - factori speciali de mediu care îi satisfac nevoile metabolice principale de apă, nutrienți, protecție împotriva diferitelor influențe dăunătoare și în îndepărtarea deșeurilor nocive din organism; activitate sexuală etc.

Sisteme funcționale mental activitățile umane se bazează pe baza informațională a reflectării ideale a unei persoane a diverselor sale stări emoționaleși proprietățile obiectelor lumii înconjurătoare cu ajutorul simbolurilor lingvistice și a proceselor de gândire. Rezultatele sistemelor funcționale ale activității mentale sunt reprezentate de reflectarea în mintea unei persoane a experiențelor sale subiective, a celor mai importante concepte, a ideilor abstracte despre obiectele externe și relațiile lor, instrucțiuni, cunoștințe etc.

Pe social nivel, diverse sisteme funcționale determină obținerea unor rezultate semnificative din punct de vedere social de către indivizi sau grupurile acestora în domeniul educațional și activitati de productie, în crearea unui produs social, în protecția mediului, în măsuri de protejare a Patriei, în activități spirituale, în comunicarea cu obiecte de cultură, artă etc. (Anokhin P.K., Sudakov K.V.).

Interacțiunea sistemelor funcționale din organism se realizează pe baza principiilor dominației ierarhice, interacțiunii multiparametrice și secvențiale, genezei sistemului și cuantizării sistemului proceselor vitale.

Dominanța ierarhică a sistemelor funcționale... Întotdeauna unul dintre parametrii nevoilor generale ale organismului acționează ca unul conducător, dominant, fiind cel mai semnificativ pentru supraviețuire, prelungirea genului sau pentru adaptarea unei persoane în mediul extern și, mai ales, social, formând un sistem functional dominant. În același timp, toate celelalte sisteme funcționale sunt fie inhibate, fie prin activitățile lor eficiente contribuie la activitățile sistemului dominant. În raport cu fiecare sistem funcțional dominant, sistemele subdominante în conformitate cu semnificația lor biologică și semnificația pentru activități sociale o persoană, de la nivel molecular până la nivel organismic și social, sunt aranjate într-o anumită ordine ierarhică. Relațiile ierarhice ale sistemelor funcționale din organism se bazează pe rezultatele activităților lor.

Interacțiune multiparametrică... Principiul interacțiunii multiparametrice se manifestă în mod deosebit în mod clar în activitatea sistemelor funcționale de la nivel homeostatic, în care o modificare a unui indicator al mediului intern, reprezentând rezultatul activității oricărui sistem funcțional, afectează imediat rezultatele activității. a altor sisteme funcționale conexe. Principiul interacțiunii multiparametrice este dezvăluit clar, de exemplu, în activitatea sistemului funcțional, care determină nivelul indicatorilor de gaz în organism.

Interacțiunea secvențială a sistemelor funcționale.În corpul uman, activitatea diferitelor sisteme funcționale este conectată în mod constant între ele în timp, atunci când rezultatul activității unui sistem funcțional formează secvențial o altă nevoie și sistemul funcțional corespunzător.

Principiul interacțiunii secvențiale a diferitelor sisteme funcționale din corpul uman se manifestă în mod clar în continuum-ul proceselor de circulație a sângelui, digestie, respirație, excreție etc.

Un tip special de interacțiune secvențială a sistemelor funcționale în timp este reprezentat de procesele de geneza sistemelor.

PK Anokhin a definit geneza sistemului ca maturarea selectivă a sistemelor funcționale și a părților lor individuale în procesele de ontogeneză pre și postnatală.

Continuul vieții fiecărei persoane pe diferite niveluri organizarea, datorită interacțiunii secvențiale a sistemelor funcționale, este subdivizată în separate, discrete „Cuante de sistem”... Fiecare „cuantum de sistem” separat al vieții include apariția unei anumite nevoi biologice sau sociale, formarea unei motivații dominante la nivelul creierului și, prin obținerea unor rezultate intermediare și finale, se încheie cu satisfacerea nevoii. În același timp, evaluarea diferiților parametri ai rezultatelor intermediare și finale ale activității este efectuată în mod constant cu ajutorul aferentării inverse provenite de la diferite organe de simț și receptori ai corpului către aparatul pentru prezicerea rezultatului necesar - acceptorul rezultat al acțiunii.

După natura organizației, se poate distinge cuantificarea secvențială, ierarhică și mixtă a proceselor vieții (Sudakov K.V., 1997).

Începând cu lucrările remarcabile ale biologului canadian L. von Bertalanffy, o abordare sistematică este din ce în ce mai introdusă în biologie și medicină.

Înţelegere caracteristici funcționale construirea unui organism întreg este necesară în primul rând pentru un medic care diagnostichează și tratează o persoană bolnavă. Realitatea modernă necesită urgent o asociere strânsă a specialiștilor din diverse domenii pentru a rezolva mari probleme teoretice și practice.

Mecanismele fiziologice ale unei persoane sunt deja incapabile să facă față sarcinilor enorme ale activităților moderne de producție și condițiilor de viață. În prezența unui număr mare de feedback-uri de la diverși parametri ai activității mașinilor, practic nu există niciun control asupra funcțiilor fiziologice ale oamenilor care lucrează la aceste mașini.

Situația este agravată de transformările socio-politice din multe țări ale lumii, inclusiv Rusia, precum și de problemele de mediu din multe părți ale lumii.

Teoria sistemului funcțional a deschis noi perspective pentru diagnosticarea precoce a încălcărilor funcțiilor fiziologice ale unei persoane în condiții de activitate de producție reală, în special în condiții de muncă intensă a producției moderne (Sudakov K.V.).

Orice boala, fie ea somatica sau psihica, este o manifestare a adaptarii organismului (personalitatii) in conditiile schimbatoare ale mediului extern si intern. Adaptarea se realizează în funcție de o serie de factori, variind de la caracteristicile biologice, sociale și psihologice ale organismului bolnav, terminând cu caracteristicile factorului patogen, condițiile mediului în care apare acest efect, durata și intensitatea efectul etc. și afectează multe niveluri, sisteme, organizații morfofuncționale. Adică, boala se manifestă ca un sistem pe mai multe niveluri (Sukiasyan S.G., 2005).

În acest sens, evaluarea diferiților indicatori ai activității organismului în condiții patologice ar trebui să țină cont de integrarea sistemică a funcțiilor fiziologice.

Pentru fiecare boală, în primul rând, este necesar să se determine: ce sisteme funcționale au fost afectate de procesul patologic și încălcarea a căror activitate o agravează; activitatea a cărei sisteme funcționale are o orientare compensatorie (Sudakov K.V.).

O creștere persistentă a tensiunii arteriale, de exemplu, poate fi asociată cu tulburări în diferite părți ale sistemului funcțional care determină nivelul optim al tensiunii arteriale în organism: aparatul baroreceptor, mecanismele emotiogenice și vasomotorii centrale, reglarea vasculară periferică sau hormonală, etc. În același timp, modifică activitatea altor sisteme funcționale conexe de excreție, echilibrul apă-sare, menținerea temperaturii corpului etc.

În timpul prelevării chirurgicale a unui organ, pe baza ideii că aceleași organe din diferite părți ale metabolismului lor participă la activitatea diferitelor sisteme funcționale, este în primul rând necesar să se determine ce sisteme funcționale și în ce măsură au fost afectate de operație chirurgicală, care mecanisme compensatorii în același timp, ele continuă să asigure funcțiile fiziologice de conducere ale organismului, care rezultate adaptative utile ale activității organismului sunt păstrate și care sunt perturbate și, de asemenea, ce aspecte ale homeostaziei sau comportamentului au a afecta?

Din punct de vedere sistemic, compensarea funcțiilor afectate merge întotdeauna în direcția menținerii capacității sistemelor funcționale de a oferi rezultate adaptative utile organismului.

Ca studii ale lui E.L.Golubeva, coleg al lui P.K.respiratie. În același timp, activitatea altor sisteme funcționale este perturbată, care determină nivelul optim al presiunii sanguine și osmotice pentru organism, reacțiile sanguine, excreția etc., care, conform principiului interacțiunii multiconectate, își restructurează compensatorie. Activități.

