Еще в 30-е годы ученик И.П. Павлова – Петр Кузьмич Анохин, в последующим академик АН СССР – поставил вопрос: каким образом живой организм как совокупность отдельных органов и систем выполняет свои задачи? Каким образом он достигает положительных для организма целей? П.К. Анохин предложил свою концепцию для объяснения проблем управления. Она получила название теория функциональных систем (ФУС). В последующие годы теория была развита и в настоящее время является одной из ведущих теорий, объясняющей принцип нервной регуляции, принципы управления в живых системах.
ФУС – это динамическая организация деятельность которой направлена на совершение какого-либо конечного полезного приспособительного результата (КППР). Функциональных систем в организме много, каждая из которых отвечает за какой-то полезный результат. Например, ФУС, обеспечивающая постоянство газов крови, отвечает за оптимальное содержание кислорода и углекислого газа в крови.
Теория функциональных систем предполагает, что в организме имеется управляющее устройство, которое управляет многими органами, входящими в данную ФУС и работающее ради получения положительного приспособительного результата. Каждая ФУС создается ради получения положительного для организма результата. Таким образом, по П.К. Анохину, результат действия – это системообразующий фактор, именно результат образует систему.
Любая ФУС по мнению П.К. Анохина состоит из следующих компонентов: 1) конечный полезный приспособительный результат – это ведущее звено ФУС, так как от степени отклонения конечного результата зависит формирование ФУС. Любой КППР (артериальное давление, температура тела, газы крови и т. д.) находится в организме на каком-то оптимальном уровне. При отклонении КППР от оптимального уровня (в сторону увеличения или уменьшения), начинает формироваться ФУС работа которого направлена на возвращение КППР к оптимальному уровню; 2) специфические рецепторы – для каждого КППР имеются специфические рецепторы, которые начинают возбуждаться при отклонении КППР от оптимального уровня. Заметим, что в рефлекторной дуге первым звеном является рецептор, а последним – результат; 3) афферентный путь по которому идут сигналы в ЦНС, свидетельствующие об отклонении КППР от оптимального уровня. Различают афферентный нервный путь (от специфических рецепторов к ЦНС) и гуморальный афферентный путь (непосредственное изменение КППР воздействует на ЦНС током крови); 4) ЦНС (по П.К. Анохину «центральная архитектура»), который, в свою очередь, состоит из определенных звеньев они будут рассмотрены несколько ниже. Здесь отметим, что ЦНС включает несколько уровней: а) низший уровень, расположенный в спинном мозгу; б) нервные центры, расположенные в области продолговатого или среднего мозга; в) высший уровень, расположенный в коре больших полушарий; 5) эффекторы (рабочие органы). Заметим, что в ФУС, в отличии от рефлекторной дуги, несколько эффекторов. Количество эффекторов в ФУС зависит от степени отклонения КППР от оптимального уровня и постоянно изменяется (в связи с этим ФУС – это динамическая организация, так как количество эффекторов в ней постоянно меняется); 6) поведение – это внешнее звено ФУС. Это звено включается в работу после того, как все эффекторы, входящие в данную ФУС, задействованы, но КППР не возвращается к оптимальному уровню. Таким образом, внешнее звено ФУС начинает функционировать после исчерпания внутренних резервов организма. Первый признак исчерпания внутренних резервов – это появление отрицательных эмоций. С этого момента начинает включаться в работу ФУС высший уровень ЦНС – кора больших полушарий, возникает система осознанных двигательных актов, которая проявляется в том или ином поведении. При этом поведение направлено на удовлетворение внутренней потребности организма, то есть поведение должно быть таким, чтобы вернуть КППР к оптимальному уровню.
Рассмотрим, из каких звеньев (блоков) состоит центральная архитектура ФУС (рис.). Согласно П.К. Анохину, центральная архитектура включает в себя ряд логических блоков, решающих вполне определенную задачу:
1. Блок афферентного синтеза. В этом блоке происходит синтез всех поступающих сигналов в ЦНС (пускового и обстановочных), сигналов из памяти и сигналов из доминирующего очага возбуждения. Благодаря афферентному синтезу ЦНС отвечает на три важных вопроса: а) что делать? (на основании синтеза пускового и обстановочных сигналов); б) как делать? (на основании синтеза сигналов из памяти); в) когда делать? (на основании синтеза сигналов из доминирующего очага возбуждения)
2. Блок принятия решения - после принятия решения начинает функционировать следующий блок.
