Najdokonalejší model štruktúry správania je stanovený v koncepte funkčné systémy Peter Kuzmich Anokhin (1898-1974).

Štúdiom fyziologickej štruktúry behaviorálneho aktu P.K. Anokhin dospel k záveru, že je potrebné rozlišovať medzi súkromnými mechanizmami integrácie, kedy tieto súkromné ​​mechanizmy vstupujú do vzájomnej komplexnej koordinovanej interakcie. Zjednocujú sa, integrujú do systému vyššieho rádu, do holistickej architektúry adaptívneho, behaviorálneho aktu. Tento princíp integrácie súkromných mechanizmov nazval princípom „ funkčný systém».

Definovanie funkčného systému ako dynamickej, samoregulačnej organizácie, selektívne kombinujúcej štruktúry a procesy založené na nervových a humorálnych mechanizmoch regulácie s cieľom dosiahnuť adaptívne výsledky užitočné pre systém a telo ako celok, P.K. Anokhin rozšíril obsah tohto konceptu na štruktúru akéhokoľvek cieľavedomého správania. Z týchto polôh možno uvažovať aj o štruktúre samostatného motorického aktu.

Funkčný systém má rozvetvený morfofyziologický aparát, ktorý vďaka svojim prirodzeným zákonitostiam zabezpečuje účinok homeostázy a samoregulácie. Existujú dva typy funkčných systémov. 1. Funkčné systémy prvého typu zabezpečiť stálosť určitých konštánt vnútorného prostredia vďaka samoregulačnému systému, ktorého väzby nepresahujú hranice samotného organizmu. Príkladom je funkčný systém udržiavania stálosti krvného tlaku, telesnej teploty a pod. Takýto systém pomocou rôznych mechanizmov automaticky kompenzuje vznikajúce posuny vo vnútornom prostredí. 2. Funkčné systémy druhého typu použiť externý odkaz samoregulácie. Poskytujú adaptačný účinok v dôsledku toho, že idú mimo tela prostredníctvom komunikácie s vonkajší svet prostredníctvom zmien správania. Sú to funkčné systémy druhého typu, ktoré sú základom rôznych aktov správania, odlišné typy správanie.

Centrálna architektonika funkčných systémov určovanie účelových aktov správania rôzneho stupňa zložitosti, pozostáva z nasledujúcich po sebe nasledujúcich etáp: -> aferentná syntéza, -> rozhodovanie, -> akceptor výsledkov konania, -> eferentná syntéza, -> formovanie akcie a napokon - > posúdenie dosiahnutého výsledku /

AFFERENT (z lat. afferens - privádzanie), prenášanie do orgánu alebo do neho (napríklad aferentná tepna); prenos impulzov z pracovných orgánov (žliaz, svalov) do nervového centra (aferentné alebo dostredivé nervové vlákna). EFEKTÍVNY (z lat. Efferens - odchádzajúce), odchádzajúce, odchádzajúce, prenášajúce vzruchy z nervových centier do pracovných orgánov, napr. eferentné alebo odstredivé nervové vlákna. ACCEPTOR (z lat. akceptor - prijímanie).

Začína sa behaviorálny akt akéhokoľvek stupňa zložitosti zo štádia aferentnej syntézy. Vzrušenie spôsobené vonkajším podnetom nepôsobí izolovane. Určite vstupuje do interakcie s inými aferentnými vzruchmi, ktoré majú iný funkčný význam. Mozog nepretržite spracováva všetky signály prijaté mnohými zmyslové kanály... Až v dôsledku syntézy týchto aferentných vzruchov sa vytvárajú podmienky na realizáciu určitého cieľavedomého správania. Obsah aferentnej syntézy je determinovaný vplyvom viacerých faktorov: motivačné vzrušenie, pamäť, situačná a spúšťacia aferentácia.

Motivačné vzrušenie sa objavuje v centrálnom nervovom systéme ako výsledok tej či onej životnej, sociálnej alebo ideálnej potreby. Špecifickosť motivačného vzrušenia je určená charakteristikami, typom potreby, ktorá ho vyvolala. Je nevyhnutnou súčasťou každého správania. Význam motivačnej excitácie pre aferentnú syntézu vyplýva zo skutočnosti, že podmienený signál stráca schopnosť vyvolať predtým vyvinuté správanie pri získavaní potravy (napríklad beh psa ku žľabu za potravou), ak je zviera už dobre nakŕmené a , preto chýba motivačné vzrušenie z jedla.

Úloha motivačného vzrušenia pri tvorbe aferentnej syntézy je determinovaná skutočnosťou, že akákoľvek prichádzajúca informácia koreluje s dominantnou in tento moment motivačné vzrušenie, ktoré funguje ako filter, ktorý vyberá to najnutnejšie pre dané motivačné nastavenie. Dominantná motivácia ako primárny systémotvorný faktor podmieňuje všetky nasledujúce štádiá mozgovej aktivity pri tvorbe programov správania. Špecifickosť motivácií určuje povahu a „chemický stav“ intracentrálnej integrácie a súbor zapojených mozgových aparátov. Uspokojenie potreby pôsobí ako užitočný výsledok určitého behaviorálneho aktu, t.j. zníženie úrovne motivácie.

Neurofyziologickým základom motivačného vzrušenia je selektívna aktivácia rôznych nervových štruktúr, vytvorených predovšetkým limbickým a retikulárnym systémom mozgu. Na úrovni kôry je motivačné vzrušenie reprezentované špecifickým vzorcom vzrušenia.

Podmienené a nepodmienené podnety, kľúčové podnety (druh jastraba - predátor pre vtáky, spôsobujúci letové správanie a pod.) slúžia ako impulz pre rozvoj špecifického správania alebo samostatného behaviorálneho aktu. Tieto stimuly majú inherentnú spúšťaciu funkciu. Vzor vzrušenia vytvorený biologicky relevantnými stimulmi v zmyslové systémy a dochádza k spúšťaniu aferentácie. Schopnosť spúšťačov iniciovať správanie však nie je absolútna. Závisí to od prostredia a podmienok, v ktorých pôsobia.

Vplyv situačnej aferentácie na podmienený reflex sa najvýraznejšie prejavil pri štúdiu fenoménu dynamického stereotypu. V týchto experimentoch bolo zviera trénované tak, aby v určitom poradí vykonávalo sériu rôznych podmienených reflexov. Po dlhotrvajúcom tréningu sa ukázalo, že každý náhodný podmienený stimul dokáže reprodukovať všetky špecifické efekty charakteristické pre každý stimul v systéme motorického stereotypu. K tomu je len potrebné, aby nasledoval v zapamätanom časovom slede. Poradie ich plnenia tak nadobúda rozhodujúci význam pri vyvolávaní podmienených reflexov v systéme dynamického stereotypu. V dôsledku toho situačná aferentácia zahŕňa nielen excitáciu zo stacionárnej situácie, ale aj sekvenciu aferentných excitácií spojených s touto situáciou. Okolitá aferentácia vytvára latentné vzrušenie, ktoré možno zistiť hneď, ako pôsobí spúšťací stimul. Fyziologický význam spustenia aferentácie spočíva v tom, že odhalenie latentného vzrušenia vytvoreného situačnou aferentáciou ho načasovalo do určitých časových momentov, ktoré sú z hľadiska samotného správania najvýhodnejšie.

Rozhodujúci vplyv kontextovej aferentácie na podmienenú reflexnú odpoveď sa ukázalo v experimentoch I.I. Laptev - zamestnanec P.K. Anokhin. V jeho experimentoch bol ranný hovor posilnený jedlom a ten istý hovor večer bol sprevádzaný úderom elektrický prúd... V dôsledku toho sa vyvinuli dva rôzne podmienené reflexy: ráno - slinná reakcia, večer - obranný reflex. Zviera sa naučilo rozlišovať dva komplexy podnetov, ktoré sa líšia len časovou zložkou.

Aferentná syntéza zahŕňa aj používanie pamäťového zariadenia. Je zrejmé, že funkčná úloha spúšťacích a environmentálnych podnetov je do určitej miery podmienená už minulou skúsenosťou zvieraťa. Ide o druhovú aj individuálnu pamäť získanú ako výsledok tréningu. V štádiu aferentnej syntézy sú z pamäte extrahované a použité práve tie fragmenty minulých skúseností, ktoré sú užitočné a potrebné pre budúce správanie.

Teda na základe interakcie motivačných, situačných excitačných a pamäťových mechanizmov, tzv integrácia alebo pripravenosť na určité správanie. Ale aby sa to pretransformovalo do cieľavedomého správania, je potrebné ovplyvňovať vyvolávajúce podnety. Spúšťacia aferentácia je poslednou zložkou aferentnej syntézy.

Procesy aferentnej syntézy, pokrývajúce motivačné vzrušenie, spúšťaciu a situačnú aferentáciu a pamäťový aparát, sa realizujú pomocou špeciálneho modulačného mechanizmu, ktorý na to poskytuje potrebný tonus mozgovej kôry a iných štruktúr mozgu. Tento mechanizmus reguluje a distribuuje aktivačné a inaktivačné vplyvy vychádzajúce z limbického a retikulárneho systému mozgu. Behaviorálnym prejavom zvýšenia úrovne aktivácie v centrálnom nervovom systéme, vytvorenej týmto mechanizmom, je objavenie sa orientačno-exploračných reakcií a vyhľadávacej aktivity zvieraťa.