Chirurgia, cum ar fi înlocuirea arcului aortic ascendent cu o proteză, poate afecta funcția baroreceptorilor și a chemoreceptorilor homeostaziei gazelor. În acest caz, funcția compensatorie cade în mare parte asupra altor zone chemoreceptoare: sinusul carotidian și central, a cărui stare în acest caz trebuie evaluată chiar înainte de operație (Sudakov K.V.).

Teoria sistemelor funcționale permite o nouă abordare a problemei reabilitării funcțiilor umane afectate.

Din punctul de vedere al teoriei sistemelor funcționale, toate măsurile de reabilitare acționează ca o legătură externă suplimentară în autoreglare, compensând astfel funcționarea insuficientă a anumitor sisteme funcționale ale organismului.

În acest sens, prima etapă informațională a formării procesului patologic ( stare premorbidă).

În această etapă, relațiile informaționale perturbate intra și intersistem ale sistemelor funcționale din organism sunt ușor de restabilit prin metode informaționale de reabilitare: influență hipnotică, masaj, homeopatie, acupunctură, proceduri cald-rece, hipoxie și altele, permițând prevenirea tranziției disfuncții într-o formă patologică stabilă. Pornind de la faptul că boala se manifestă în primul rând ca o încălcare a relațiilor sistemice informaționale în organism, rolul cultural, familial și relațiilor industriale ca un fel de „imunitate umană”. Acești factori sunt, de asemenea, importanți pentru conservarea și consolidarea efectelor reabilitării (Sudakov K.V., 1996).

Fiecare organism are propria sa zonă de confort fiziologic, în care se menține limita maximă posibilă de compensare a funcției. Cu modificări persistente ale mediului, organismul trece la un nou nivel de homeostazie, sau „homeoreză” (conform: Ado VD), pentru care alți indicatori ai homeostaziei sunt optimi. Aceasta este starea de adaptare. Astfel, teoria sistemelor funcționale a lui PK Anokhin, considerând organismul ca obiect biosocial integral în termeni filo- și ontogenetici, confirmă doctrina sindromului de adaptare (Sudakov K.V., Sukiasyan S.G.).

Adaptare(adaptarea) este procesul de menținere a stării funcționale a sistemelor homeostatice și a organismului în ansamblu, asigurând conservarea, dezvoltarea, speranța maximă de viață în condiții necorespunzătoare (Kaznacheev V.P., 1973).

Adaptarea este, fără îndoială, una dintre calitățile fundamentale ale materiei vii. Este inerentă tuturor formelor de viață cunoscute. Se disting următoarele tipuri de adaptare: biologică, fiziologică, biochimică, psihologică, socială etc.

Când se clasifică procesele de adaptare, ar trebui să se țină cont de:

1. Factori de mediu (fizici, chimici, bacterieni, virali).

2. Proprietățile organismului (embrionar, copil, adult, sex, naționalitate.)

3. Natura rearanjamentelor adaptative în sisteme diferite organe (în primul rând sistemul nervos, hormonal, imunitar, precum și cardiovascular, respirator, digestiv etc.).

4. Nivelul de organizare a biosistemului (specie, populație, organism, sistem, organ etc.).

După semnificația pentru evoluție, modificările adaptative pot fi: genotipice, fenotipice.

În inima genotipic adaptarea sunt modificări persistente ale materialului ereditar (mutații) care pot fi transmise din generație în generație și fixate prin acțiunea selecției naturale, deriva genelor.

Consecința acestui tip de adaptare este dobândirea de noi trăsături genotipice adaptative.

Sub fenotipic adaptarea este înțeleasă ca variația semnificației unei trăsături ca urmare a acțiunii factorilor externi de mediu. Această variație se bazează pe „viteza de reacție”, care este controlată genetic și determină gama de variație a trăsăturii în condiții specifice de mediu.

Din punct de vedere fiziologic și fiziopatologic, conceptele de adaptare, normă și patologie ar trebui date doar pentru a fundamenta opinia conform căreia procesele normologice și patologice sunt manifestări calitative diferite ale aceluiași proces - adaptare sau adaptare. Mai mult, patologia nu este întotdeauna o anomalie adaptativă, precum și o normă adaptativă.

Pe baza acestui fapt, aproape toate bolile sunt rezultatul unor erori în răspunsurile adaptative la stimuli externi. Din acest punct de vedere, majoritatea bolilor (tulburări nervoase, hipertensiune arterială, ulcer peptic al stomacului și duodenului, unele tipuri de boli reumatice, alergice, cardiovasculare și renale) sunt boli de adaptare, adică procesele și bolile patologice sunt doar caracteristici ale reacțiilor adaptative.

Conform teoriei reacțiilor adaptative, în funcție de puterea impactului, în organism se pot dezvolta trei tipuri de reacții adaptative:

- la influente slabe - reactie de antrenament;

- asupra actiunii fortei medii - reactia de activare;

- la impacturi puternice, extraordinare - reacție la stres (după: Selye G.).

Reacția de antrenament are trei etape: orientare, ajustare, fitness. În sistemul nervos central predomină inhibiția protectoare. În sistemul endocrin, la început, activitatea hormonilor gluco- și mineralocorticoizi crește moderat, apoi secreția de mineralocorticoizi crește treptat, iar secreția de glucocorticoizi se normalizează pe fondul activității funcționale moderat crescute a tiroidei și gonadelor.

Reacția de activare are două etape: activarea primară și etapa de activare persistentă. În sistemul nervos central predomină excitarea moderată, fiziologică. În sistemul endocrin, există o creștere a secreției de mineralocorticoizi cu secreție normală de glucocorticoizi și o creștere a activității funcționale a tiroidei și gonadelor. Creșterea activității glandelor endocrine este mai pronunțată decât în timpul reacției de antrenament, dar nu are caracterul de hiperfuncție patologică. În ambele etape ale reacției de activare crește rezistența activă la agenții dăunători de diferite naturi.

Răspunsul de antrenament și răspunsul de activare sunt acele răspunsuri adaptative care apar în timpul vieții normale a corpului. Aceste reacții sunt baza nespecifică a proceselor fiziologice, la fel cum stresul este baza nespecifică a proceselor patologice.

Anumite transformări biochimice stau la baza oricărei reacții adaptative a organismului. Nici un singur tip de adaptare nu este complet fără rearanjamente biochimice semnificative.

Adaptarea biochimică îndeplinește următoarele funcții principale în celulă:

1. Menținerea integrității structurale a macromoleculelor (enzime ale proteinelor contractile, acizi nucleici etc.) în timpul funcționării lor în condiții specifice.

2. Alimentare adecvată a celulei:

a) moneda energiei - ATF;

b) reducerea echivalenţilor necesari desfăşurării proceselor de biosinteză;

c) precursori utilizaţi în sinteza substanţelor de depozitare (glicogen, grăsimi etc.), acizi nucleici şi proteine.

3. Menținerea sistemelor care reglează viteza și direcția proceselor metabolice în concordanță cu nevoile organismului și cu modificările acestora la schimbarea condițiilor de mediu.

Există trei tipuri de mecanisme de adaptare biochimică:

1. Adaptarea componentelor macromoleculare ale unei celule sau fluide corporale:

a) modificări ale cantității (concentrației) de tipuri existente de macromolecule, cum ar fi enzimele;

b) se formează noi tipuri de macromolecule, de exemplu, noi izoenzime, care înlocuiesc macromoleculele care au fost prezente anterior în celulă, dar care au devenit nu tocmai potrivite pentru lucru în condițiile modificate.

2. Adaptarea micromediului în care funcţionează macromoleculele. Esența acestui mecanism este că o modificare adaptativă a proprietăților structurale și funcționale ale macromoleculelor se realizează prin modificarea compoziției calitative și cantitative a mediului care înconjoară aceste macromolecule (de exemplu, concentrația sa osmotică sau compoziția substanțelor dizolvate).

3. Adaptarea la nivel funcțional, atunci când o modificare a eficienței sistemelor macromoleculare, în special a enzimelor, nu este asociată cu o modificare a numărului sau tipurilor de macromolecule prezente în celulă. Acest tip de adaptare biochimică se mai numește și reglare metabolică. Esența sa este de a regla activitatea funcțională a macromoleculelor sintetizate anterior de celulă.