3. Блок программы действия – в этом блоке отмечаются, какие эффекторы и в каком режиме должны функционировать, чтобы вернуть КППР к оптимальному уровню.
4. Блок акцептора результатов действия (АРД). Этот блок формируется во время реализации программы действия. В этом блоке содержится информация о будущих параметрах результатов действия. Сигналы о фактических параметрах результата по обратной связи поступают в блок АРД и происходит коррекция в блоке программы действия.
Вопросы для повторения:
1. Регуляция – это: 1) любые воздействия на организм; 2) водействия при которых осуществляется переход одного уровня функционирования на другой; 3) воздействия, которые уменьшают рассогласование; 4) водействия при которых осуществляется переход одного уровня функционирования на другой, заранее предусмотренный.
2. Различают следующие механизмы регуляции: 1) нервный; 2) нейрогуморальный; 3) доминантный; 4) генный.
3. Различают следующие механизмы регуляции: 1) нервный; 2) реципрокный; 3) доминантный; 4) генный.
4. Различают следующие механизмы регуляции: 1) нервный; 2) реципрокный; 3) доминантный; 4) гуморальный.
5. Рефлекс – это: 1) любая ответная реакция на раздражение; 2) ответная реакция на раздражение с участием ЦНС; 3) ответная реакция на раздражение с участием АНС; 4) ответная реакция при раздражении эфферентного нерва.
6. Материальной субстанцией рефлекса является: 1) соматическая рефлекторная дуга; 2) ритмический раздражитель; 3) одиночный раздражитель; 4) вегетативная рефлекторная дуга.
7. Рефлекторная дуга состоит из следующих звеньев: 1) рецептора; 2) аферентного синтеза; 3) эфферентных путей; 4) вставочного нейрона.
8. Рефлекторная дуга состоит из следующих звеньев: 1) рецептора; 2) аферентного синтеза; 3) программы действия; 4) вставочного нейрона.
9. Рефлекторная дуга состоит из следующих звеньев: 1) афферентного и эфферентного пути; 2) аферентного синтеза; 3) программы действия; 4) вставочного нейрона.
10. Рефлекторная дуга состоит из следующих звеньев: 1) афферентного и эфферентного пути; 2) аферентного синтеза; 3) программы действия; 4) рабочего органа.
11. Рецептор выполняет следующие функции: 1) преобразует энергию раздражения в нервный импульс; 2) синтезирует раздражение; 3) осуществляет примитивный анализ раздражения; 4) принимает раздражение.
12. Афферентный путь выполняет следующие функции: 1) преобразует энергию раздражения в нервный импульс; 2) переводит импульс от рецептора к ЦНС; 3) осуществляет примитивный анализ раздражения; 4) переводит импульс от ЦНС к рабочему органу.
13. Эфферентный путь выполняет следующие функции: 1) преобразует энергию раздражения в нервный импульс; 2) переводит импульс от рецептора к ЦНС; 3) осуществляет примитивный анализ раздражения; 4) переводит импульс от ЦНС к рабочему органу.
14. Вставочный нейрон выполняет следующие функции: 1) преобразует энергию раздражения в нервный импульс; 2) синтезирует раздражение; 3) осуществляет анализ раздражения; 4) принимает раздражение.
15. Рабочий орган (эффектор) осуществляет следующие функции: 1) осуществляет ответную реакцию; 2) принимает раздражение; 3) преобразует энергию раздражения в ответную реакцию; 4) осуществляет анализ сигнала.
16. Гуморальная регуляция – это воздействия, осуществляемые за счет: 1) нервных импульсов; 2) медиаторов; 3) крови и лимфы; 4) жидкостей организма.
17. По точности регуляции: 1) гуморальная неточный вид регуляции; 2) нервная точный вид регуляции; 3) гуморальная не отличается от нервной; 4) нервная регуляция осуществляется по принципу сигнала «SOS».