Dokončenie štádia aferentnej syntézy sprevádzaný prechodom do štádia rozhodovania, ktoré určuje typ a smer správania. Etapa rozhodovania sa realizuje prostredníctvom špeciálnej a veľmi dôležitej etapy behaviorálneho aktu - formovania aparátu prijímateľa výsledkov konania. Je to prístroj na programovanie výsledkov budúcich udalostí. Aktualizuje vrodenú a individuálnu pamäť zvieraťa a človeka vo vzťahu k vlastnostiam vonkajších predmetov, ktoré dokážu uspokojiť vzniknutú potrebu, ako aj k metódam konania zameraným na dosiahnutie alebo vyhnutie sa cieľovému objektu. V tomto prístroji je často naprogramovaná celá cesta hľadania zodpovedajúcich podnetov vo vonkajšom prostredí.

Predpokladá sa, že akceptor výsledkov akcie je reprezentovaný sieťou interkalárnych neurónov pohltených kruhovou interakciou. Vzrušenie, ktoré sa dostalo do tejto siete, v nej dlho cirkuluje. Vďaka tomuto mechanizmu sa dosahuje dlhodobé udržanie cieľa ako hlavného regulátora správania.

Predtým, ako sa začne objavovať účelové správanie, sa rozvinie ďalšia fáza behaviorálneho aktu - etapa programu činnosti alebo eferentnej syntézy ... V tomto štádiu sa uskutočňuje integrácia somatických a autonómnych stimulov do holistického behaviorálneho aktu. Toto štádium je charakteristické tým, že akcia je už sformovaná, ale navonok ešte nie je realizovaná.

Ďalšia fáza je sama sebou vykonávanie programu správania ... Eferentné budenie dosiahne ovládače a akcia sa vykoná.

Vďaka aparátu akceptora výsledkov akcie, v ktorom je naprogramovaný cieľ a spôsoby správania, ich organizmus dokáže porovnávať s prichádzajúcou aferentnou informáciou o výsledkoch a parametroch vykonávanej akcie, t.j. s reverznou aferentáciou. Sú to výsledky porovnávania, ktoré určujú následnú konštrukciu správania, prípadne sa koriguje, alebo sa zastaví, ako v prípade dosiahnutia konečného výsledku.

Následne, ak signalizácia dokončenej akcie plne zodpovedá pripraveným informáciám obsiahnutým v akceptore akcie, potom sa vyhľadávanie ukončí. Zodpovedajúca potreba je uspokojená. A zviera sa upokojí. V prípade, že sa výsledky akcie nezhodujú s prijímateľom akcie a dôjde k nesúladu, ide o orientačno-výskumnú činnosť. V dôsledku toho sa prebuduje aferentná syntéza, urobí sa nové rozhodnutie, vytvorí sa nový príjemca výsledkov akcie a vybuduje sa nový program akcie. Toto sa deje dovtedy, kým sa výsledky správania nezhodujú s vlastnosťami nového akceptora akcie. A potom behaviorálny akt končí poslednou sankčnou fázou - uspokojením potreby.

teda v koncepcii funkčného systému je najdôležitejšou kľúčovou etapou, ktorá určuje vývoj správania, alokácia cieľa správania ... Predstavuje ho aparát akceptora výsledkov konania, ktorý obsahuje dva typy obrazov regulujúcich správanie – samotné ciele a spôsoby ich dosiahnutia. Pridelenie cieľa je spojené s fungovaním rozhodovania ako záverečnej fázy aferentnej syntézy.

Učebnica vyzdvihuje modernú koncepciu a teoretické a metodologické základy lekárskej ekológie - najvýznamnejšieho rýchlo sa rozvíjajúceho úseku ekológie človeka. Uvádza sa medicínska a ekologická charakteristika atmosféry, hydrosféry, litosféry. Uvedená je klasifikácia hlavných ekologických rizikových faktorov životného prostredia. Zvažujú sa hlavné medicínsko-ekologické problémy interakcie človeka s multifaktoriálnym prostredím, vzorce reakcie organizmu na vonkajšie vplyvy prostredia.

Učebnica je určená pre študentov medicíny.

kniha:

... organizmus bez vonkajšie prostredie podporovať jeho existenciu je nemožné.

I. M. Sechenov

Podmienkou vývoja živých organizmov je ich interakcia s prostredím. Otvorené systémy sa považujú za systémy, ktoré si môžu vymieňať energiu, hmotu a informácie s okolitými telesami. Otvorený systém je vždy dynamický: neustále sa mení a, prirodzene, sám podlieha zmenám. Vzhľadom na zložitosť týchto systémov sú v nich možné samoorganizačné procesy, ktoré slúžia ako začiatok vzniku kvalitatívne nových a zložitejších štruktúr v jeho vývoji.

Ontogenéza ľudského tela je neustály proces neustáleho pohybu zameraný na udržanie kvantitatívnych a kvalitatívnych charakteristík v ľudskom tele. Navyše na ďalšiu sebaobnovu a udržanie dynamickej rovnováhy organizmu sú potrebné ďalšie látky, energia a informácie, ktoré môže prijímať len pri interakcii s vonkajším prostredím. Skúmanie tela ako otvorený systém, je potrebné zvážiť ho holistickým spôsobom, aby sa stanovila interakcia jednotlivých častí alebo prvkov v agregáte.

V medicíne historicky ovplyvnená o prírodné vedy a čo je najdôležitejšie - anatomické štúdie, napriek proklamovaným (počnúc základnými prácami S.G. Zybelina, M.Ya. Mudrova, E.O. organizmus sa vyvinulo orgánové myslenie.

Každá moderná učebnica najdôležitejších základných disciplín, akými sú anatómia, fyziológia, histológia a iné, je postavená na orgánovom princípe. Orgánová patológia je, pľúca, pečeň, gastrointestinálny trakt, obličky, mozog atď., rozdelená na orgánové špeciality. Patogenéza, diagnostika a liečba priamo súvisia s funkciou konkrétnych orgánov a odborný pohľad lekára spravidla smeruje najmä k chorým orgánom (Sudakov K.V., 1999).

formuloval P.K. Anokhin nový prístup k pochopeniu funkcií celého organizmu. Namiesto klasickej fyziológie orgánov, tradične podľa anatomických princípov, teória funkčných systémov hlása systémové usporiadanie ľudských funkcií od molekulárnej až po sociálnu úroveň.

Funkčné systémy(po: Anokhin P.K.) - samoorganizujúce sa a samoregulujúce dynamické centrálne-periférne organizácie, spojené nervovými a humornými nariadeniami, všetky kompozitné komponenty ktoré prispievajú k poskytovaniu rôznych užitočných pre samotné funkčné systémy a pre organizmus ako celok, adaptačné výsledky, ktoré uspokojujú jeho potreby.

Teória funkčných systémov tak radikálne mení prevládajúce predstavy o stavbe ľudského tela a jeho funkciách. Namiesto myšlienky človeka ako súboru orgánov spojených nervovou a humorálnou reguláciou táto teória považuje ľudské telo za súbor mnohých interagujúcich funkčných systémov rôznych úrovní organizácie, z ktorých každý selektívne kombinuje rôzne orgány a tkanív, ako aj objektov okolitej reality, zabezpečuje dosiahnutie adaptačných výsledkov užitočných pre organizmus, ktoré v konečnom dôsledku určujú stabilitu metabolických procesov.

Z rovnakého hľadiska je adaptácia človeka definovaná ako schopnosť jeho funkčných systémov zabezpečiť dosiahnutie významných výsledkov.

Analýza mechanizmov samoregulácie vitálnych konštánt tela (krvný tlak, tlak oxidu uhličitého a kyslíka v arteriálnej krvi, teplota vnútorného prostredia, osmotický tlak krvnej plazmy, stabilizácia ťažiska v oblasti opory, atď.) ukazuje, že sa používa funkčný samoregulačný aparát).

„Všetky funkčné systémy, bez ohľadu na úroveň ich organizácie a počet ich základných komponentov, majú v zásade rovnakú funkčnú architektúru, v ktorej je výsledkom dominantný faktor, ktorý stabilizuje organizáciu systémov“ (Anokhin P.K., 1971).


Ryža. 1. Schéma samoregulačných mechanizmov funkčného systému (podľa: Anokhin P.K.):

1 - štartovací stimul (podráždenie); 2 - situačná aferentácia; 3 - Pamäť; 4 - dominantná motivácia; 5 - aferentná syntéza; 6 - rozhodovanie; 7 - akceptant výsledku konania; 8 - akčný program; 9 - eferentné excitácie; 10 - akcia; 11 - výsledok akcie; 12 - parametre výsledkov; 13 - reverzná aferentácia

Uzlové mechanizmy, ktoré sú základom štruktúry behaviorálneho aktu akéhokoľvek stupňa zložitosti, zahŕňajú: aferentnú syntézu; štádium rozhodovania; vytvorenie akceptanta výsledku akcie; tvorba samotnej akcie (eferentná syntéza); viaczložkové pôsobenie; dosiahnutie výsledku; spätná aferentácia o parametroch dosiahnutého výsledku a jeho porovnanie s predtým vytvoreným modelom výsledku v akceptore výsledku akcie (obr. 1).

Niektoré funkčné systémy svojou samoregulačnou činnosťou určujú stabilitu rôznych ukazovateľov vnútorného prostredia – homeostáza, iné – prispôsobenie sa živých organizmov svojmu prostrediu.

