Принципы саморегуляции организма. Понятие о гомеостазе

Основным свойством живых систем является способность к саморегуляции, к созданию оптимальных условий для взаимодействия всех элементов организма и обеспечения его целостности.

Окружающий мир и обстановка, в которой находится человек, меняется буквально каждую минуту. Чтобы сохранить здоровье и поддерживать нормальное функционирование, организм должен к ним быстро приспосабливаться. Саморегуляция организма по научному называется гомеостазом. Если какой-то орган или участок начинает работать неправильно, в мозг поступает сигнал о нарушении работы. Обработав полученную информацию, мозг посылает ответный приказ о нормализации работы, таким образом осуществляется так называемая «обратная связь», то есть происходит саморегуляция организма. Она возможна благодаря вегетативной (автономной) нервной системе.

Схема саморегуляции гомеостаза при повышении температуры тела. Первичная афферентация:

Условные обозначения: 1 - Спинной мозг (сегмент)
2 - Кожа
3 - Кровенносные сосуды
4 - Потовые железы
5 - Внутренний орган (интерорецепторы)
6 - Афферентные пути информации (чувствительные)
7 - Эфферентные пути информации (двигательные)

Именно эта система поддерживает саморегуляцию и отвечает за правильную работу кровеносных сосудов сердца, дыхательных органов, системы пищеварения и мочеотделения, также вегетативная система нормализует деятельность желез системы эндокринной, кроме того, она отвечает за питание центральной нервной системы и мышц скелета. За правильное функционирование автономной нервной системы отвечает участок мозга гипоталамус, именно там расположены так называемые «центры управления», которые тоже подчиняются вышестоящей инстанции – коре больших полушарий мозга. Вегетативная нервная система делится на 2 части: симпатическую и парасимпатическую.

Первая активно работает в экстремальных ситуациях, когда требуется очень быстрый отклик. При стрессах, опасных ситуациях, сильном раздражении симпатическая система резко активизирует свои функции и запускает механизмы саморегуляции. Процесс её деятельности можно увидеть невооруженным глазом: учащается сердцебиение, зрачки становятся шире, пульс увеличивается, в это же время быстро тормозится деятельность пищеварительных органов, весь организм приходит в состояние «боевой готовности».

Парасимпатическая нервная система наоборот, работает в условиях полного спокойствия, отдыха, активизирует работу пищеварительного тракта, расширяет сосуды.

В оптимальных условиях, обе системы работают в человеке хорошо, находятся в гармонии. Если баланс работы систем нарушается, человек чувствует неприятные последствия: тошнота, головная боль, спазмы, головокружение.

В коре головного мозга протекают психические процессы, они могут сильно повлиять на деятельность органов, а нарушения в работе органов могут отразиться на психических процессах. Яркий пример: изменение настроения после хорошего приема пищи. Еще один пример – зависимость общего состояния организма от скорости обмена веществ. Если она достаточно высокая – психические реакции протекают моментально, а если низкая – человек чувствует усталость, вялость и не может сосредоточиться на работе.

Гипоталамус контролирует вегетативную систему, именно в этот участок приходят все тревожные сигналы об изменении деятельности систем организма или его отдельных органов, именно гипоталамус посылает сигналы изменении работы для приведения организма в привычное состояние, включает механизмы саморегуляции. Например, при большой физической нагрузке, когда человеку «не хватает воздуха», гипоталамус заставляет сердечную мышцу сокращаться чаще, таким образом, организм получает необходимый кислород быстрее и в полном объеме.

Основные принципы саморегуляции

1. Принцип неравновесности или градиента – это свойство живых систем поддерживать динамическое неравновесное состояние, асимметрию относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных животных может быть выше или ниже температуры окружающей среды.

2. Принцип замкнутости контура регулирования. Каждый организм не просто отвечает на раздражение, а еще и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражителю. Чем сильнее раздражитель, тем больше ответная реакция. Принцип осуществляется за счет положительной и отрицательной обратной связи в нервной и гуморальной регуляции, т.е. контур регуляции замкнут в кольцо. Например, нейрон обратной афферентации в двигательных рефлекторных дугах.

3. Принцип прогнозирования. Биологические системы способны прогнозировать результат ответной реакции на основе прошлого опыта. Например, избегание уже знакомых болевых раздражителей.

4. Принцип целостности. Для нормального функционирования организма необходима его целостность.

Учение об относительном постоянстве внутренней среды организма было создано в 1878 году Клодом Бернаром. В 1929 году Кеннон показал, что способностью поддержанию гомеостаза организма является следствием работы его систем регулирования и предложил термин – гомеостаз.

Гомеостаз – постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости). Это устойчивость физиологических функций организма. Это основное свойство, отличающее живые организмы от неживого. Чем выше организация живого существа, тем более оно независимо от внешней среды. Внешняя среда – это комплекс факторов, определяющий экологический и социальный микроклимат, действующий на человека.