18. По скорости регуляции: 1) наибольшей скоростью обладает гуморальная регуляция; 2) наименьшей скоростью обладает гуморальная регуляция; 3) скорость нервной регуляции достигает 120 м/с; 4) скорость нервной регуляции значительно превышает скорость гуморальной.
19. Основные отличия нервной и гуморальной регуляции: 1) по источнику воздействия на рабочий орган; 2) по путям воздействия на эффектор; 3) по изменению функции органа; 4) по точности воздействия на эффектор.
20. Основные отличия нервной и гуморальной регуляции: 1) по первичности возникновения; 2) по путям воздействия на эффектор; 3) по изменению функции органа; 4) по скорости воздействия на эффектор.
21. Основные отличия соматической рефлекторной дуги от вегетативной: 1) по афферентному пути; 2) по мотонейрону; 3) по эфферентному пути; 4) по рабочему органу.
22. Эфферентный путь соматической рефлекторной дуги: 1) однонейронный; 2) двухнейронный; 3) заканчивается в гладких мышцах; 4) заканчивается в скелетных мышцах.
23. Эфферентный путь вегетативной рефлекторной дуги: 1) однонейронный; 2) двухнейронный; 3) заканчивается в гладких мышцах; 4) заканчивается в скелетных мышцах.
24. Мотонейрон соматической рефлекторной дуги локализуется в: 1) боковых рогах спинного мозга; 2) продолговатом мозге; 3) задних рогах спинного мозга; 4) передних рогах спинного мозга.
25. Мотонейрон вегетативной рефлекторной дуги локализуется в: 1) боковых рогах спинного мозга; 2) продолговатом мозге; 3) задних рогах спинного мозга; 4) передних рогах спинного мозга.
26. В окончаниях эфферентного волокна вегетатиной рефлекторной дуги выделяется: 1) только ацетилхолин; 2) только норадреналин; 3) ацетилхолин и норадреналин; 4) ГАМК
27. В окончаниях эфферентного волокна соматической рефлекторной дуги выделяется: 1) только ацетилхолин; 2) только норадреналин; 3) ацетилхолин и норадреналин; 4) ГАМК
28. К мотонейронам вегетативной рефлекторной дуги относятся: 1) нейроны боковых рогов спинного мозга; 2) тормозные интернейроны; 3) альфа мотонейроны передних рогов спинного мозга; 4) клетки Реншоу.
29. К мотонейронам соматической рефлекторной дуги относятся: 1) нейроны боковых рогов спинного мозга; 2) тормозные интернейроны; 3) альфа мотонейроны передних рогов спинного мозга; 4) клетки Реншоу.
30. ФУС – это: 1) динамическая организация деятельность которой направлена на совершение какого-либо полезного для организма результата; 2) рефлекторный путь; 3) эффекторы, изменяющие полезный для организма результат; 4) эндокринная система, изменяющая работу эффекторов.
31. К основным звеньям ФУС относятся: 1) конечный полезный приспособительный результат; 2) рабочий орган; 3) эффекторы; 4) ЦНС.
32. К основным звеньям ФУС относятся: 1) эндокринная система; 2) рабочий орган; 3) эффекторы; 4) специфические рецепторы.
33. К основным звеньям ФУС относятся: 1) эндокринная система; 2) рабочий орган; 3) афферентные пути; 4) специфические рецепторы.
34. К основным звеньям ФУС относятся: 1) поведение; 2) рабочий орган; 3) афферентные пути; 4) специфические рецепторы.
35. К основным звеньям центральной части ФУС относятся: 1) афферентные пути; 2) программа действия; 3) афферентный синтез; 4) эффекторы.
36. К основным звеньям центральной части ФУС относятся: 1) афферентные пути; 2) акцептор результатов действия; 3) афферентный синтез; 4) эффекторы.
37. К основным звеньям центральной части ФУС относятся: 1) специфические рецепторы; 2) акцептор результатов действия; 3) афферентный синтез; 4) эффекторы.
38. К основным звеньям центральной части ФУС относятся: 1) специфические рецепторы; 2) принятие решения; 3) афферентный синтез; 4) эффекторы.