V priebehu fylo- a ontogenézy sa funkčné systémy neustále zdokonaľovali. Navyše staré systémy neboli odstránené novými a vylepšenými systémami a kontrolnými mechanizmami; evolučne skoré adaptačné mechanizmy sa zachovali a vstúpili do určitých interakcií so staršími aj novšími mechanizmami.

Teória funkcionálnych systémov(Anokhin P.K., Sudakov K.V.) rozlišuje štyri typy systémov: morfofunkčný, homeostatický, neurodynamický, psychofyziologický.

Morfofunkčné systémy súvisia s činnosťami určité funkcie... Patria sem muskuloskeletálny systém, kardiovaskulárny, respiračný, endokrinný, nervový systém, bunky, organely, molekuly. Jedným slovom všetko, čo plní akúkoľvek funkciu.

Homeostatické funkčné systémy zahŕňajú subkortikálne formácie, autonómne nervové a iné systémy tela. Hlavnou úlohou tohto systému je udržiavať stálosť vnútorného prostredia tela. Homeostatické systémy úzko spolupracujú s morfofunkčnými systémami, ktoré do nich zapadajú ako samostatné prvky.

Neurodynamické systémy ako vedúci stavebný prvok majú mozgovú kôru, a to prvý signalizačný systém. V rámci tohto systému sa formuje aparát emócií ako mechanizmus na optimalizáciu funkcií tela a správania v podmienkach interakcie medzi telom a prostredím. Vývojom kôry sa dramaticky rozšírili adaptačné schopnosti organizmu, podriadenie autonómnych funkcií sebe samému. Neurodynamické systémy zahŕňajú prvky homeostatických a morfofunkčných systémov.

Psychofyziologické funkčné systémy Vedúcim štruktúrnym prvkom je okrem neurodynamických mozgová kôra, avšak tie jej časti, ktoré sú spojené s druhým signálnym systémom. Druhý signalizačný systém zlepšil mechanizmy adaptívneho správania prostredníctvom formovania sociálnych foriem adaptácie. Psychofyziologické funkčné systémy realizujú svoju činnosť prostredníctvom autonómneho nervového systému a prostredníctvom emócií, ktorých morfologickým základom sú subkortikálne útvary (limbický systém, talamus, hypotalamus a iné). Zahŕňajú prvky štrukturálnej architektoniky neurodynamických, homeostatických a morfofunkčných systémov.

Kompenzáciu môže vykonávať jeden systém, vo vzťahu ku ktorému je tento faktor najšpecifickejší. Ak sa ukáže, že možnosti konkrétneho systému sú obmedzené, sú pripojené ďalšie systémy.

Niektoré funkčné systémy sú podmienené geneticky, iné sa formujú v individuálnom živote v procese interakcie organizmu s rôznymi faktormi vnútorného a vonkajšieho prostredia, teda na základe učenia. Prirodzene, ľudia ako najdokonalejšie živé bytosti majú najkomplexnejšie a najdokonalejšie funkčné systémy. Je možné pochopiť ich interakcie s prihliadnutím na predstavy o štrukturálnych úrovniach organizácie biosystémov.

Úrovne organizácie funkčných systémov (Sudakov K.V., 1999): metabolické, homeostatické, behaviorálne, mentálne, sociálne.

zapnuté metabolickéúroveň funkčných systémov určuje dosiahnutie konečných štádií chemických reakcií v tkanivách tela. Keď sa objavia určité produkty, chemické reakcie na princípe samoregulácie sa zastavia alebo naopak aktivujú. Typickým príkladom funkčného metabolického systému je proces retroinhibície.

zapnuté homeostatický Na úrovni početných funkčných systémov, ktoré kombinujú nervové a humorálne mechanizmy, podľa princípu samoregulácie zabezpečujú optimálnu úroveň najdôležitejších ukazovateľov vnútorného prostredia tela, akými sú krvná hmota, krvný tlak, teplota. , pH, osmotický tlak, hladina plynov, živín atď.

zapnuté behaviorálna na biologickej úrovni určujú funkčné systémy dosahovanie biologicky dôležitých výsledkov človekom - špeciálne faktory prostredia, ktoré uspokojujú jeho hlavné metabolické potreby vo vode, živinách, ochrane pred rôznymi škodlivými vplyvmi a pri odstraňovaní škodlivých odpadových látok z tela; sexuálna aktivita atď.

Funkčné systémy duševnýľudské aktivity sú založené na informačnom základe ideálneho odrazu človeka jeho rôznych emocionálnych stavov a vlastností predmetov okolitého sveta pomocou jazykových symbolov a procesov myslenia. Výsledky funkčných systémov duševnej činnosti sú reprezentované odrazom v mysli človeka jeho subjektívnych skúseností, najdôležitejších pojmov, abstraktných predstáv o vonkajších objektoch a ich vzťahoch, pokynov, vedomostí atď.

zapnuté sociálnej na úrovni rôznorodých funkčných systémov podmieňujú dosahovanie spoločensky významných výsledkov jednotlivcami alebo ich skupinami vo vzdelávacích a priemyselných aktivitách, pri vytváraní sociálneho produktu, v ochrane životného prostredia, v opatreniach na ochranu vlasti, v duchovných aktivitách, v komunikácii s predmetmi kultúry, umenia atď. D. (Anokhin P.K., Sudakov K.V.).

Interakcia funkčných systémov v tele sa uskutočňuje na základe princípov hierarchickej dominancie, multiparametrickej a sekvenčnej interakcie, systémovej genézy a systémovej kvantizácie životne dôležitých procesov.

Hierarchická dominancia funkčných systémov... Vždy jeden z parametrov všeobecných potrieb organizmu pôsobí ako vedúci, dominantný, pričom je najvýznamnejší pre prežitie, predĺženie rodu alebo pre adaptáciu človeka vo vonkajšom a predovšetkým sociálnom prostredí, tvoriac dominantný funkčný systém. Zároveň sú všetky ostatné funkčné systémy buď brzdené, alebo svojou efektívnou činnosťou prispievajú k činnosti dominantného systému. Vo vzťahu ku každému dominantnému funkčnému systému, subdominantné systémy v súlade s ich biologickým významom a významom pre spoločenské aktivity osoba, od molekulárnej až po organizmickú a sociálne sociálnu úroveň, sú usporiadané v určitom hierarchickom poradí. Hierarchické vzťahy funkčných systémov v organizme vychádzajú z výsledkov ich činnosti.

Viacparametrová interakcia... Princíp multiparametrickej interakcie sa obzvlášť zreteľne prejavuje v činnosti funkčných systémov homeostatickej úrovne, v ktorých zmena jedného ukazovateľa vnútorného prostredia, ktorý predstavuje výsledok činnosti ktoréhokoľvek funkčného systému, bezprostredne ovplyvňuje výsledky činnosti. iných súvisiacich funkčných systémov. Princíp multiparametrickej interakcie sa jasne prejavuje napríklad v činnosti funkčného systému, ktorý určuje úroveň ukazovateľov plynov v tele.

Sekvenčná interakcia funkčných systémov. V ľudskom organizme je činnosť rôznych funkčných systémov navzájom dôsledne časovo prepojená, keď výsledkom činnosti jedného funkčného systému postupne vzniká ďalšia potreba a zodpovedajúci funkčný systém.

Princíp sekvenčnej interakcie rôznych funkčných systémov v ľudskom tele sa zreteľne prejavuje v kontinuite procesov krvného obehu, trávenia, dýchania, vylučovania atď.

Špeciálny druh sekvenčnej interakcie funkčných systémov v čase predstavuje procesy genézy systémov.

PK Anokhin definoval systémovú genézu ako selektívne dozrievanie funkčných systémov a ich jednotlivých častí v procesoch pre- a postnatálnej ontogenézy.

Kontinuita života každého človeka na rôznych úrovniach organizácie je v dôsledku postupnej interakcie funkčných systémov rozdelená na samostatné, diskrétne "Systémové kvantá"... Každé samostatné „systémové kvantum“ života zahŕňa vznik tej či onej biologickej alebo sociálnej potreby, formovanie dominantnej motivácie na úrovni mozgu a cez dosahovanie priebežných a konečných výsledkov končí uspokojením potreby. Zároveň neustále prebieha hodnotenie rôznych parametrov priebežných a konečných výsledkov činnosti pomocou reverznej aferentácie prichádzajúcej z rôznych zmyslových orgánov a receptorov tela do prístroja na predpovedanie požadovaného výsledku - akceptora výsledok akcie.

Podľa charakteru organizácie možno rozlíšiť sekvenčnú, hierarchickú a zmiešanú kvantizáciu životných procesov (Sudakov K.V., 1997).

Počnúc pozoruhodnými prácami kanadského biológa L. von Bertalanffyho sa do biológie a medicíny čoraz viac zavádza systematický prístup.

Pochopenie funkčných vlastností stavby celého organizmu je nevyhnutné predovšetkým pre lekára, ktorý sa zaoberá diagnostikou a liečbou chorého človeka. Moderná realita si naliehavo vyžaduje úzke spojenie odborníkov z rôznych oblastí na riešenie veľkých teoretických a praktických problémov.

Fyziologické mechanizmy človeka už teraz nedokážu zvládnuť enormné zaťaženie moderných výrobných činností a životných podmienok. Za prítomnosti obrovského množstva spätných väzieb z rôznych parametrov činnosti strojov prakticky neexistuje kontrola nad fyziologickými funkciami ľudí pracujúcich na týchto strojoch.