Când se studiază efectul complexului pentru o lungă perioadă de timp factori de operare habitat pe corpul uman, o sarcină importantă este evaluarea strategiei de adaptare. Pe baza cunoașterii strategiei de adaptare, este posibil să se prezică natura comportamentului organismului în timp atunci când acesta intră în contact cu factorii de mediu în schimbare.

În cadrul strategiei de adaptare intelege structura functional-temporala a fluxurilor de informatii, energie, substante, asigurand un nivel optim de organizare morfologica si functionala a biosistemelor in conditii de mediu neadecvate.

Criteriul care stă la baza selecției diverselor strategii de adaptare (tipuri de răspuns) este timpul de realizare a muncii submaximale. Această valoare relativă este întotdeauna invers proporțională cu rezistența organismului la influența distructivă a mediului, cu condiția ca organismul să efectueze lucrări de intensitate submaximală.

Există trei variante ale „strategiei” comportamentului adaptativ al corpului uman.

1. Tipul strategiei ( strategia sprinterului): organismul are capacitatea de reacții fiziologice puternice cu grad înalt fiabilitatea ca răspuns la fluctuațiile semnificative, dar pe termen scurt, ale mediului extern. Cu toate acestea, un astfel de nivel ridicat de răspunsuri fiziologice poate fi menținut pentru un timp relativ scurt. Astfel de organisme sunt slab adaptate la suprasolicitarile fiziologice prelungite din cauza factorilor externi, chiar daca sunt de dimensiuni medii.

2. Al doilea tip ( strategia de rămânere): organismul este mai puțin rezistent la fluctuațiile semnificative pe termen scurt ale mediului, dar are capacitatea de a rezista la sarcini fiziologice de rezistență medie pentru o perioadă lungă de timp.

3. Majoritatea tip optim strategia este tip intermediar, care ocupă poziția de mijloc între tipurile extreme specificate.

Formarea unei strategii de adaptare este determinată genetic, dar în procesul vieții individuale, creșterea și pregătirea adecvată, variantele acestora pot fi corectate. Trebuie remarcat faptul că la aceeași persoană, sisteme homeostatice diferite pot avea strategii diferite de adaptare fiziologică.

S-a constatat că la persoanele cu predominanța strategiei de primul tip („sprinter”) combinația simultană a proceselor de muncă și de recuperare este slab exprimată, iar pentru aceste procese este necesar un ritm mai clar (adică segregarea în timp). ).

Pe de altă parte, persoanele cu predominanța strategiei de tip 2 („stayer”), dimpotrivă, au capacități de rezervă reduse și gradul de mobilizare rapidă, dar procesele de muncă sunt mai ușor combinate cu procesele de recuperare, ceea ce oferă posibilitatea volum de muncă prelungit.

Deci, în condițiile latitudinilor nordice, persoanele cu variante ale strategiei de tip „sprinter” au o epuizare rapidă și o deteriorare a metabolismului lipido-energetic, ceea ce duce la dezvoltarea proceselor patologice cronice. În același timp, la persoanele aparținând variantei strategiei „stayer”, reacțiile adaptative la condițiile specifice de latitudini înalte sunt cele mai adecvate și le permit să rămână în aceste condiții timp îndelungat fără dezvoltarea proceselor patologice. .

Pentru a determina eficacitatea proceselor de adaptare, anumite criterii şi metode de diagnosticare a stărilor funcţionale ale organismului.

R.M.Baevsky (1981) a propus să ia în considerare cinci criterii principale:

1 - nivelul de funcționare al sistemelor fiziologice;

2 - gradul de tensiune al mecanismelor de reglare;

3 - rezerva functionala;

4 - gradul de compensare;

5 - echilibrul elementelor sistemului funcţional.

Sistemul circulator poate fi considerat ca un indicator al stării funcționale a întregului organism. Sunt luate în considerare trei proprietăți ale sistemului circulator, cu ajutorul cărora se poate evalua trecerea de la o stare funcțională la alta. Aceasta:

– nivelul de funcționare... Trebuie înțeles ca menținerea anumitor valori ale principalelor indicatori ai homeostaziei miocardico-hemodinamice: volumul accidentului vascular cerebral și al minutei, frecvența pulsului și tensiunea arterială;

– gradul de tensiune al mecanismelor de reglare, care este determinat de indicatorii homeostaziei autonome, de exemplu, gradul de activare a diviziunii simpatice a sistemului nervos autonom și nivelul de excitare a centrului vasomotor.

– rezerva functionala... Pentru a-l evalua, faceți de obicei teste funcționale de stres, de exemplu, exerciții fizice sau ortostatice.

Clasificarea stărilor funcționale în dezvoltarea bolilor de adaptare (Baevsky R.M., 1980):

1. Starea de adaptare satisfăcătoare la condiţiile de mediu. Această condiție este caracterizată de capacități funcționale suficiente ale corpului, homeostazia este menținută cu o tensiune minimă a sistemelor de reglare ale corpului. Rezerva funcțională nu este redusă.

2. Starea de tensiune a mecanismelor adaptative. Capacitățile funcționale ale corpului nu sunt reduse. Homeostazia se menține datorită unei anumite tensiuni a sistemelor de reglare. Rezerva funcțională nu este redusă.

3. Starea de adaptare nesatisfăcătoare la condiţiile de mediu. Capacitățile funcționale ale corpului sunt reduse. Homeostazia se menține datorită unei tensiuni semnificative în sistemele de reglementare sau datorită includerii unor mecanisme compensatorii. Rezerva funcțională este redusă.

4. Perturbarea (defalcarea) mecanismelor de adaptare. O scădere bruscă capacitățile funcționale ale organismului. Homeostazia este afectată. Rezerva funcțională este redusă brusc.

Dezadaptarea și dezvoltarea stărilor patologice are loc în etape. Din punctul de vedere al biociberneticii, trecerea de la sănătate la boală este o schimbare treptată a metodelor de control. Fiecare stat are propriul său caracter de organizare structurală și funcțională a biosistemului.

Etapa inițială a zonei de graniță dintre sănătate și patologie este o stare de tensiune funcțională a mecanismelor de adaptare. Caracteristica sa cea mai caracteristică este un nivel ridicat de funcționare, care este asigurat de tensiunea intensă sau prelungită a sistemelor de reglementare. Starea de tensiune a mecanismelor de adaptare, care nu este detectată în timpul unui examen clinic tradițional, trebuie denumită pre-tratament, adică înainte de dezvoltarea bolii.

Etapa ulterioară a zonei de frontieră este o stare de adaptare nesatisfăcătoare. Se caracterizează printr-o scădere a nivelului de funcționare a biosistemului, o nepotrivire a elementelor sale individuale, dezvoltarea oboselii și suprasolicitarii. Starea de adaptare nesatisfăcătoare este un proces adaptativ activ. Organismul încearcă să se adapteze la condițiile excesive de viață pentru el modificând activitatea funcțională sisteme individualeşi tensiunea corespunzătoare a mecanismelor de reglare. Starea de adaptare nesatisfăcută poate fi clasificată ca premorbidă, deoarece o scădere semnificativă a rezervei funcționale face posibilă, la utilizarea testelor funcționale, să se dezvăluie un răspuns inadecvat al organismului, indicând o patologie latentă sau inițială.

Din punct de vedere clinic, doar eșecul de adaptare se referă la stări patologice, deoarece este însoțit de modificări notabile ale parametrilor măsurați în mod tradițional: frecvența pulsului, volumul accidentului vascular cerebral și al minutei, tensiunea arterială etc.

După manifestările lor, bolile de adaptare sunt de natură polimorfă, acoperind diverse sisteme ale corpului. Cele mai frecvente boli de adaptare sunt sejur lung persoane aflate în condiții nefavorabile (răul de munte etc.). Datorită tensiunii prelungite a mecanismelor de reglare, precum și a mecanismelor celulare, are loc epuizarea și pierderea celor mai importante rezerve ale organismului (Gora EP, 1999). Prin urmare, pentru prevenirea bolilor de adaptare se folosesc metode de creștere a eficacității adaptării.

Metode de creștere a eficacității adaptării poate fi specific sau nespecific.

LA metode nespecifice raporta: agrement, întărirea, activitatea fizică medie, adaptogenii și dozele terapeutice ale diverșilor factori de stațiune care pot crește rezistența nespecifică, normalizează activitatea principalelor sisteme ale corpului.