39. В АС происходит: 1) объединение различных сигналов; 2) распространение возбуждения по нейронам ЦНС; 3) конвергенция; 4) формирование команды для эффекторов.
40. Пусковой сигнал для АС формируется в: 1) блоке памяти; 2) доминирующем очаге возбуждения; 3) специфическом рецепторе; 4) рецепторе рабочих органов.
41. Ответ на вопрос «что делать?» в АС осуществляется за счет синтеза: 1) пускового и обстановочных сигналов; 2) пускового, обстановочных и доминирующего очага возбуждения; 3) пускового, обстановочных, доминирующего очага возбуждения и памяти; 4) пускового и сигналов по обратной связи.
42. Ответ на вопрос «как делать?» в АС осуществляется за счет синтеза: 1) пускового и обстановочных сигналов; 2) пускового, обстановочных и доминирующего очага возбуждения; 3) пускового, обстановочных, доминирующего очага возбуждения и памяти; 4) пускового и сигналов по обратной связи.
43. Ответ на вопрос «когда делать?» в АС осуществляется за счет синтеза: 1) пускового и обстановочных сигналов; 2) пускового, обстановочных и доминирующего очага возбуждения; 3) пускового, обстановочных, доминирующего очага возбуждения и памяти; 4) пускового и сигналов по обратной связи.
44. После завершения АС в ЦНС формируется: 1) принятие решения; 2) программа действия; 3) акцептор результатов действия; 4) команда для эффекторов.
45. После принятия решения в ЦНС формируется: 1) АС; 2) программа действия; 3) акцептор результатов действия; 4) команда для эффекторов.
46. После программы действия в ЦНС формируется: 1) АС; 2) принятие решения; 3) акцептор результатов действия; 4) команда для эффекторов.
47. Во время реализации программы действия в ЦНС формируется: 1) АС; 2) принятие решения; 3) акцептор результатов действия; 4) команда для эффекторов.
48. В АРД заложены: 1) будущие параметры эффекторов, которые включились в работу ФУС; 2) команды для изменения работы эффекторов; 3) афферентные сигналы; 4) эфферентные сигналы.
49. АРД получает: 1) пусковые сигналы; 2) обстановочные сигналы; 3) сигналы по обратной связи; 4) сигналы от программы действия.
50. От АРД сигналы поступают в: 1) различные эффекторы; 2) программу действия; 3) афферентный синтез; 4) эндокринную систему.
51. За счет сигналов от АРД: 1) включаются новые эффекторы; 2) изменяется работа функционирующих эффекторов; 3) изменяется программа действия; 4) изменяется афферентный синтез.
52. Сигналы от АРД способствуют: 1) увеличению количества эффекторов, участвующих в работе ФУС; 2) уменьшению рассогласования; 3) приближению фактического результата функционирующих эффекторов к должному; 4) включению в работу ФУС эндокринной системы.
53. Импульсы по обратной связи поступают в:1) звенья афферентного синтеза; 2) в программу действия; 3) в звено принятия решения; 4) в АРД.
54. Импульс по обратной связи свидетельствует о: 1) заданном результате; 2) фактическом результате; 3) степени рассогласования; 4) количестве эффекторов.
55. Благодаря АС происходит: 1) принятие решения; 2) уменьшение степени рассогласования; 3) формирование ПД; 4) формирование импульсов на АРД.
56. Афферентные пути рефлекса способствуют: 1) преобразование раздражителей в нервный импульс; 2) передаче импульсов от рецепторов в ЦНС; 3) передаче импульсов от ЦНС к рабочему органу; 4) передаче импульсов между структурами ЦНС.
57. Гуморальная регуляция осуществляется за счет: 1) медиаторов; 2) гормонов; 3) нервных импульсов; 4) физиологически активных веществ.
58. АРД формируется : 1) после ПР; 2) во время реализации ПД; 3) после АС 4) за счет импульсов по обратной связи.
59. Эфферентные пути рефлекса способствуют: 1) преобразованию раздражителя в нервный импульс; 2) передаче импульса от рецептора к ЦНС; 3) передаче импульса от ЦНС к рабочему органу; 4) передаче импульсов между структурами ЦНС.