Situáciu sťažujú spoločensko-politické zmeny v mnohých krajinách sveta vrátane Ruska, ako aj environmentálne problémy v mnohých častiach sveta.

Teória funkčného systému otvorila nové perspektívy pre včasnú diagnostiku porúch fyziologických funkcií človeka v podmienkach skutočnej výrobnej činnosti, najmä v podmienkach intenzívnej práce modernej výroby (Sudakov K.V.).

Akékoľvek ochorenie, či už somatické alebo psychické, je prejavom prispôsobovania sa organizmu (osobnosti) na meniace sa podmienky vonkajšieho a vnútorného prostredia. Adaptácia prebieha v závislosti od množstva faktorov, počnúc biologickými, sociálnymi a psychologickými charakteristikami chorého organizmu, končiac charakteristikou patogénneho faktora, podmienkami prostredia, v ktorom sa daný vplyv vyskytuje, trvaním a intenzitou dopadu atď. a ovplyvňuje mnohé morfofunkčné úrovne, systémy, organizácie. To znamená, že choroba sa prejavuje ako viacúrovňový systém (Sukiasyan S.G., 2005).

V tomto smere by hodnotenie rôznych ukazovateľov aktivity organizmu za patologických stavov malo brať do úvahy systémovú integráciu fyziologických funkcií.

Pre každú chorobu je v prvom rade potrebné určiť: aké funkčné systémy sú ovplyvnené patologickým procesom a porušenie ktorých činnosti ho zhoršuje; činnosť ktorých funkčné systémy má kompenzačnú orientáciu (Sudakov K.V.).

Pretrvávajúce zvýšenie krvného tlaku môže byť napríklad spojené s poruchami v rôznych častiach funkčného systému, ktorý určuje optimálnu hladinu krvného tlaku v organizme: baroreceptorový aparát, centrálne emotiogénne a vazomotorické mechanizmy, periférna cievna alebo hormonálna regulácia, Zároveň mení činnosť iných súvisiacich funkčných systémov vylučovania, rovnováhu voda-soľ, udržiavanie telesnej teploty atď.

Pri chirurgickom odstránení orgánu, vychádzajúc z predstavy, že rovnaké orgány rôznymi stránkami ich metabolizmu sa podieľajú na činnosti rôznych funkčných systémov, je potrebné predovšetkým určiť, ktoré funkčné systémy a do akej miery sú ovplyvnené chirurgický zákrok, ktoré kompenzačné mechanizmy naďalej zabezpečujú vedúce fyziologické funkcie organizmu, ktoré užitočné adaptačné výsledky činnosti organizmu sú zachované a ktoré sú narušené, a tiež ktoré aspekty homeostázy či správania ovplyvňujú?

Zo systémového hľadiska ide kompenzácia narušených funkcií vždy v smere zachovania schopnosti funkčných systémov poskytovať adaptívne výsledky užitočné pre organizmus.

Ako ukázali štúdie EL Golubevovej, zamestnankyne PK Anokhina, pri odstránení jedného pľúca je kompenzačný proces spojený nielen s činnosťou druhého zostávajúceho pľúc, ale aj s funkciami srdca, obličiek, krvi a ostatné výkonné zložky rozvetvený vnútorný článok samoregulácie funkčného systému dýchanie. Zároveň je narušená činnosť iných funkčných systémov, ktoré určujú optimálnu hladinu krvi a osmotického tlaku pre organizmus, reakciu krvi, vylučovanie a pod., ktoré podľa princípu mnohoväzbového vzájomného pôsobenia, napr. kompenzačnú reštrukturalizáciu ich činnosti.

Chirurgický zákrok, ako je nahradenie oblúka vzostupnej aorty protézou, môže narušiť funkciu baroreceptorov a chemoreceptorov plynovej homeostázy. V tomto prípade kompenzačná funkcia do značnej miery pripadá na iné chemoreceptorové zóny: karotický sínus a centrálnu, ktorých stav je v tomto prípade potrebné posúdiť ešte pred operáciou (Sudakov K.V.).

Teória funkčných systémov umožňuje nový prístup k problému rehabilitácie poškodených funkcií človeka.

Z hľadiska teórie funkčných systémov pôsobia všetky rehabilitačné opatrenia ako dodatočný externý článok v sebaregulácii, čím sa kompenzuje nedostatočná funkcia niektorých funkčných systémov tela.

V tomto ohľade je prvou informačnou fázou vzniku patologického procesu ( predmorbídny stav).

V tomto štádiu sa narušené informačné vnútro- a medzisystémové vzťahy funkčných systémov v organizme ľahko obnovujú informačnými metódami rehabilitácie: hypnotické pôsobenie, masáže, homeopatia, akupunktúra, teplo-studené procedúry, hypoxia a iné, umožňujúce zabrániť prechodu dysfunkcie do stabilnej patologickej formy. Vychádzajúc zo skutočnosti, že choroba sa primárne prejavuje ako porušenie informácií systémové vzťahy v tele sa vyjasňuje úloha kultúrnych, rodinných a priemyselných vzťahov ako akejsi „ľudskej imunity“. Rovnaké faktory sú dôležité aj pre zachovanie a posilnenie účinkov rehabilitácie (Sudakov K.V., 1996).

Každý organizmus má svoju zónu fyziologického komfortu, v ktorej je zachovaná maximálna možná hranica kompenzácie funkcie. Pri pretrvávajúcich zmenách prostredia sa organizmus dostáva na novú úroveň homeostázy, čiže „homeorézy“ (podľa: V. D. Ado), pre ktorú sú optimálne iné ukazovatele homeostázy. Toto je stav adaptácie. Teória funkčných systémov od PK Anokhina, ktorá považuje organizmus za integrálny biosociálny objekt z fylo- a ontogenetického hľadiska, teda potvrdzuje doktrínu adaptačného syndrómu (Sudakov K.V., Sukiasyan S.G.).

Adaptácia(adaptácia) je proces udržiavania funkčného stavu homeostatických systémov a organizmu ako celku, zabezpečujúci jeho zachovanie, rozvoj, maximálnu dĺžku života v neadekvátnych podmienkach (Kaznacheev V.P., 1973).

Adaptácia je nepochybne jednou zo základných vlastností živej hmoty. Je súčasťou všetkých známych foriem života. Rozlišujú sa tieto typy adaptácie: biologické, fyziologické, biochemické, psychologické, sociálne atď.

Pri klasifikácii adaptačných procesov je potrebné vziať do úvahy:

1. Faktory prostredia (fyzikálne, chemické, bakteriálne, vírusové).

2. Vlastnosti organizmu (embryonálne, dieťa, dospelý, pohlavie, národnosť.)

3. Povaha adaptačných prestavieb v rôznych orgánových systémoch (predovšetkým - nervový, hormonálny, imunitný systém, ako aj kardiovaskulárny, respiračný, tráviaci atď.).

4. Úroveň organizácie biosystému (druh, populácia, organizmus, systém, orgán atď.).

Podľa ich významu pre evolúciu môžu byť adaptívne zmeny: genotypové, fenotypové.

V srdci genotypový adaptácia sú pretrvávajúce zmeny v dedičnom materiáli (mutácie), ktoré sa môžu prenášať z generácie na generáciu a fixovať pôsobením prirodzeného výberu, génového driftu.

Dôsledkom tohto typu adaptácie je získanie nových adaptívnych genotypových znakov.

Pod fenotypový adaptácia sa chápe ako zmena hodnoty vlastnosti v dôsledku pôsobenia vonkajších faktorov prostredia. Táto variácia je založená na "reakčnej rýchlosti", ktorá je geneticky riadená a určuje rozsah variácie vlastnosti v špecifických podmienkach prostredia.

Z fyziologického a patofyziologického hľadiska by sa pojmy adaptácia, norma a patológia mali uvádzať len preto, aby sa odôvodnil názor, že normologické a patologické procesy sú rozdielnymi kvalitatívnymi prejavmi toho istého procesu – adaptácie alebo adaptácie. Okrem toho patológia nie je vždy adaptívnou anomáliou, ako aj adaptívnou normou.

Na základe toho sú takmer všetky choroby výsledkom chýb v adaptačných reakciách na vonkajšie podnety. Z tohto hľadiska väčšina chorôb ( nervové poruchy hypertenzia, žalúdočné vredy a dvanástnikové vredy, niektoré typy reumatických, alergických, kardiovaskulárnych chorôb a chorôb obličiek) sú adaptačné choroby, to znamená, že patologické procesy a choroby sú len znakmi adaptačných reakcií.

Podľa teórie adaptačných reakcií sa v tele môžu v závislosti od sily nárazu vyvinúť tri typy adaptačných reakcií:

- na slabé vplyvy - tréningová reakcia;

- na pôsobenie strednej sily - reakcia aktivácie;

- na silné, mimoriadne vplyvy - stresová reakcia (po: Selye G.).

Tréningová reakcia má tri stupne: orientácia, prispôsobenie, kondícia. V centrálnom nervovom systéme prevláda ochranná inhibícia. V endokrinnom systéme sa najprv mierne zvyšuje aktivita gluko- a mineralokortikoidných hormónov a potom sa postupne zvyšuje sekrécia mineralokortikoidov a sekrécia glukokortikoidov sa normalizuje na pozadí mierne zvýšenej funkčnej aktivity štítnej žľazy a pohlavných žliaz.