Adaptogeni- aceștia sunt agenți care efectuează reglarea farmacologică a proceselor adaptative din organism. După originea lor, adaptogenii pot fi împărțiți în două grupe: naturali și sintetici. Sursele de adaptogeni naturali sunt plantele terestre și acvatice, animalele și microorganismele. Printre cei mai importanți adaptogeni de origine vegetală se numără ginsengul, Eleutherococcus, Schisandra chinensis, aralia manciuriană, zamaniha, măcesele etc. Preparatele de origine animală includ: pantocrină obținută din coarne de maral; Rantarin - din coarne de ren, apilak - din laptisor de matca. Sunt utilizate pe scară largă substanțele izolate din diverse microorganisme și drojdii (prodigiogan, zymosan etc.). Vitaminele au activitate adaptogenă ridicată. Mulți compuși sintetici eficienți sunt obținuți din produse naturale (ulei, cărbune etc.).

Metode specifice creșterea eficacității adaptării se bazează pe creșterea rezistenței organismului la orice anumit factor de mediu: frig, hipoxie etc. Acestea includ medicamente, proceduri de fizioterapie, pregătire specială etc. (Gora EP, 1999).

O mulțime de cercetări în domeniul inteligenței artificiale se confruntă cu problema lipsei oricărei teorii puternice a conștiinței și a activității creierului în acest moment. De fapt, avem cunoștințe destul de slabe despre modul în care creierul învață și obține rezultate adaptative. Cu toate acestea, în acest moment există o creștere vizibilă a influenței reciproce a domeniului inteligenței artificiale și neurobiologiei. Pe baza rezultatelor modelării matematice a activității creierului, se stabilesc noi obiective pentru experimentele din domeniul neurobiologiei și psihofiziologiei, iar datele experimentale ale biologilor, la rândul lor, afectează în mare măsură vectorul dezvoltării AI.

Pe baza celor de mai sus, devine clar că, pentru dezvoltarea cu succes viitoare a IA bionică, este necesară o cooperare strânsă între matematicieni și neuroștiință, care va fi în cele din urmă fructuoasă pentru ambele domenii. Pentru aceasta, în special, este necesar să se studieze succesele moderne ale neurobiologiei teoretice.

În prezent, există trei teorii ale structurii conștiinței cele mai dezvoltate și parțial testate experimental în domeniul neurobiologiei teoretice: teoria sistemelor funcționale de P.K. Anokhin, teoria selecției grupurilor neuronale (neuro-darwinism) de Gerald Edelman și teoria spațiilor informaționale globale de Jean-Pierre Changer (formulată inițial de Bernard Baars). Restul teoriilor sunt fie modificări ale celor numite, fie nu sunt confirmate de nicio dată experimentală. Acest articol se va concentra pe prima dintre aceste teorii - Teoria sistemelor funcționale P.K. Anokhin.

Paradigme de reactivitate și activitate

În primul rând, este necesar să spunem că, cu toată varietatea de teorii și abordări utilizate în psihologie, psihofiziologie și neuroștiințe, acestea pot fi împărțite condiționat în două grupuri. În primul grup, reactivitatea este considerată drept principalul principiu metodologic care determină abordarea studiului tiparelor de organizare cerebrală a comportamentului și activității, în al doilea - activitatea (Fig. 1).

Orez. 1. Două paradigme de neurofiziologie - reactivitate și activitate

În conformitate cu paradigma reactivității, stimulul este urmat de un răspuns - comportamental la un individ, impulsiv la un neuron. În acest din urmă caz, impulsul neuronului presinaptic este considerat ca un stimul.

În conformitate cu paradigma activității, acțiunea se încheie cu obținerea rezultatului și evaluarea acestuia. Schema include un model al rezultatului viitor: pentru o persoană, de exemplu, contactul cu un obiect țintă.

Conform abordării reactive, agentul nu ar trebui să fie activ în absența stimulilor. Dimpotrivă, atunci când se folosește paradigma activității, putem admite cazul când agentul nu a primit niciun stimul din mediul extern, totuși, conform așteptărilor agentului, ar fi trebuit să acționeze. În acest caz, agentul va acționa și va învăța să elimine nepotrivirea, ceea ce nu ar putea fi cazul în cazul celui mai simplu răspuns necondiționat al agentului la un stimul din mediul extern.

Teoria sistemelor funcționale

În teoria sistemelor funcționale, nu trecutul este considerat ca determinant al comportamentului în raport cu comportamentul, evenimentul este un stimul, ci viitorul este rezultatul. Sistem functional există un sistem larg distribuit în dezvoltare dinamică de formațiuni fiziologice eterogene, toate părțile cărora contribuie la obținerea unui anumit rezultat util. Este valoarea principală a rezultatului și modelul viitorului creat de creier care face posibil să vorbim nu despre răspunsul la stimuli din mediul extern, ci despre stabilirea de obiective cu drepturi depline.

Orez. 2. Arhitectura generală a sistemului funcţional
(OA - aferentație situațională, PA - aferentație de declanșare)

Arhitectura sistemului funcțional este prezentată în Fig. 2. Diagrama prezintă succesiunea de acțiuni pentru implementarea unui sistem funcțional. Mai întâi are loc o sinteză aferentă, care acumulează semnale din mediul extern, memoria și motivația subiectului. Pe baza sintezei aferente se ia o decizie, pe baza căreia se formează un program de acțiuni și un acceptor al rezultatului unei acțiuni - o prognoză a eficacității acțiunii care se desfășoară. După aceea, acțiunea este efectuată direct și parametrii fizici ai rezultatului sunt eliminați. Una dintre cele mai importante părți ale acestei arhitecturi este feedback-ul de aferente - feedback care vă permite să judecați succesul unei anumite acțiuni. Acest lucru permite în mod direct subiectului să învețe, deoarece prin compararea parametrilor fizici ai rezultatului obținut și a rezultatului prezis, este posibil să se evalueze eficacitatea comportamentului intenționat. Mai mult, trebuie remarcat faptul că alegerea uneia sau alteia acțiuni este influențată de o mulțime de factori, a căror totalitate este prelucrată în procesul de sinteză aferentă.

Astfel de sisteme funcționale sunt dezvoltate în acest proces evoluţieși învățarea pe tot parcursul vieții... În general vorbind, întregul scop al evoluției este dezvoltarea unor sisteme funcționale care să ofere cel mai bun efect adaptativ. Sistemele funcționale produse de evoluție se dezvoltă chiar înainte de naștere, când nu există contact direct cu mediul, și asigură repertoriul primar. Acest fapt indică natură evolutivă aceste fenomene. Astfel de procese au primit denumirea comună – geneza sistemelor primare .

Teoria sistem-evoluționară dezvoltată de V.B. Shvyrkov. bazat pe teoria sistemelor funcționale, a respins chiar conceptul de „stimul de declanșare” și a considerat actul comportamental nu izolat, ci ca o componentă a continuumului comportamental: o succesiune de acte comportamentale efectuate de un individ de-a lungul vieții sale (Fig. 3). Următorul act din continuum se realizează după realizarea și evaluarea rezultatului actului anterior. O astfel de evaluare este o parte necesară a proceselor de organizare a actului următor, care, prin urmare, pot fi considerate procese de transformare sau de tranziție de la un act la altul.

Orez. 3. Continuum comportamental-timp

Din toate cele de mai sus, rezultă că un individ, și chiar un neuron individual, trebuie să aibă capacitatea de a dezvolta o imagine a rezultatului unei acțiuni și capacitatea de a evalua eficacitatea comportamentului său. Când aceste condiții sunt îndeplinite, comportamentul poate fi numit cu încredere intenționat.

Cu toate acestea, procesele de geneza sistemelor apar în creier nu numai în dezvoltare (geneza sistemelor primare), ci și în timpul vieții subiectului. Sistemogeneza Este formarea de noi sisteme în procesul de învățare. În cadrul conceptului de selecție a sistemului de învățare - formarea unui nou sistem - este considerată formarea unui nou element de experiență individuală în procesul de învățare. Formarea de noi sisteme funcționale în timpul învățării se bazează pe selecția neuronilor din „rezervă” (se presupune că celulele slab active sau „tăcute”). Acești neuroni pot fi numiți celule înalt specializate.

