Регуляция, или управление – это такие воздействия на систему, при которых система переходит из одного уровня функционирования на другой – заранее предусмотренный. Все воздействия на систему можно разделить на два вида: 1) задающие сигналы – это такие воздействия, при которых система переходит на заданный уровень функционирования; 2) возмущающие сигналы – это такие воздействия, при которых происходит отклонение от заданного уровня функционирования (фактический уровень функционирования). Отклонение фактического результата от заданного называется рассогласованием: чем меньше рассогласование, тем оптимальнее процессы регуляции. Выше было отмечено, что уменьшению рассогласования способствует обратная связь, которая постоянно извещает ЦНС о фактическом результате. В организме существуют ряд структур, которые участвуют в процессе регуляции: 1) БАВ (биологически активные вещества) – продуцирующие клетки; 2) эндокринные железы; 3) ЦНС; 4) органы и системы, на которые направлены процессы регуляции. В физиологии различают три основных механизма регуляции: местная, гуморальная и нервная. Генетика изучает еще один механизм – генный.
Местная регуляция осуществляется по трем вариантам: 1) по типу нервной регуляции – за счет наличия в органе периферической рефлекторной дуги (Мейснерово и Аурбахово сплетения в желудочно-кишечном тракте, внутрисердечная рефлекторная дуга). Эти внутриорганные системы получили название (по Ноздрачеву А.Д.) – метасимпатическая нервная система; 2) по типу гуморалной регуляции – в органе во время работы могут накапливаться метаболиты, которые участвуют в регуляции микроциркуляции в работающей мышце. Например, в работающей мышце появляются метаболиты молочная кислота, аденозиндифосфат, ионы калия – они блокирут сосудосуживающий эффект адренергических веществ (адреналина, норадреналина), в связи с этим диаметр сосудов в работающей мышце возрастает, что создает условие для гиперемии (рабочая гиперемия); 3) этот вариант местной регуляции осуществляется за счет использования физических, физико-химических, биохимических и физиологических свойств объекта регулирования. Например, в мышцах имеется система регуляторных белков (тропонина и тропомиозина), которая позволяет регулировать состояние актина и миозина (сокращения и расслабления).
Гуморальная регуляция – это воздействия на органы и системы через жидкости (Humor) организма при действии на специфические рецепторы гормонов или БАВ. Гормоны и БАВ могут выделяться в общее русло крови, но их конечный эффект определяется наличием в соответствующем органе специфических рецепторов. Таким образом, гуморальная регуляция осуществляется по принципу сигнала «SOS», то есть гормоны или БАВ проходят через все ткани, а реагируют только те из них, которые имеют специфические рецепторы.
Нервная регуляция - при этом воздействия на рабочий орган осуществляются через нервную систему, за счет рефлекса. Рефлекс – это ответная реакция организма при обязательном участии ЦНС. Рефлекс в переводе с латинского языка означает «отражение». Впервые термин «отражение» был применен Р.Декартом (1595 – 1650) для характеристики реакций организма в ответ на раздражение органов чувств. Большой вклад в развитие рефлекторной теории вложил И.М. Сеченов. В книге «Рефлексы головного мозга» он утверждал, что акты бессознательной и сознательной жизни по природе происхождения являются рефлексами.
Материальной субстанцией, или структурной основой любого рефлекса является рефлекторная дуга – совокупность морфологических структур, которая обеспечивает осуществление рефлекса. Различают два вида рефлекторной дуги: 1) соматическая, обеспечивающая ответную реакцию скелетных мышц в ответ на раздражение; 2) вегетативная, обеспечивающая ответную реакцию внутренних органов и сосудов в ответ на раздражение (рис.). Из рисунка видно, что любая рефлекторная дуга состоит из пяти основных звеньев, выключение каждого из которых приводит к исчезновению рефлекса. Звенья рефлекторной дуги: 1) рецептор – звено, которое воспринимает раздражение и преобразует энергию раздражения в нервный импульс. Таким образом, можно сказать, что рецептор выполняет функцию переводчика: переводит сигналы раздражения в сигналы, понятные для ЦНС (нервный импульс); 2) афферентный нервный путь – передает нервный импульс от рецептора в ЦНС; 3) нервный центр – здесь происходит анализ полученных сигналов в результате чего изменяется работа необходимого эффектора. Следует отметить, что нервный центр может иметь несколько вставочных нейронов, где происходит задержка импульса для анализа. Чем сложнее рефлекс, тем больше вставочных нейронов содержится в нервном центре; 4) эфферентный нервный путь – обеспечивает переход сигнала от ЦНС к рабочему органу (эффектору); 5) эффектор (рабочий орган). Из вышеизложенного следует, что при выключении любого звена будет отсутствовать результат (ответная реакция), хотя причины отсутствия результата будут разными, так как каждое звено выполняет только ей присущую функцию. Из рисунка видны некоторые особенности вегетативной рефлекторной дуги по сравнению с соматической: 1) отростки афферентных нейронов в соматической рефлекторной дуге заканчиваются на альфа-мотонейронах в передних рогах спинного мозга, а в вегетативной – на вегетативных нейронах в боковых рогах спинного мозга; 2) эфферентный путь в соматической рефлекторной дуге однонейронный, а в вегетативной – двухнейронный (преганглионарное волокно и постганглионарное); 3) рабочий орган в соматической рефлекторной дуге скелетные мышцы, а в вегетативной – внутренние органы и сосуды.
После рассмотрения гуморальной и нервной регуляции, остановимся на их различии: 1) филогенетическое отличие – в процессе развития организма вначале возникает гуморальная регуляция, а затем на базе гуморальной возникает нервная регуляция; 2) пути, по которым осуществляются эти виды регуляций – при гуморальной регуляции – это сосуды, а при нервной - это нервы; 3) по скорости – при гуморальной регуляции максимальная скорость может быть 0,5 м/с, а при нервной – скорость может достигать 120 м/с. В связи с этим нервная регуляци – это срочный вид регуляции, а гуморальный – поддерживающий вид регуляции; 4) по источнику воздействия – при нервной регуляции – это нервный импульс, а при гуморальной – гормоны и БАВ; 5) по точности регуляции – нервная регуляция – это точный вид регуляции, так как импульс от ЦНС доходит до конкретного органа. Гуморальная регуляция не имеет точного адресата, так как гормоны или БАВ поступают в кровь и разносятся по всем органам и тканям. Этот вид регуляции осуществляется по механизму сигнала «SOS».