Aktivačná reakcia má dva stupne: primárnu aktiváciu a štádium pretrvávajúcej aktivácie. V centrálnom nervovom systéme prevláda stredné, fyziologické vzrušenie. V endokrinnom systéme dochádza k zvýšeniu sekrécie mineralokortikoidov pri normálnej sekrécii glukokortikoidov a zvýšeniu funkčnej aktivity štítnej žľazy a gonád. Zvýšenie činnosti žliaz s vnútornou sekréciou je výraznejšie ako pri tréningovej reakcii, ale nemá charakter patologickej hyperfunkcie. V oboch štádiách aktivačnej reakcie sa zvyšuje aktívna odolnosť voči škodlivým látkam rôzneho charakteru.

Tréningová reakcia a aktivačná reakcia sú tie adaptívne reakcie, ktoré sa vyskytujú počas normálneho života tela. Tieto reakcie sú nešpecifickým základom fyziologických procesov, rovnako ako stres je nešpecifickým základom patologických procesov.

Akákoľvek adaptačná reakcia tela je založená na určitých biochemických transformáciách. Ani jeden typ adaptácie nie je úplný bez významných biochemických preskupení.

Biochemická adaptácia vykonáva v bunke tieto hlavné funkcie:

1. Udržiavanie štrukturálnej integrity makromolekúl (enzýmov kontraktilných proteínov, nukleových kyselín a pod.) počas ich fungovania v špecifických podmienkach.

2. Dostatočné zásobenie bunky:

a) energetická mena - ATF;

b) zníženie ekvivalentov potrebných pre priebeh procesov biosyntézy;

c) prekurzory používané pri syntéze zásobných látok (glykogén, tuky a pod.), nukleových kyselín a bielkovín.

3. Údržba systémov, ktoré regulujú rýchlosť a smer metabolických procesov v súlade s potrebami organizmu a ich zmeny pri zmene podmienok prostredia.

Existujú tri typy biochemických adaptačných mechanizmov:

1. Adaptácia makromolekulárnych zložiek bunky alebo telesných tekutín:

a) zmeny v množstve (koncentrácii) existujúcich typov makromolekúl, ako sú enzýmy;

b) vznikajú nové typy makromolekúl, napríklad nové izoenzýmy, ktoré nahrádzajú makromolekuly, ktoré sa predtým v bunke vyskytovali, ale v zmenených podmienkach už nie sú celkom vhodné na prácu.

2. Prispôsobenie mikroprostredia, v ktorom fungujú makromolekuly. Podstatou tohto mechanizmu je, že adaptívna zmena v štruktúrnych a funkčných vlastnostiach makromolekúl sa dosiahne úpravou kvalitatívneho a kvantitatívneho zloženia prostredia obklopujúceho tieto makromolekuly (napríklad jeho osmotická koncentrácia alebo zloženie rozpustených látok).

3. Adaptácia na funkčnej úrovni, keď zmena účinnosti makromolekulových systémov, najmä enzýmov, nie je spojená so zmenou počtu alebo typov makromolekúl prítomných v bunke. Tento typ biochemickej adaptácie sa tiež nazýva metabolická regulácia. Jeho podstatou je regulovať funkčnú aktivitu makromolekúl predtým syntetizovaných bunkou.

Pri štúdiu vplyvu komplexu dlhodobých environmentálnych faktorov na ľudský organizmus je dôležitou úlohou posúdenie adaptačnej stratégie. Na základe poznania adaptačnej stratégie je možné včas predpovedať charakter správania organizmu, keď prichádza do kontaktu s meniacimi sa faktormi prostredia.

V rámci adaptačnej stratégie porozumieť funkčno-časovej štruktúre tokov informácií, energie, látok, poskytujúcich optimálnu úroveň morfologickej a funkčnej organizácie biosystémov v neadekvátnych podmienkach prostredia.

Kritériom výberu rôznych adaptačných stratégií (typov reakcie) je čas na vykonanie submaximálnej práce. Táto relatívna hodnota je vždy nepriamo úmerná odolnosti organizmu voči deštruktívnym vplyvom prostredia za predpokladu, že telo vykonáva prácu submaximálnej intenzity.

Existujú tri varianty „stratégie“ adaptívneho správania ľudského tela.

1. Typ stratégie ( šprintérska stratégia): telo má schopnosť výkonných fyziologických reakcií s vysokou mierou spoľahlivosti v reakcii na výrazné, ale krátkodobé výkyvy vonkajšieho prostredia. Avšak taký vysoký stupeň fyziologické reakcie môžu byť udržiavané relatívne krátky čas. K predĺženému fyziologickému preťaženiu zo strany vonkajšie faktory aj keď oni priemerná veľkosť takéto organizmy sú zle adaptované.

2. Druhý typ ( pobytová stratégia): telo je menej odolné voči krátkodobým výrazným výkyvom prostredia, ale má schopnosť dlhodobo odolávať fyziologickým zaťaženiam strednej sily.

3. Najviac optimálny typ stratégia je stredný typ, ktorá zaujíma strednú polohu medzi naznačenými extrémnymi typmi.

Formovanie adaptačnej stratégie je dané geneticky, ale v procese individuálneho života, vhodnej výchovy a tréningu sa dajú ich varianty korigovať. Treba poznamenať, že u tej istej osoby môžu mať rôzne homeostatické systémy rôzne stratégie fyziologickej adaptácie.

Zistilo sa, že u ľudí s prevahou stratégie prvého typu („šprintér“) sa slabo prejavuje súčasná kombinácia pracovných a regeneračných procesov a pre tieto procesy je potrebný jasnejší rytmus (čiže segregácia v čase). ).

Na druhej strane ľudia s prevahou stratégie 2. typu („stayer“) majú naopak nízke rezervné kapacity a mieru rýchlej mobilizácie, no pracovné procesy sa ľahšie kombinujú s procesmi obnovy, čo poskytuje možnosť predĺžená pracovná záťaž.

Takže v podmienkach severných zemepisných šírok majú ľudia s variantmi stratégie typu "sprinter" rýchle vyčerpanie a zhoršenie metabolizmu lipidov a energie, čo vedie k rozvoju chronických patologických procesov. Zároveň u ľudí patriacich do variantu stratégie „zostávajúcich“ sú adaptívne reakcie na špecifické podmienky vysokých zemepisných šírok najvhodnejšie a umožňujú im zostať v týchto podmienkach dlhý čas bez rozvoja patologických procesov.

Aby sa určila efektívnosť adaptačných procesov, určité kritériá a metódy diagnostiky funkčných stavov organizmu.

R. M. Baevsky (1981) navrhol vziať do úvahy päť hlavných kritérií:

1 - úroveň fungovania fyziologických systémov;

2 - stupeň napätia regulačných mechanizmov;

3 - funkčná rezerva;

4 - stupeň kompenzácie;

5 - rovnováha prvkov funkčného systému.

Obehový systém možno považovať za indikátor funkčného stavu celého organizmu. Uvažujú sa tri vlastnosti obehového systému, pomocou ktorých je možné posúdiť prechod z jedného funkčného stavu do druhého. to:

– úroveň fungovania... Malo by sa to chápať ako udržiavanie určitých hodnôt hlavných ukazovateľov myokardiálno-hemodynamickej homeostázy: zdvihový a minútový objem, pulzová frekvencia a krvný tlak;

– miera napätia regulačných mechanizmov, ktorý je určený indikátormi autonómnej homeostázy, napríklad mierou aktivácie sympatického oddelenia autonómneho nervový systém a úroveň excitácie vazomotorického centra.

– funkčná rezerva... Na jej posúdenie zvyčajne vykonajte funkčné záťažové testy, napríklad ortostatické alebo fyzické cvičenie.

Klasifikácia funkčných stavov vo vývoji adaptačných chorôb (Baevsky R.M., 1980):

1. Stav uspokojivého prispôsobenia sa podmienkam prostredia. Tento stav sa vyznačuje dostatočnými funkčnými schopnosťami organizmu, udržiava sa homeostáza s minimálnym napätím regulačných systémov organizmu. Funkčná rezerva sa neznižuje.

2. Stav napätia adaptačných mechanizmov. Funkčné schopnosti tela nie sú znížené. Homeostáza je udržiavaná vďaka určitému napätiu regulačných systémov. Funkčná rezerva sa neznižuje.

3. Stav neuspokojivého prispôsobenia sa podmienkam prostredia. Funkčné schopnosti tela sú znížené. Homeostáza je udržiavaná v dôsledku výrazného napätia v regulačných systémoch alebo v dôsledku zahrnutia kompenzačných mechanizmov. Funkčná rezerva je znížená.

4. Narušenie (rozpad) adaptačných mechanizmov. Prudký pokles funkčných schopností tela. Homeostáza je narušená. Funkčná rezerva je výrazne znížená.

Disadaptácia a vývoj patologických stavov prebieha postupne. Z hľadiska biokybernetiky je pohyb od zdravia k chorobe postupnou zmenou metód kontroly. Každý stav má svoj vlastný charakter štrukturálnej a funkčnej organizácie biosystému.

Počiatočným štádiom hraničného pásma medzi zdravím a patológiou je stav funkčného napätia adaptačných mechanizmov. Jeho najcharakteristickejšou črtou je vysoká úroveň funkčnosti, ktorá je zabezpečená intenzívnym alebo dlhotrvajúcim napätím regulačných systémov. Stav napätia adaptačných mechanizmov, ktorý nie je zistený pri tradičnom klinickom vyšetrení, by sa mal označovať ako predliečba, teda pred rozvojom ochorenia.

