Живой организм представляет собой целостную биологическую систему, поэтому, объективные возможности для изучения физиологических функций организма и их регуляции следует искать в общей теории систем. Согласно Л. Берталанфи, являющимся основоположником теории систем, система - целое, составленное из частей, их соединение.
Изучение организма как системы связано с именем П.К. Анохина и с его учением о функциональных системах организма, в котором он впервые сумел объяснить каким образом организм, как совокупность отдельных органов, выполняет целостные задачи и достигает положительных результатов. В последующие годы теория была развита и в настоящее время, по мнению ряда физиологов, является ведущей теорией, объясняющей принципы нервной регуляции, принципы управления в живых системах.
По мнению П.К. Анохина, любая функциональная система состоит из 5 основных элементов:
· полезный приспособительный результат (ведущее звено ФС).
· рецептор результата.
· обратная афферентация – информация, идущая от рецептора в центр.
· центральная архитектура (нервные центры).
· исполнительные компоненты.
Объединение этих компонентов в систему происходит в виде физического, гуморального, нервного и нервно-гуморального взаимодействий, носящих определенный направленный характер.
Таким образом, функциональная система – это совокупность взаимосвязанных органов и элементов управления физиологическими реакциями, обеспечивающих единую функцию с положительным конечным результатом.
Центральным звеном любой функциональной системы, ее cuстемообразующим фактором, является результат, так как именно ради него формируются функциональные системы и он и организует систему. Результат постоянно испытывает воздействия внешних и внутренних факторов, которые могут привести к изменениям его величины, т. е. к отклонению от константного уровня, что сразу же улавливается аппаратами контроля, которые представлены различными рецепторами организма. Информация о состоянии результата от рецепторов поступает по нервным и гуморальным путям в аппараты регуляции (нервные центры). В аппаратах регуляции происходит оценка поступившей информации о состоянии полезного результата и формирование соответствующих команд к аппаратам действия (эффекторам), изменение деятельности которых приводит к достижению полезного результата, т. е. к возвращению отклонившегося параметра к константному уровню.
С точки зрения функциональных систем можно говорить о 4-х вариантах результатов.
· показатели внутренней среды организма, которые определяют нормальный метаболизм тканей (например, рН, рСО2, рО2, величина артериального давления и т. п.).
· результаты поведенческой деятельности, которые удовлетворяют основные биологические потребности организма – в том числе, пищевые, питьевые, половые и т. и.
· результаты стадной деятельности животных, удовлетворяющие потребности сообществ.
· результаты социальной деятельности человека, удовлетворяющие его социальные потребности.
Теория функциональных систем является важным инструментом в понимании закономерностей формирования того или иного вида приспособительной деятельности организма и ее нарушений. При изменении внешних (экологических) условий, различных, в том числе физических нагрузках, заболевании человека анализ компонентов функциональной системы, нарушенной деятельности поможет наиболее эффективно осуществить поиск причин нарушения, локализацию и характер нарушения функции, наметить пути компенсации нарушенной функции.
В рамках самого понятия систем следует выделить основополагающие системные принципы определяющие работу в том числе и функциональных систем организма:
а) целостность - несводимость свойств системы к сумме свойств ее составных частей. Действительно, живой организм представляет собой единое целое, в котором частные физиологические процессы подчинены закономерностям работы всей сложной целостной системы, а свойства этой целостной системы, описанные выше, не являются результатом работы ни одной из составных частей организма в отдельности.
б) структурность - возможность описания системы через ее структуру. Процесс познания физиологических закономерностей немыслим без глубокого изучения структуры органа или системы органов. Поэтому изучение макро- и микроструктуры органа - необходимый этап познания сущности физиологических процессов. Разумеется, речь идет не о механических аналогиях, а о глубоком понимании связи между структурой и функцией живого органа или целостной живой системы.
в) иерархичность - соподчиненность составляющих элементов системы. Каждый орган или система органов выполняет специфическую функцию. Однако самостоятельность системы или органа в поведенческом акте является относительной. Так, в реализации пищевой поведенческой реакции проявления физиологической активности оказываются подчиненными решению главной задачи - удовлетворению потребности в пище.
По принципу системной иерархичности строится и управление процессами жизнедеятельности в организме: элементарные процессы жизнедеятельности подчинены сложным системным зависимостям. Низшие уровни управления обеспечиваются автоматическими системами регуляции, поддерживающими заданный режим жизнедеятельности.
Высший уровень регуляции физиологических функций целостного организма и взаимоотношение организма и среды обеспечиваются центральной нервной системой. Второй уровень регуляции обеспечивается вегетативной нервной системой, регулирующей активность внутренних органов. Третий уровень регуляции осуществляется эндокринной системой которая с помощью гормонов активизирует или тормозит работу ферментных систем, а через них - физиологические функции целостного организма. Неспецифическая регуляция физиологических функций осуществляется жидкими средами организма (кровью, лимфой). Это четвертый уровень регуляции.
В целостном организме все эти уровни регуляции находятся во взаимной связи, обеспечивая получение полезного результата функционирования, как отдельного органа, системы, так и организма в целом. В этом проявляется системность регуляции физиологических функций целостного организма.
г) взаимосвязь организма и среды. Потребности живого организма могут быть удовлетворены только в результате активного взаимодействия его с внешней средой. Благодаря этому взаимодействию живой организм растет, развивается, накапливает энергию которая расходуется на выполнение различных видов работы, свойственных живому организму: механической, химической, электрической, осмотической и др.
д) нервизма. Единство организма и связь его с внешней средой осуществляется, главным образом, за счет деятельности нервной системы, особенно ее высших отделов - коры и подкорковых структур. Принцип нервизма сформировался именно в физиологии в результате накопления морфологических данных о строении нервной системы и представлений о физиологической роли нервных механизмов в регуляции физиологических функций. Основным нервным механизмом, лежащим в основе регуляции как физиологических, так и психических процессов, по современным представлениям, является рефлекс