Selecția neuronilor depinde de proprietățile lor individuale, de exemplu. asupra caracteristicilor „nevoilor” lor metabolice. Celulele selectate devin specializate în raport cu sistemul nou format – specializat în sistem. Această specializare a neuronilor în raport cu sistemele nou formate este constantă. Prin urmare, sistem nou se dovedește a fi o „adăugare” la cele formate anterior, „stratificarea” pe ele. Acest proces se numește sistemogeneză secundară .

Următoarele prevederi ale teoriei sistem-evoluționiste:
despre prezența în creier a animalelor de diferite tipuri a unui număr mare de celule „tăcute”;
o creștere a numărului de celule active în timpul învățării;
că specializările nou formate ale neuronilor rămân constante
că în timpul învățării, implicarea de noi neuroni este mai probabilă decât recalificarea celor vechi,
de acord cu datele obținute în activitatea unui număr de laboratoare.

Separat, aș dori să remarc faptul că, conform conceptelor moderne de psihofiziologie și teorie sistem-evolutivă, numărul și compoziția sistemelor funcționale ale unui individ este determinată atât de procesele de adaptare evolutivă, care se reflectă în genom, cât și de învăţare individuală pe tot parcursul vieţii.

Teoria sistemelor funcționale este investigată cu succes prin intermediul simulării, iar pe baza ei sunt construite diverse modele de control al comportamentului adaptiv.

În loc de o concluzie

Teoria sistemelor funcționale a fost prima care a introdus conceptul de intenție a comportamentului prin compararea predicției rezultatului cu parametrii săi reali, precum și antrenamentul ca o modalitate de a elimina nepotrivirea dintre organism și mediu. Multe prevederi ale acestei teorii necesită deja o revizuire și o adaptare semnificativă, luând în considerare noile date experimentale. Cu toate acestea, în acest moment această teorie este una dintre cele mai dezvoltate și adecvate din punct de vedere biologic.

Aș dori să remarc încă o dată că, din punctul meu de vedere, dezvoltarea ulterioară a domeniului AI este imposibilă fără o cooperare strânsă cu neuroștiința, fără construirea de noi modele bazate pe teorii puternice.

Bibliografie

... Alexandrov Yu.I. „Introducere în psihofiziologia sistemelor”. // Psihologia secolului XXI. M.: Per Se, pp. 39-85 (2003).
... Alexandrov Yu.I., Anokhin K.V. et al., Neuron. Procesare semnal. Plastic. Modelare: un ghid fundamental. Tyumen: Editura Universității de Stat din Tyumen (2008).
... Anokhin P.K. Eseuri despre fiziologia sistemelor funcționale. M .: Medicină (1975).
... Anokhin P.K. „Idei și fapte în dezvoltarea teoriei sistemelor funcționale”. // Jurnal psihologic. Vol. 5, p. 107-118 (1984).
... Anokhin P.K. „Sistemogeneza ca model general al procesului evolutiv”. // Buletin de biologie și medicină experimentală. Nr. 8, vol. 26 (1948).
... Shvyrkov V.B. O introducere în psihologia obiectivă. Fundamentele neuronale ale psihicului. Moscova: Institutul de Psihologie RAS (1995).
... Alexandrov Yu.I. Psihofiziologie: manual pentru universități. a 2-a ed. SPb .: Peter (2003).
... Alexandrov Yu.I. Învățare și memorie: o perspectivă a sistemelor. // Al doilea lecturi ale lui Simon. Moscova: Ed. RAS, p. 3-51 (2004).
... Teoria genezei sistemelor. Sub. ed. K.V.Sudakova. M .: Orizont (1997).
... Jog M.S., Kubota K, Connolly C.I., Hillegaart V., Graybiel A.M. „Dezvoltarea reprezentărilor neuronale ale obiceiurilor”. // Știință. Vol. 286, pp. 1745-1749 (1999).
... Red „ko VG, Anokhin KV, Burtsev MS, Manolov AI, Mosalov OP, Nepomnyashchikh VA, Prokhorov DV” Proiect „Animat Brain”: Proiectarea sistemului de control Animat pe baza teoriei sistemelor funcționale „// Comportament anticipat în învățarea adaptivă Systems LNAI 4520, p. 94-107 (2007).
... Red „ko V.G., Prokhorov D.V., Burtsev M.S.” Teoria sistemelor funcționale, criticii adaptivi și rețelele neuronale „// Proceedings of IJCNN 2004. Pp. 1787-1792 (2004).

Ministerul Superior învăţământul profesional RF

Universitatea Rusă de Stat pentru Științe Umaniste

Institutul de Psihologie

Sorokin Alexander Alekseevici

Desigur, grupa 1.

abstract

„Concepte de bază în teoria sistemelor funcționale”.

Moscova,

anul 1999.

Ce este un sistem funcțional ?

În această lucrare, trebuie, cât mai clar și pe scurt posibil, să descriu conceptele de bază ale teoriei lui P.K. Anokhin despre sistemele funcționale ca principii ale vieții. Prin urmare, înainte de a dezasambla componentele sistemului, este necesar să evidențiem ce este și de ce funcționează.

Principalele legi fiziologice ale unor astfel de sisteme au fost formulate de laboratorul lui Anokhin încă din 1935, adică. cu mult înainte de a fi publicate primele lucrări despre cibernetică, dar sensul publicațiilor corespundea principiilor pe care Anokhin le-a identificat mai târziu. În ceea ce privește arhitectura lor, sistemele funcționale corespund pe deplin oricărui model cibernetic cu feedback și, prin urmare, studiul proprietăților diferitelor sisteme funcționale ale corpului, compararea rolului legilor particulare și generale în ele, va servi, fără îndoială, cunoașterii orice sisteme cu reglare automată.

“Prin sistem funcțional înțelegem o astfel de combinație de procese și mecanisme, care se formează dinamic în funcție de o situație dată, conducând cu siguranță la efectul adaptativ final care este util organismului tocmai în această situație. ” . Adică, în formularea de mai sus, ei doresc să ne transmită că un sistem funcțional poate fi compus din astfel de dispozitive și mecanisme care pot fi foarte îndepărtate din punct de vedere anatomic. Se pare că compoziția sistemului funcțional (denumit în continuare FS) iar direcția activității sale este determinată nu de organ, nici de apropierea anatomică a componentelor, ci de dinamica unificării, dictată doar de calitatea efectului final adaptat.

În unele cazuri, formarea sistemelor de autoreglare se numește „ reglare biologică ” ( Wagner, 1958) dar numai atunci când autoreglarea era considerată în raport cu fiinţele vii. Oricum, indiferent de nume, pentru a dobândi un sens adaptat organismului, aceste diverse forme de asociere trebuie să posede în toate cazurile toate proprietățile pe care le formulăm pentru FS. Se pare că PS nu se aplică doar cortexului cerebral sau chiar întregului creier. Este chiar în esența sa educație centrală - periferică,în care impulsurile circulă atât de la centru la periferie, cât și de la periferie la centru ( aferentație inversă), care creează informație continuă a sistemului nervos central despre rezultatele obținute la periferie.

De asemenea, este necesar să se caracterizeze baza sau „nodul vital” al oricărui FS - o pereche funcțională extrem de strâns legată - efectul final al sistemului și al aparatului de evaluare a suficienței sau insuficienței acestui efect folosind formațiuni speciale de receptor. Obișnuit, “ efect adaptativ suprem ” servește principalelor sarcini ale supraviețuirii organismului și, într-o măsură sau alta, este vitală. Această poziție este absolut adevărată când vine vorba de funcții vitale, precum: respirația, tensiunea osmotică, nivelul tensiunii arteriale, concentrația zahărului din sânge etc. aparat fiziologic specific servind la mentinerea constantelor vitale ale organismului (homeostazia) acestea. implementarea procesului de autoreglare. Când vine vorba de FS, acest lucru se aplică nu numai sistemelor cu finit constant, care au, în cea mai mare parte, mecanisme înnăscute.

Principala diferență în construcția și organizarea acestui tip de sistem, formarea sa este extremă sau se bazează pe reflex condiționat... Cu toate acestea, în ciuda diferențelor calitative atât de diferite, toate FS-urile au aceleași caracteristici arhitecturale, iar dovada acestui lucru este că „FS chiar este un principiu universal de organizare a proceselor și mecanismelor, care termină prin obținerea unui efect adaptativ final ”. Este în general acceptat că FS este considerată ca o unitate a activității umane integratoare.