Neskoršia etapa hraničného pásma je stavom neuspokojivého prispôsobenia. Vyznačuje sa znížením úrovne fungovania biosystému, nesúladom jeho jednotlivých prvkov, rozvojom únavy a prepracovanosti. Stav neuspokojivej adaptácie je aktívny adaptačný proces. Telo sa zmenou funkčnej aktivity snaží prispôsobiť podmienkam existencie, ktoré sú preň nadmerné jednotlivé systémy a tomu zodpovedajúce napätie regulačných mechanizmov. Stav neuspokojivej adaptácie možno klasifikovať ako premorbidný, pretože výrazné zníženie funkčnej rezervy umožňuje pri použití funkčných testov odhaliť nedostatočnú odpoveď tela, čo naznačuje latentnú alebo počiatočnú patológiu.

Z klinického hľadiska sa na patologické stavy vzťahuje iba zlyhanie adaptácie, pretože je sprevádzané výraznými zmenami v tradične meraných parametroch: pulz, úderový a minútový objem, krvný tlak atď.

Adaptačné choroby sú podľa ich prejavov polymorfnej povahy, pokrývajú rôzne systémy tela. Najčastejšími adaptačnými chorobami sú dlhodobý pobytľudia v nepriaznivé podmienky(horská choroba a pod.). V dôsledku predĺženého napätia regulačných mechanizmov, ako aj mechanizmov bunkových, dochádza k vyčerpaniu a strate najdôležitejších zásob organizmu (Gora EP, 1999). Preto sa na prevenciu adaptačných chorôb používajú metódy zvyšovania účinnosti adaptácie.

Metódy na zvýšenie účinnosti adaptácie môže byť špecifický alebo nešpecifický.

TO nešpecifické metódy týkať sa: voľný čas, tvrdnutie, stredné fyzické cvičenie adaptogény a terapeutické dávky rôznych rezortných faktorov, ktoré môžu zvýšiť nešpecifickú rezistenciu, normalizovať činnosť hlavných systémov tela.

Adaptogény- sú to prostriedky, ktoré vykonávajú farmakologickú reguláciu adaptačných procesov v tele. Podľa pôvodu možno adaptogény rozdeliť do dvoch skupín: prírodné a syntetické. Zdrojmi prírodných adaptogénov sú suchozemské a vodné rastliny, živočíchy a mikroorganizmy. Medzi najvýznamnejšie adaptogény rastlinného pôvodu patria ženšen, Eleutherococcus, Schisandra chinensis, aralia mandžuská, zamaniha, šípky atď. Medzi prípravky živočíšneho pôvodu patria: pantokrin získaný z maralích parohov; Rantarin - zo sobích parohov, apilak - z materskej kašičky. Široko používané sú látky izolované z rôznych mikroorganizmov a kvasiniek (prodigiogan, zymosan atď.). Vitamíny majú vysokú adaptogénnu aktivitu. Mnohé účinné syntetické zlúčeniny sa získavajú z prírodných produktov (ropa, uhlie atď.).

Špecifické metódy zvýšenie účinnosti adaptácie je založené na zvýšení odolnosti organizmu voči akémukoľvek špecifickému faktoru prostredia: chladu, hypoxii atď. Patria sem lieky, fyzioterapeutické postupy, špeciálny tréning atď. (Gora E.P., 1999).

Pojem „funkčné systémy“, teóriu a model funkčných systémov zaviedol v roku 1935 sovietsky fyziológ Peter Kuzmich Anokhin. Predpokladom pre vznik TPS sú experimentálne získané fyziologické fakty (ako napr. spojenie nervových kmeňov), vďaka ktorým sa odhalila podriadenosť jednotlivých systémov (funkcií) celostnému správaniu. Ďalší výskum umožnil Anokhinovi objaviť integráciu fyziologických procesov do jedného celku.

Akú definíciu dáva Peter Kuzmich Anokhin pojmu „funkcia“? Funkciou je dosiahnutie priaznivého výsledku v pomere organizmu a prostredia. Funkčný systém bol teda podľa vedca dynamickou samoregulačnou organizáciou základné prvky ktoré interagujú, aby telo získalo užitočný adaptačný výsledok. Tento „adaptívny výsledok“ je indikátorom prispôsobenia nevyhnutného pre normálne fungovanie tela. Funkčné systémy tela sú tvorené niekoľkými prvkami celého organizmu, ktoré sa líšia svojou stavbou a účelom a ich činnosť a konečný výsledok neodrážajú výlučný vplyv akéhokoľvek anatomického typu zúčastnenej štruktúry. Komponenty zahrnuté v systéme strácajú svoju voľnosť a zostávajú len tie z nich, ktoré prispievajú k dosiahnutiu požadovaného užitočného výsledku, ktorý je určujúcim faktorom pre vytvorenie funkčného systému.

Užitočným výsledkom je zabezpečenie akéhokoľvek kvalitatívne špecifického vzťahu medzi organizmom a prostredím, prispievajúce k uspokojovaniu jeho potrieb.

Výsledky možno rozdeliť do niekoľkých skupín:

1) Metabolické. Výsledky, ktoré vytvárajú potrebné konečné produkty pre život.

2) Homeopatické. Výsledky, ktoré sú indikátormi stavu telesných tekutín (krv, lymfa) a zabezpečujú normálny metabolizmus.

3) Behaviorálne. Výsledky, ktoré uspokojujú základné potreby živého organizmu.

4) Sociálne. Výsledky, ktoré spĺňajú sociálne a duchovné potreby človeka.

Na dosiahnutie výsledkov rôznych skupín sa vytvárajú funkčné systémy rôznych úrovní, ich štruktúra je však v zásade rovnakého typu a je kombináciou piatich prvkov:

1) Užitočný adaptívny výsledok

2) Riadiace zariadenia (receptory)

3) Spätná väzba

4) Centrálna architektonika - selektívne zjednocovanie nervových elementov rôznych úrovní v riadiacom aparáte.

5) Reakčný aparát - somatický, autonómny, endokrinný, behaviorálny.

Funkčné systémy metabolického výsledku zahŕňajú iba vnútorné mechanizmy samoregulácie, určujú optimálnu hladinu krvnej hmoty, krvného tlaku a reakciu prostredia na metabolický proces.

Homeopatické funkčné systémy poskytujú vonkajšie mechanizmy samoregulácia, interakcia tela s vonkajším prostredím, hladina živín, telesná teplota a tlak.

Behaviorálne funkčné systémy a sociálne funkčné systémy zabezpečujú vnútorné a vonkajšie mechanizmy sebaregulácie, ktoré zohrávajú rovnakú úlohu.

Súčasne môže v ľudskom tele fungovať niekoľko funkčných systémov rôznych úrovní, existujú však určité princípy ich interakcie:

1) Princíp genézy systému;

2) Princíp viacnásobne prepojenej interakcie;

3) hierarchia;

4) konzistentná dynamika interakcie;

5) Princíp systémového kvantovania života.

Navrhujem, aby sme sa na tieto princípy bližšie pozreli.

Prvý princíp, princíp systémovej genézy, nie je nič iné ako dozrievanie, vývoj a selektívna redukcia funkčného systému.

Princíp viacnásobne prepojenej interakcie podmieňuje zovšeobecnenú činnosť rôznych funkčných systémov, jednotu vnútorného prostredia organizmu, zmeny v dôsledku metabolizmu a činnosť organizmu vo vonkajšom prostredí. V tomto prípade odchýlky jedného ukazovateľa vnútorného prostredia spôsobujú prerozdelenie parametrov výsledku spoločných činností viacerých funkčných systémov.

Hierarchia. Názov hovorí sám za seba – funkčné systémy sú rozdelené do úrovní, z ktorých chudobní podliehajú tej najvyššej, v súlade s biologickým a spoločenským významom. Činnosť tela je daná dominantným funkčným systémom a ako prvý sa dosiahne zodpovedajúci výsledok. Po dosiahnutí dominantného výsledku sa dosiahne ďalší dôležitý výsledok.

Princíp následnej dynamickej interakcie. Chápe sa ako jasná postupnosť zmien v činnosti viacerých funkčných systémov. Výsledok predchádzajúcej činnosti je ukazovateľom pre začiatok činnosti nasledujúceho systému.

Princíp systémového kvantovania vitálnej aktivity. Spočíva v selekcii v procese života nejakých „kván“ s ich konečným výsledkom.

Motorickým (behaviorálnym) aktom sa teda dosiahne „užitočný výsledok“.

Behaviorálny akt je elementárny cyklus vzťahu celého organizmu k životnému prostrediu, v ktorom sa rozlišujú systémové procesy, to znamená organizácia buniek bunkových procesov do jedného celku - funkčného systému.

Na zváženie tohto konceptu je potrebné povedať, že Anokhin identifikoval dve skupiny funkčných systémov: prvou skupinou sú funkčné systémy, ktoré zaisťujú stálosť určitých konštánt vnútorného prostredia v dôsledku samoregulačného systému, ktorého prepojenia nejdú za hranicami samotného organizmu (funkčné systémy metabolického výsledku). Druhou skupinou sú funkčné systémy, ktoré využívajú externý odkaz samoregulácie. Poskytujú adaptačný efekt v dôsledku prechodu mimo tela prostredníctvom komunikácie s vonkajším svetom, prostredníctvom zmien v správaní. Sú to funkčné systémy druhého typu, ktoré sú základom rôznych aktov správania, rôznych typov správania.