Cu ajutorul lui P.K. Anokhin a formulat principalele postulate în teoria generală a FS.

Primul postulat

Factorul principal de formare a sistemului al FS a oricărui nivel de organizare este rezultatul adaptativ util pentru activitatea vitală a organismului.

Al doilea postulat

Orice sistem funcțional al organismului este construit pe baza principiului autoreglării: abaterea rezultatului de la nivelul care asigură activitatea vitală normală, prin activitatea sistemului funcțional corespunzător, este ea însăși motivul restabilirii nivelul optim al acestui rezultat.

Al treilea postulat

Sistemele funcționale sunt formațiuni centrale - periferice care unesc selectiv diverse organe și țesuturi pentru a obține rezultate adaptative utile organismului.

Al patrulea postulat

Sistemele funcționale de diferite niveluri se caracterizează printr-o organizare izomorfă: au același tip de arhitectură.

Al cincilea postulat

Elementele individuale din sistemele funcționale interacționează pentru a obține rezultatele lor benefice pentru organism.

Al șaselea postulat

Sistemele funcționale și părțile lor individuale se maturizează selectiv în procesul de ontogeneză, reflectând astfel legile generale ale sistemogenezei.

Acum știm că FS este organizarea elementelor active în interconectare, care are ca scop realizarea utilă adaptativ rezultat. Trebuie să presupunem că a sosit momentul să analizăm conceptele care sunt incluse în sistem, deoarece acesta este subiectul principal.

Concepte de bază în teoria FS.

Conform diferitelor surse, conceptele de bază din FS pot fi distinse în moduri diferite. Pentru început, vom oferi o diagramă clasică a sistemului în sine și apoi vom analiza conceptele sale individuale.

1) Stimul de declanșare (alias iritație).

2) Aferente ambientale.

3) Memoria.

4) Motivația dominantă.

5) Sinteză aferentă.

6) Luarea unei decizii.

7) Acceptator al rezultatului actiunii.

8) Program de acţiune.

9) Excitații eferente.

10) Acțiune.

11) Rezultatul acțiunii.

12) Parametrii de rezultat

13) Aferentație inversă.

Dacă nu am uitat nimic, atunci sistemul funcționează în acest aranjament. Numai că în multe lucrări nu există nici măcar o mențiune a unor părți ale sistemului precum: aferentația setată, stimulul de declanșare. Aceasta a fost înlocuită cu o singură frază - sinteza aferenta. Constituie stadiul inițial al unui act comportamental de orice grad de complexitate și, prin urmare, începutul lucrării FS este acesta. Importanța sintezei aferente este că ea determină tot comportamentul ulterioar al organismului. Sarcina principală a acestei etape este de a colecta informațiile necesare despre diferiți parametri ai mediului extern. Datorită lui, dintr-o varietate de stimuli externi și interni, organismul îi selectează pe cei principali și își creează un scop de comportament (probabil, mecanismul motivației dominante funcționează în paralel aici) . Consider că motivația dominantă sunt acțiunile în momentul de față care vizează rezolvarea, satisfacerea oricărei nevoi, necesitate, dorință care prevalează asupra tuturor celorlalte motive. Deoarece alegerea unei astfel de informații este influențată atât de scopul comportamentului, cât și de experiența anterioară de viață, atunci sinteza aferentă întotdeauna individual. Am menționat deja că stadiul sintezei aferente include mai mult de o componentă. Conform datelor aferenta atitudinala si cu asistenta motivație dominantă, pe baza experienţei inerente în memorie, se ia o decizie cu privire la ce trebuie făcut. Acest lucru se întâmplă în bloc de decizie. Dacă mai mulți stimuli declanșatori ajung simultan la acest bloc, atunci ar trebui să se ia o decizie cu privire la direcția dominantă de acțiune. (dar uneori despre cele dominante, adică mai multe) și lansându-l în programul de execuție, restul ar trebui să fie eliminat și dezintegrat, deoarece nu mai este funcțional. Există o tranziție către formarea unui program de acțiune, care asigură implementarea ulterioară a unei acțiuni din multele potențial posibile. O copie a deciziei selectate este transferată în blocul acceptorului rezultatului acțiunilor, iar informațiile principale sunt trimise blocului sinteza eferenta. Echipa, reprezentată de un complex de excitații eferente, este direcționată către periferic organele executiveși este întruchipat în acțiunea corespunzătoare. Acest bloc conține deja un anumit set de programe standard elaborate în cursul experienței individuale și ale speciilor pentru a obține rezultate pozitive. Sarcina blocului în acest moment este de a determina și „conecta” cel mai adecvat program. O caracteristică importantă a FS este cerințele sale individuale și în schimbare pentru aferente. Este cantitatea și calitatea impulsurilor aferente care caracterizează gradul de complexitate, arbitrar sau automatizare a sistemului funcțional.

Sarcinile programate pentru execuție în blocul de decizie și lansate în implementare ar trebui să fie numite program. De ce este creat programul? Răspunsul a fost deja dat mai sus, în același dragul căruia există sistemul - pentru a atinge scopul final. aceasta partea practică sisteme spre deosebire de sinteza aferentă strategică. Dar programul pentru orice influențe externe poate să nu îndeplinească scopul stabilit. De ce, din această cauză, distrug întregul sistem și formăm unul nou? Nu ar fi funcțional, ar oferi o adaptabilitate slabă și ar dura mai mult timp. Sistemul nu funcționează pe această cale, deja în timpul execuției programului intră în funcțiune acceptorul rezultatului obţinut. Stochează întotdeauna o copie a soluției primite anterior. Este o parte necesară a FS - este aparatul central de evaluare a rezultatelor și parametrilor unei acțiuni care nu a avut loc încă. Să presupunem că o anumită acțiune comportamentală ar trebui efectuată și, deja înainte de implementarea ei, a fost modelată ideea acesteia sau imaginea rezultatului așteptat. În procesul acțiunii reale, semnalele eferente merg de la acceptor la structurile nervoase motorii, care asigură atingerea scopului necesar. Dacă presupunem că viața întregului sistem este pusă în pericol din cauza unor influențe ale aferentării atitudinale, atunci acceptorul corectează programul chiar în cursul execuției sale și în mod adecvat cu modificări. Iar succesul/eșecul unui act comportamental este semnalat de impulsuri aferente care pătrund în creier de la toți receptorii, care înregistrează etapele succesive ale unei anumite acțiuni. (aferentație inversă). Evaluarea unui act comportamental atât în general, cât și în detaliu este imposibilă fără informații atât de precise despre rezultatele fiecăreia dintre acțiuni. Pentru a garanta implementarea oricărui act comportamental, este necesar să existe chiar acest mecanism. Mai mult, cel mai probabil organismul ar fi murit chiar în primele ore din cauza acțiunilor inadecvate, dacă un astfel de mecanism nu ar fi existat.

Teoria sistemelor funcționale descrie organizarea proceselor vitale într-un organism integral care interacționează cu mediul.

Un sistem funcțional (FS) este o unitate de activitate integrativă a întregului organism, care include elemente de apartenență anatomică variată, care interacționează activ între ele și cu mediul extern în direcția obținerii unui rezultat util, adaptativ.

Un rezultat adaptativ este un anumit raport dintre organism și mediul extern, care oprește acțiunea care vizează realizarea acestuia și face posibilă implementarea următorului act comportamental. A obține un rezultat înseamnă a schimba relația dintre corp și mediu într-o direcție benefică organismului.

Obținerea unui rezultat adaptativ în FS se realizează folosind mecanisme specifice, dintre care cele mai importante sunt:

Sinteza aferentă a tuturor informațiilor care intră în sistemul nervos;

Luarea deciziilor cu formarea simultană a aparatului de predicție a rezultatului sub forma unui model aferent al rezultatelor acțiunii;
- actiunea propriu-zisa;
- comparatie bazata pe părere model aferent al acceptorului rezultatelor actiunii si parametrilor actiunii efectuate;
corectarea comportamentului în caz de nepotrivire între parametrii de acţiune reali şi ideali (modelaţi de sistemul nervos).

Compoziția sistemului funcțional nu este determinată de proximitatea spațială a structurilor sau de apartenența lor anatomică. FS poate include atât structuri apropiate cât și îndepărtate ale corpului. Poate implica părți individuale ale oricărui sistem integral anatomic și chiar detalii ale unor organe întregi individuale. În acest caz, o celulă nervoasă individuală, un mușchi, o parte a unui organ, întregul organ poate participa la activitatea lor pentru a obține un rezultat adaptativ util, fiind doar inclus în sistemul funcțional corespunzător. Factorul care determină selectivitatea acestor compuși este arhitectura biologică și fiziologică a PS în sine, iar criteriul eficacității acestor asocieri este rezultatul adaptativ final.

Întrucât pentru orice organism viu numărul de situații adaptative posibile este în principiu nelimitat, atunci, în consecință, una și aceeași celulă nervoasă, mușchi, parte a unui organ sau organul însuși poate face parte din mai multe sisteme funcționale în care vor îndeplini diferite funcții.

Astfel, atunci când se studiază interacțiunea unui organism cu mediul, unitatea de analiză este un sistem funcțional integral, organizat dinamic. Tipuri FS și niveluri de complexitate. Sistemele funcționale au specializări diferite. Unii sunt responsabili de respirație, alții de mișcare, alții de mâncare etc. FS poate aparține unor niveluri ierarhice diferite și poate fi de diferite grade de complexitate: unele dintre ele sunt caracteristice tuturor indivizilor unei anumite specii (și chiar altor specii); altele sunt individuale, adică se formează pe viață în procesul de stăpânire a experienței și formează baza antrenamentului.

Ierarhia este aranjarea părților sau elementelor unui întreg în ordine de la cel mai înalt la cel mai jos, iar fiecare nivel superior este înzestrat cu puteri speciale în raport cu cele de dedesubt. Heterarhia este principiul interacțiunii nivelurilor, când niciunul dintre ele nu are un rol fix de lider și este permisă o unificare în coaliție a nivelurilor din ce în ce mai înalte. niveluri inferioareîntr-un singur sistem de acţiune.

Sistemele funcționale diferă în gradul de plasticitate, adică. prin capacitatea de a-și schimba componentele constitutive. De exemplu, PS al respirației constă în principal din structuri stabile (înnăscute) și, prin urmare, are plasticitate scăzută: aceleași componente centrale și periferice sunt de obicei implicate în actul respirației. Totodată, FS, care asigură mișcarea corpului, este plastic și poate reconstrui destul de ușor relațiile componente (poți ajunge la ceva, alergi, sări, târâi).

Sinteză aferentă. Stadiul inițial un act comportamental de orice grad de complexitate și, în consecință, începutul lucrării FS este o sinteză aferentă. Sinteza aferentă este procesul de selecție și sinteză a diferitelor semnale despre mediu inconjurator si gradul de succes al activitatii organismului in conditiile sale, pe baza caruia se formeaza scopul activitatii, conducerea acesteia.

Importanța sintezei aferente este că această etapă determină toate comportamentele ulterioare ale organismului. Sarcina acestei etape este de a colecta informațiile necesare despre diferiți parametri ai mediului extern. Datorită sintezei aferente, organismul îi selectează pe cei principali dintr-o varietate de stimuli externi și interni și își creează un scop de comportament. Deoarece alegerea unei astfel de informații este influențată atât de scopul comportamentului, cât și de experiența anterioară de viață, sinteza aferentă este întotdeauna individuală. În această etapă, trei componente interacționează: excitarea motivațională, aferentarea situațională (adică informații despre mediul extern) și urme ale experienței trecute extrase din memorie.

Motivația - motive care provoacă activitatea corpului și determină direcția acestuia. Excitarea motivațională apare în sistemul nervos central odată cu apariția oricărei nevoi la un animal sau o persoană. Este o componentă necesară a oricărui comportament, care are întotdeauna ca scop satisfacerea nevoii dominante: vitală, socială sau ideală. Importanța excitării motivaționale pentru sinteza aferentă este deja evidentă din faptul că semnalul condiționat își pierde capacitatea de a induce un comportament dezvoltat anterior (de exemplu, sosirea unui câine la un anumit hrănitor pentru a obține hrană) dacă animalul este deja bine hrănit. și, prin urmare, nu are excitare motivațională alimentară.

Excitarea motivațională joacă un rol deosebit în formarea sintezei aferente. Orice informație care intră în sistemul nervos central se corelează cu cea dominantă în timpul dat entuziasm motivațional, care este, așa cum ar fi, un filtru care selectează ceea ce este necesar și respinge ceea ce este inutil pentru un anumit cadru motivațional.

Aferente situațională - informații despre mediul extern. Ca urmare a procesării și sintezei stimulilor din mediul extern, se ia o decizie cu privire la „ce trebuie făcut” și are loc o tranziție la formarea unui program de acțiune, care asigură selectarea și implementarea ulterioară a unei acțiuni din multe. cele potențial posibile. Comanda, reprezentată de un complex de excitații eferente, este direcționată către organele executive periferice și se concretizează în acțiunea corespunzătoare. O caracteristică importantă a FS este cerințele sale individuale și în schimbare pentru aferente. Este cantitatea și calitatea impulsurilor aferente care caracterizează gradul de complexitate, arbitrar sau automatizare a sistemului funcțional. Finalizarea etapei de sinteză aferentă este însoțită de trecerea la etapa de luare a deciziilor, care determină tipul și direcția comportamentului. Etapa de luare a deciziei se realizează printr-o etapă specială, importantă a actului comportamental - formarea aparatului acceptorului rezultatelor acțiunii.

O parte necesară a FS este acceptorul rezultatelor unei acțiuni - aparatul central de evaluare a rezultatelor și parametrilor unei acțiuni care nu a avut loc încă. Astfel, chiar înainte de implementarea oricărui act comportamental, un organism viu are deja o idee despre acesta, un fel de model sau imagine a rezultatului așteptat.

Un act comportamental este un segment al continuumului comportamental de la un rezultat la altul. Continuul comportamental este o succesiune de acte comportamentale. În procesul acțiunii reale, semnalele eferente merg de la acceptor la structurile nervoase și motorii, care asigură atingerea scopului necesar. Succesul sau eșecul unui act comportamental este semnalat de impulsuri aferente care vin în creier de la toți receptorii, care înregistrează etapele succesive ale unei acțiuni specifice (aferentație inversă). Aferentația inversă este un proces de corectare a comportamentului bazat pe informațiile primite din exterior de creier despre rezultatele activităților în desfășurare. Evaluarea unui act comportamental, atât în general, cât și în detaliu, este imposibilă fără informații atât de precise despre rezultatele fiecăreia dintre acțiuni. Acest mecanism este absolut esențial pentru implementarea cu succes a fiecărui act comportamental.

Fiecare FS are capacitatea de autoreglare, care este inerentă în ansamblul său. În cazul unei posibile defecțiuni a FS, are loc o rapiditate a componentelor sale constitutive astfel încât rezultatul cerut, și mai puțin eficient (atât în timp, cât și în costuri energetice), să fie totuși atins.

Principalele caracteristici ale FS. P.K. Anokhin a formulat următoarele caracteristici ale unui sistem funcțional:

1) PS, de regulă, este o formațiune central-periferică, devenind astfel un aparat specific de autoreglare. Își menține unitatea bazată pe circulația informațiilor de la periferie la centre și de la centre la periferie.
2) Existența oricărui FS este inevitabil asociată cu existența oricărui efect adaptativ clar definit. Acest efect final este cel care determină cutare sau cutare distribuție a excitației și activității asupra sistemului funcțional ca întreg.
3) Prezența dispozitivelor receptor face posibilă evaluarea rezultatelor acțiunii sistemului funcțional. În unele cazuri, pot fi congenitale, iar în altele - dezvoltate în procesul vieții.
4) Fiecare efect adaptativ al FS (adică rezultatul oricărei acțiuni efectuate de organism) formează un flux de aferente inverse, reprezentând suficient de detaliat toate semnele vizuale (parametrii) rezultatelor obținute. În cazul în care, la selectarea celui mai eficient rezultat, această aferente inversă întărește acțiunea cea mai reușită, ea devine aferentare „autorizantă” (determinantă).
5) Sistemele funcționale, pe baza cărora se construiește activitatea de adaptare a nou-născuților la factorii lor de mediu caracteristici, au toate caracteristicile de mai sus și sunt maturate arhitectural până la momentul nașterii. De aici rezultă că unificarea părților FS (principiul consolidării) ar trebui să devină completă funcțional la un moment dat în dezvoltarea fătului chiar înainte de momentul nașterii.