Vytvára sa určitá schéma spojenia častí funkčných systémov do jedného celku, ktorý určuje behaviorálny akt:

Aferentná syntéza - rozhodovanie - akceptant výsledkov akcie - efektívna syntéza - tvorba akcie - hodnotenie dosiahnutého výsledku.

Poďme analyzovať navrhovaný reťazec.

1) Aferentná syntéza je proces prenosu impulzov z pracovného orgánu do nervového centra. Jeho tvorba je ovplyvnená nasledujúcimi faktormi:

a) Motivačné vzrušenie (potreba). Objavuje sa pri akejkoľvek potrebe a je zameraná na vytváranie priaznivých podmienok pre uspokojovanie týchto potrieb a pre existenciu organizmu.

b) Okolitá aferentácia. Zahŕňa vzrušenie zo stacionárneho prostredia a vzrušenie spojené s týmto prostredím.

c) Spustite aferentáciu. Spočíva v tom, že odhalením latentného vzrušenia vzniknutého situačnou aferentáciou ho načasovala do určitých časových momentov, z hľadiska samotného správania najúčelnejšie.

d) Pamäťový aparát. Spočíva v tom, že v štádiu aferentnej syntézy sa z pamäte vytiahnu a použijú práve tie fragmenty minulých skúseností, ktoré sú užitočné a potrebné pre budúce správanie.

2) Štádium rozhodovania, ktoré určuje typ a smer správania. Etapa rozhodovania sa realizuje prostredníctvom špeciálnej a veľmi dôležitej etapy behaviorálneho aktu - formovania aparátu prijímateľa výsledkov konania. Je to prístroj na programovanie výsledkov budúcich udalostí. Aktualizuje vrodenú a individuálnu pamäť zvieraťa a človeka vo vzťahu k vlastnostiam vonkajších predmetov, ktoré dokážu uspokojiť vzniknutú potrebu, ako aj k metódam konania zameraným na dosiahnutie alebo vyhnutie sa cieľovému objektu. V tomto prístroji je často naprogramovaná celá cesta hľadania zodpovedajúcich podnetov vo vonkajšom prostredí.

3) Ďalšia fáza je akceptor výsledkov akcie, dalo by sa povedať, mechanizmus obsahujúci model programovateľných parametrov budúcej fázy a konečných výsledkov, ako aj porovnávanie výsledkov, ktoré boli predpovedané s tými, ktoré sa dosiahli.

4) Eferentná syntéza - odchádzajúce, odchádzajúce, prenášajúce impulzy z nervových centier do pracovných orgánov.

Závery pre kapitolu 1:

1) Nervový systém je hlavným funkčným systémom živého organizmu, pretože je schopný regulovať činnosť iných systémov nášho tela a je akýmsi spojovacím článkom medzi nimi. Nervový systém pozostáva z Centrálneho nervového systému (mozog a miecha) a Periférneho nervového systému (nervy, nervové uzliny), ktoré sa tiež vzájomne ovplyvňujú pri realizácii nervových reakcií a procesov.
2) Keďže je nervový systém hlavnou funkciou živého organizmu, je základom duševných procesov. Psychika sa tvorí vplyvom činnosti nervovej sústavy. Vyjadruje sa to vo vytváraní subjektívneho obrazu obrazu okolitého sveta, ktorý sa líši od skutočného a emocionálne zafarbeného, ​​regulácie ľudského správania vykonávaného vnútornými vplyvmi túžob, pamäti, skúseností a priamo vonkajším prostredím. .
3) Zakladateľom teórie funkčných systémov je ruský vedec Pyotr Kuzmich Anokhin. Podal definíciu, klasifikáciu funkčných systémov, princípy ich práce a cieľ – dosiahnuť užitočný výsledok.

Veľa výskumov v oblasti umelej inteligencie sa v súčasnosti stretáva s problémom nedostatku akejkoľvek výkonnej teórie vedomia a mozgovej aktivity. V skutočnosti máme pomerne slabé vedomosti o tom, ako sa mozog učí a dosahuje adaptívne výsledky. V súčasnosti je však badateľný nárast vzájomného ovplyvňovania oblasti umelej inteligencie a neurobiológie. Na základe výsledkov matematického modelovania mozgovej aktivity sa stanovujú nové ciele pre experimenty v oblasti neurobiológie a psychofyziológie a experimentálne dáta biológov zasa vo veľkej miere ovplyvňujú vektor rozvoja AI.

Na základe vyššie uvedeného je zrejmé, že pre budúci úspešný rozvoj bionickej AI je potrebná úzka spolupráca medzi matematikmi a neurovedcami, ktorá bude v konečnom dôsledku plodná pre obe oblasti. Najmä na to je potrebné študovať moderné úspechy teoretickej neurobiológie.

V súčasnosti existujú tri najrozvinutejšie a čiastočne experimentálne overené teórie štruktúry vedomia v oblasti teoretickej neurobiológie: teória funkčných systémov od P.K. Anokhin, teória selekcie neurónových skupín (neurodarwinizmus) od Geralda Edelmana a teória globálnych informačných priestorov od Jeana-Pierra Changera (pôvodne ju sformuloval Bernard Baars). Ostatné teórie sú buď modifikáciami menovaných, alebo nie sú potvrdené žiadnymi experimentálnymi údajmi. Tento článok sa zameria na prvú z týchto teórií - Teória funkčných systémov P.K. Anokhin.

Paradigmy reaktivity a aktivity

V prvom rade treba povedať, že pri všetkej rôznorodosti teórií a prístupov používaných v psychológii, psychofyziológii a neurovede ich možno podmienene rozdeliť do dvoch skupín. V prvej skupine je reaktivita považovaná za hlavný metodický princíp, ktorý určuje prístup k štúdiu vzorcov mozgovej organizácie správania a aktivity, v druhej - aktivita (obr. 1).

Ryža. 1. Dve paradigmy neurofyziológie - reaktivita a aktivita

V súlade s paradigmou reaktivity po podnete nasleduje reakcia – behaviorálna u jedinca, impulzívna u neurónu. V druhom prípade sa impulz presynaptického neurónu považuje za stimul.

V súlade s paradigmou činnosti sa akcia končí dosiahnutím výsledku a jeho posúdením. Schéma obsahuje model budúceho výsledku: pre osobu napríklad kontakt s cieľovým objektom.

Podľa reaktívneho prístupu by činidlo nemalo byť aktívne v neprítomnosti stimulov. Naopak, pri použití paradigmy aktivity môžeme pripustiť prípad, keď agent nedostal žiadny podnet z vonkajšieho prostredia, avšak podľa očakávania agenta mal konať. V tomto prípade bude agent konať a naučí sa eliminovať nesúlad, čo by v prípade najjednoduchšej bezpodmienečnej reakcie agenta na podnet z vonkajšieho prostredia nemohlo byť.

Teória funkcionálnych systémov

V teórii funkčných systémov nie je minulosť považovaná za determinant správania vo vzťahu k správaniu, udalosť je podnetom, ale budúcnosť je výsledkom. Funkčný systém existuje dynamicky sa rozvíjajúci široko distribuovaný systém heterogénnych fyziologických útvarov, ktorých všetky časti prispievajú k dosiahnutiu určitého užitočného výsledku. Je to vedúca hodnota výsledku a model budúcnosti vytvorený mozgom, ktorý umožňuje hovoriť nie o reakcii na podnety z vonkajšieho prostredia, ale o plnohodnotnom stanovení cieľov.


Ryža. 2. Všeobecná architektúra funkčného systému
(OA - situačná aferentácia, PA - spúšťacia aferentácia)

Architektúra funkčného systému je znázornená na obr. 2. Diagram znázorňuje postupnosť akcií pri implementácii jedného funkčného systému. Najprv prebieha aferentná syntéza, ktorá akumuluje signály z vonkajšieho prostredia, pamäte a motivácie subjektu. Na základe aferentnej syntézy sa prijíma rozhodnutie, na základe ktorého sa vytvára program akcií a akceptor výsledku akcie - prognóza účinnosti vykonávanej akcie. Potom sa akcia priamo vykoná a fyzické parametre výsledku sa odstránia. Jednou z najdôležitejších častí tejto architektúry je aferentačná spätná väzba – spätná väzba, ktorá vám umožňuje posúdiť úspešnosť jednej alebo viacerých akcií. To priamo umožňuje subjektu učiť sa, keďže porovnaním fyzikálnych parametrov získaného výsledku a predpokladaného výsledku je možné posúdiť účinnosť cieľavedomého správania. Okrem toho je potrebné poznamenať, že výber jednej alebo druhej akcie je ovplyvnený mnohými faktormi, ktorých súhrn sa spracováva v procese aferentnej syntézy.

Takéto funkčné systémy sa vyvíjajú v procese evolúcia a celoživotné vzdelávanie... Všeobecne povedané, celým cieľom evolúcie je vyvinúť funkčné systémy, ktoré poskytnú najlepší adaptívny efekt. Funkčné systémy vytvorené evolúciou sa vyvíjajú ešte pred narodením, keď neexistuje priamy kontakt s prostredím, a poskytujú primárny repertoár. Práve táto skutočnosť naznačuje evolučnú povahu týchto javov. Takéto procesy dostali spoločný názov – genéza primárnych systémov .

Systémovo-evolučná teória vyvinutá V.B. Shvyrkovom. na základe teórie funkčných systémov dokonca odmietol koncept „spúšťacieho stimulu“ a považoval behaviorálny akt nie izolovane, ale ako súčasť behaviorálneho kontinua: sled behaviorálnych aktov vykonávaných jednotlivcom počas svojho života ( Obr. 3). Ďalší úkon v kontinuu sa realizuje po dosiahnutí a posúdení výsledku predchádzajúceho úkonu. Takéto hodnotenie je nevyhnutnou súčasťou procesov organizácie ďalšieho aktu, ktorý preto možno považovať za transformačný alebo za procesy prechodu od jedného aktu k druhému.


Ryža. 3. Behaviorálne-časové kontinuum

Zo všetkého uvedeného vyplýva, že jedinec a dokonca aj individuálny neurón musí mať schopnosť vytvoriť si obraz o výsledku konania a schopnosť vyhodnotiť efektivitu svojho správania. Keď sú splnené tieto podmienky, správanie možno s istotou nazvať účelovým.

Procesy genézy systémov sa však v mozgu vyskytujú nielen vo vývoji (genéza primárnych systémov), ale aj počas života subjektu. Systemogenéza Ide o vytváranie nových systémov v procese učenia. V rámci systémovo-výberového konceptu učenia sa – formovanie nového systému – sa považuje za formovanie nového prvku individuálnej skúsenosti v procese učenia. Formovanie nových funkčných systémov počas učenia je založené na výbere neurónov zo „rezervy“ (pravdepodobne málo aktívnych alebo „tichých“ buniek). Tieto neuróny možno označiť ako vysoko špecializované bunky.

Výber neurónov závisí od ich individuálnych vlastností, t.j. na charakteristike ich metabolických „potreby“. Vybrané bunky sa stanú špecializovanými vo vzťahu k novovzniknutému systému – systémovo špecializované. Táto špecializácia neurónov vo vzťahu k novovytvoreným systémom je konštantná. teda nový systém sa ukazuje ako „doplnok“ k predtým vytvoreným, „vrstvenie“ na nich. Tento proces sa nazýva sekundárna systemogenéza .

Nasledujúce ustanovenia systémovo-evolučnej teórie:
o prítomnosti v mozgu zvierat odlišné typy veľké množstvo "tichých" buniek;
zvýšenie počtu aktívnych buniek počas učenia;
že novovzniknuté špecializácie neurónov zostávajú konštantné
že počas učenia je zapojenie nových neurónov pravdepodobnejšie ako preškolenie starých,
súhlasiť s údajmi získanými v prácach viacerých laboratórií.

Samostatne by som rád poznamenal, že podľa moderných koncepcií psychofyziológie a systémovej evolučnej teórie je počet a zloženie funkčných systémov jednotlivca determinované procesmi evolučnej adaptácie, ktoré sa odrážajú v genóme, ako aj individuálne celoživotné vzdelávanie.

Teória funkčných systémov je úspešne skúmaná pomocou simulácie a na jej základe sú postavené rôzne modely riadenia adaptívneho správania.

Namiesto záveru

Teória funkčných systémov ako prvá zaviedla koncept účelnosti správania porovnaním predpovede výsledku s jeho skutočnými parametrami, ako aj učenie ako spôsob eliminácie nesúladu medzi organizmom a prostredím. Mnohé ustanovenia tejto teórie už teraz potrebujú výraznú revíziu a úpravu, berúc do úvahy nové experimentálne údaje. V súčasnosti je však táto teória jednou z najrozvinutejších a biologicky adekvátnych.

Ešte raz by som rád poznamenal, že z môjho pohľadu je ďalší rozvoj v oblasti AI nemožný bez úzkej spolupráce s neurovedcami, bez budovania nových modelov založených na silných teóriách.

Bibliografia

... Alexandrov Yu.I. „Úvod do systémovej psychofyziológie“. // Psychológia XXI storočia. M.: Per Se, str. 39-85 (2003).
... Alexandrov Yu.I., Anokhin K.V. a kol., Neuron. Spracovanie signálu. Plastové. Modelovanie: Základná príručka. Tyumen: Vydavateľstvo Tyumensky Štátna univerzita (2008).
... Anokhin P.K. Eseje o fyziológii funkčných systémov. M.: Medicína (1975).
... Anokhin P.K. "Myšlienky a fakty vo vývoji teórie funkčných systémov." // Psychologický časopis. zväzok 5, strany 107-118 (1984).
... Anokhin P.K. „Systemogenéza ako všeobecný vzor evolučný proces“. // Bulletin experimentálnej biológie a medicíny. 8, zväzok 26 (1948).
... Shvyrkov V.B. Úvod do objektívnej psychológie. Neurónové základy psychiky. Moskva: Inštitút psychológie RAS (1995).
... Alexandrov Yu.I. Psychofyziológia: Učebnica pre vysoké školy. 2. vyd. SPb .: Peter (2003).
... Alexandrov Yu.I. Učenie a pamäť: Systémová perspektíva. // Druhé Šimonove čítania. Moskva: Ed. RAS, str. 3-51 (2004).
... Teória genézy systémov. Pod. vyd. K.V.Sudáková. M.: Horizont (1997).
... Jog M.S., Kubota K, Connolly C.I., Hillegaart V., Graybiel A.M. „Budovanie nervových reprezentácií zvykov“. // Veda. Vol. 286, str. 1745-1749 (1999).
... Red "ko VG, Anokhin KV, Burtsev MS, Manolov AI, Mosalov OP, Nepomnyashchikh VA, Prokhorov DV" Projekt "Animat Brain": Navrhovanie riadiaceho systému Animat na základe teórie funkčných systémov "// Anticipačné správanie v adaptívnom učení Systems LNAI 4520, s. 94-107 (2007).
... Red "ko V.G., Prokhorov D.V., Burtsev M.S." Theory of Functional Systems, Adaptive Critics and Neuron Networks "// Proceedings of IJCNN 2004. S. 1787-1792 (2004).

Na obrázku je znázornený diagram funkčného diagramu podľa Anokhina.

Funkčný systém je kombináciou prvkov rôznej anatomickej lokalizácie, ktoré sa vzájomne ovplyvňujú, aby sa dosiahol adaptívny výsledok.
Adaptívny výsledok je chrbtový faktor FS... Dosiahnuť výsledok znamená zmeniť vzťah medzi telom a prostredím telu prospešným smerom.
Rozlišujte medzi funkčnými systémami prvého a druhého typu.
Funkčný systém prvého typu- funkčný systém, ktorý vďaka samoregulačnému systému zabezpečuje stálosť parametrov vnútorného prostredia, ktorého akty neprekračujú hranice samotného organizmu. Hlavné dve konštanty homeostázy sú osmotický tlak a pH krvi. Funkčný systém prvého typu automaticky vyrovnáva vzniknuté výkyvy krvného tlaku, telesnej teploty a ďalších parametrov.
Funkčný systém druhého typu pomocou externého prepojenia samoregulácie; poskytovanie adaptačného efektu prostredníctvom komunikácie s vonkajším svetom mimo tela a zmeny správania.
Funkčné systémy majú rôzne špecializácie... Niektorí vykonávajú dýchanie, iní sú zodpovední za pohyb, iní za jedlo atď. FS môže patriť do rôznych hierarchických úrovní a môže mať rôzny stupeň zložitosti.
Funkčné systémy sa líšia stupňom plasticity, t.j. schopnosťou meniť jeho zložky. Ak behaviorálny akt pozostáva hlavne z vrodených štruktúr (nepodmienené reflexy, napríklad dýchanie), potom bude plasticita malá a naopak.
Hlavné komponenty:
Hlavné komponenty sú schematicky znázornené na obrázku.
1. Aferentná syntéza. Úlohou tejto etapy je zozbierať potrebné informácie o rôznych parametroch vonkajšieho prostredia, vybrať z rôznych podnetov hlavné podnety, načrtnúť cieľ. AF je vždy individuálne. AF ovplyvňujú 3 zložky: motivácia, situačná aferentácia (informácie o prostredí) a pamäť.
2. Rozhodovanie
3. Akceptátor výsledkov akcie. Model alebo obrázok očakávaného výsledku.
4. Reverzná aferentácia. Proces korekcie na základe výsledkov vykonanej činnosti prijatý mozgom zvonku.
Hodnota pre psychofyziológiu: FS sa považuje za jednotku integračnej aktivity organizmu.
Luria veril, že zavedenie teórie funkčných systémov umožňuje nový prístup k riešeniu mnohých problémov v organizácii fyziologických základov správania a psychiky.
Vďaka FS teórii:
- zjednodušené chápanie podnetu ako jediného vyvolávajúceho činiteľa správania bolo nahradené komplexnejšími predstavami o faktoroch determinujúcich správanie so zahrnutím modelov požadovanej budúcnosti alebo obrazu očakávaného výsledku;
- myšlienka úlohy „reverznej aferentácie“ a jej význam pre ďalší osud vykonaná akcia, ktorá radikálne mení obraz, ukazuje, že všetko ďalšie správanie závisí od úspechu vykonanej akcie;
- bola predstavená myšlienka nového funkčného aparátu, ktorý porovnáva počiatočný obraz očakávaného výsledku s účinkom skutočnej akcie - "akceptor" výsledkov akcie.