Semnificația teoriei FS pentru psihologie. Începând de la primii pași, teoria sistemelor funcționale a fost recunoscută de psihologia natural-științifică. În forma sa cea mai proeminentă, semnificația unei noi etape de dezvoltare fiziologie rusă a fost formulat de A.R.Luria (1978).

El credea că introducerea teoriei sistemelor funcționale permite o nouă abordare pentru rezolvarea multor probleme în organizarea fundamentelor fiziologice ale comportamentului și psihicului.

Datorită teoriei FS:

Înțelegerea simplificată a stimulului ca unic agent cauzal al comportamentului a fost înlocuită cu idei mai complexe despre factorii care determină comportamentul, cu includerea unor modele ale viitorului necesar sau a imaginii rezultatului așteptat.
- ideea rolului „aferentării inverse” și semnificația acesteia pentru mai departe destin acțiunea efectuată, aceasta din urmă schimbă radical imaginea, arătând că orice comportament ulterior depinde de acțiunea efectuată.
- a fost introdusă ideea unui nou aparat funcțional, care compară imaginea inițială a rezultatului așteptat cu efectul acțiunii reale - „acceptatorul” rezultatelor acțiunii. Un acceptor al rezultatelor acțiunii este un mecanism psihofiziologic de predicție și evaluare a rezultatelor unei activități, funcționând în procesul decizional și acționând pe baza corelării cu modelul rezultatului așteptat din memorie.

PK Anokhin s-a apropiat de analiza mecanismelor fiziologice de luare a deciziilor. Teoria FS oferă un model de respingere a tendinței de reducere cele mai complexe forme activitatea mentală la procese fiziologice elementare izolate și o încercare de a crea o nouă învățătură asupra fundamentelor fiziologice ale formelor active de activitate mentală. Cu toate acestea, trebuie subliniat faptul că, în ciuda semnificației teoriei FS pentru psihologia modernă, există multe probleme controversate în ceea ce privește domeniul de aplicare a acesteia.

Astfel, s-a remarcat în repetate rânduri că teoria universală a sistemelor funcționale trebuie concretizată în raport cu psihologia și necesită o dezvoltare mai semnificativă în procesul de studiu a psihicului și a comportamentului uman. Pași foarte substanțiali în această direcție au fost făcuți de VB Shvyrkov (1978, 1989), VD Shadrikov (1994, 1997). Ar fi prematur să se afirme că teoria FS a devenit principala paradigmă de cercetare în psihofiziologie. Există constructe și fenomene psihologice stabile care nu primesc justificarea necesară în contextul teoriei sistemelor funcționale. Este despre problema conștiinței, ale cărei aspecte psihofiziologice sunt în prezent dezvoltate foarte productiv.

Înapoi | |

Teoria sistemelor funcționale P.K. (Anokhin). Sistem funcțional de comportament.

Teoria sistemului funcțional a lui Peter Kuzmich Anokhin a fost dezvoltată în a doua jumătate a secolului al XX-lea. A apărut ca o etapă naturală în dezvoltarea teoriei reflexelor.

Teoria sistemelor funcționale descrie organizarea proceselor vitale într-un organism integral care interacționează cu mediul.

Această teorie a fost dezvoltată atunci când s-a studiat mecanismele de compensare a funcțiilor corporale afectate. După cum arată P.K. Anokhin, compensarea mobilizează un număr semnificativ de componente fiziologice diferite - formațiuni centrale și periferice, combinate funcțional între ele pentru a obține un efect util, adaptativ necesar unui organism viu la un moment dat în timp. O astfel de combinație funcțională largă de structuri și procese localizate variat pentru a obține rezultatul adaptativ final a fost numită „sistem funcțional”. Un sistem funcțional (FS) este o unitate de activitate integrativă a întregului organism, care include elemente de apartenență anatomică variată, care interacționează activ între ele și cu mediul extern în direcția obținerii unui rezultat util, adaptativ.

Principalul postulat al teoriei reflexelor a fost postulatul sensului conducător al stimulului, care evocă o acțiune reflexă prin excitarea arcului reflex corespunzător. Cea mai mare înflorire a teoriei reflexelor este predarea lui I.P. Pavlova despre activitatea nervoasă superioară. Cu toate acestea, în cadrul teoriei reflexelor, este dificil să se judece mecanismele activității intenționate a organismului, despre comportamentul animalelor. I.P. Pavlov a reușit să introducă principiul consistenței în conceptul de reglare a funcțiilor de către sistemul nervos. Studentul său P.K. Anokhin, iar apoi studentul lui P.K. Anokhin, academicianul Konstantin Viktorovich Sudakov a dezvoltat teoria modernă sistem functional.

Prezentarea principalelor prevederi ale teoriei este dată conform lui K.V.Sudakov.

1. Momentul definitoriu al activității diferitelor sisteme funcționale care asigură homeostazia și diferitele forme de comportament ale animalelor și oamenilor nu este acțiunea în sine (și cu atât mai puțin un stimul al acestei acțiuni - un iritant), ci rezultatul acestei acțiuni util. pentru sistem și întregul organism ca întreg.

2. Un rol inițiatic în formarea comportamentului intenționat revine nevoilor inițiale, organizarea unor sisteme funcționale speciale, inclusiv a mecanismelor de motivare și, pe baza acestora, mobilizarea unor programe de comportament determinate genetic sau dobândite individual.

3. Fiecare sistem funcțional este construit pe principiul autoreglementării, în conformitate cu care orice deconectare a rezultatului activității sistemului funcțional de la nivelul care asigură metabolismul normal, ea însăși (abaterea) este un stimulent pentru mobilizarea corespunzătoare. mecanisme sistemice care vizează atingerea unui rezultat care să satisfacă nevoile corespunzătoare.

4. Sistemele funcționale combină selectiv diverse organe și țesuturi pentru a asigura activitatea eficientă a organismului.

5. În sistemele funcționale se realizează o evaluare constantă a rezultatului activității folosind aferentația inversă.

6. Arhitectura unui sistem funcțional este mult mai complexă decât un arc reflex. Arcul reflex este doar o parte a sistemului funcțional.

7. În structura centrală a sistemelor funcționale, împreună cu principiul liniar al propagării excitației, se formează o integrare specială a excitațiilor avansate, programând proprietățile rezultatului final al activității.

Potrivit lui P.K. Anokhin, un sistem poate fi numit doar un complex de componente implicate selectiv în el, în care interacțiunea și relațiile capătă caracterul de asistență reciprocă a componentelor care vizează obținerea unui rezultat util focalizat. Rezultatul este o componentă integrală și decisivă a sistemului, un instrument care creează asistență ordonată între toate componentele.

Din punctul de vedere al academicianului Anokhin, sistemele funcționale (digestia, excreția, circulația sângelui) sunt organizații dinamice autoreglabile ale tuturor elementelor constitutive, a căror activitate este subordonată obținerii unor rezultate adaptative vitale pentru organism.

Condițional, K.V. Sudakov distinge trei grupuri de rezultate adaptative.

Indicatori de conducere ai mediului intern care determină metabolismul normal al țesuturilor (conservarea constantelor mediului intern, homeostazia);

Rezultatele activității comportamentale care satisfac nevoile biologice de bază (interacțiunea unui individ cu habitatul, căutarea hranei);

Rezultatele activităților de turmă ale animalelor care satisfac nevoile comunității (conservarea speciei);

Al patrulea grup de rezultate este, de asemenea, caracteristic unei persoane:

Rezultatele activității sociale a unei persoane, satisfacerea nevoilor sale sociale, datorită poziției sale într-o anumită formațiune socio-economică.

Deoarece în întregul organism există multe rezultate adaptative utile care oferă diverse aspecte ale metabolismului său, organismul există datorită activității combinate a multor sisteme funcționale. Există un concept de ierarhie a sistemelor funcționale, datorită existenței unei ierarhii a rezultatelor.