Гомеокинез – комплекс физиологических процессов, обеспечивающий поддержание гомеостаза. Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма, включая функциональные системы. Параметры гомеостаза являются динамическими и в нормальных пределах изменяются под влиянием факторов внешней среды. Пример: колебание содержания глюкозы в крови.

Живые системы не просто уравновешивают внешние воздействия, а активно противодействуют им. Нарушение гомеостаза приводит к гибели организма.



Организм как саморегулирующаяся система

Углубленный анализ физиологических механизмов регуляции невозможен без кибернетики и применения ее основ в виде теории автоматического регулирования и теории информации. Необходимо согласиться с мнением В.В. Ларина (1962), что ряд положений современной патологической физиологии, являющейся основой медицинского мышления, нуждается в пересмотре с учетом данных кибернетики. В связи с этим следует уяснить ее роль в разбираемой проблеме гомеостаза.

Молодая наука кибернетика представляет собой целую ветвь научных дисциплин, имеющих самостоятельные задачи и методы исследования, разбор которых, разумеется, не входит в нашу задачу. Вопросу о применении кибернетики в биологии и медицине посвящен ряд превосходных монографий (Парин В.В., Баевский Р.М., 1966; Коган А.Б., 1972; Эшби У.Р., 1959, 1964; Гродинз Ф., 1966, и др.). Отсылая читателей к указанным монографиям, мы на основе главным образом этих материалов кратко остановимся на некоторых принципиальных вопросах. Прежде всего об определении понятия. Наиболее просто кибернетику характеризуют как науку об общих закономерностях управления (Эшби У.Р., 1962). По А.И. Бергу, слово "кибернетика" древнегреческого происхождения и первоначально обозначало искусство управления кораблем. Моряк по гречески "наутес", командир корабля - "хипернаутес", отсюда искусство управления кораблем "хипернаутека". При дальнейшем многовековом применении этого слова и некотором совершенно неизбежном искажении получилось слово "кибернетика", имеющее уже другой смысл.

В настоящее время под кибернетикой понимают науку о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами, происходящими в живой природе, человеческом обществе или в промышленности (Берг А. И., 1962). Таким образом, кибернетика занимается установлением общих закономерностей регулирования независимо от того, происходят ли они в живой или неживой природе.

Кибернетика пользуется единой терминологией, единым комплексом понятий, согласно которым любой управляемый комплекс представляет собой систему (Эшби У. Р., 1959). Основным достоинством кибернетических определений является то, что все они доступны методам математической обработки. В связи с этим интересно отметить научное предвидение И. П. Павлова, который еще в 1932 г., т. е. до внедрения кибернетики в физиологию, писал, что человек есть система, как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам. Теперь, пользуясь терминологией кибернетики, действительно можно сказать, что живой организм представляет собой сложную управляемую систему, в которой постоянно происходит взаимодействие множества переменных внешней и внутренней среды. Ф. Гродинз (1966) определяет систему "как совокупность элементов, определенным образом связанных и взаимодействующих между собой". Общим для всех систем живой и неживой природы является наличие определенных входных переменных, которые преобразуются в ней в соответствии с ее функциями в выходные переменные (Милсум Дж., 1968).

Зависимость выходных переменных от входных определяется законом поведения системы. Все сказанное может быть представлено в упрощенной схеме (Гродинз Ф., 1966) (рис. А).

Действие входа иначе называют возмущением. В биологии входные переменные характеризуются понятиями: причина, стимул, раздражитель; выходные: следствие, эффект, ответ, реакция и т. д. В реакциях гомеостаза причиной или раздражителем, побуждающим систему к действию, часто (но далеко не всегда) служат возникающие в организме отклонения от определенных границ "нормы".

Любая система должна иметь аппарат связи для передачи информации от управляющего устройства к объекту управления. Передача информации осуществляется по каналу связи (К). При этом происходит преобразование входного сигнала в передаточный, что носит название кодирования. Передаче информации могут мешать "шумы", иначе говоря, "помехи", которые из-за искажения сигнала препятствуют выполнению программы, осуществляемой системой. Ниже приведена обобщенная схема связи (Шеннон).

В процессах саморегуляции решающую роль играет обратная связь, что означает влияние выходного сигнала на управляющую часть системы. Различают отрицательную (-) и положительную (+) обратную связь. Отрицательная обратная связь уменьшает влияние входного воздействия на величину выходного сигнала. Положительная обратная связь обладает противоположным свойством - она увеличивает действие входного сигнала.

В. В. Парин и Р. М. Баевский (1966) подчеркивают, что если отрицательная обратная связь способствует восстановлению исходного уровня, то положительная связь чаще уводит систему все дальше от исходного состояния. Вследствие этого не происходит надлежащего корригирования процесса, и это может послужить причиной возникновения так называемого порочного круга, хорошо известного патологам. Однако на основе этого нельзя считать, что положительные обратные связи всегда вредны, так как в принципе любые обратные связи могут быть основой саморегулирования. Все виды саморегуляции действуют по одному принципу: самоотклонение от базального уровня служит стимулом к включению механизмов, корригирующих нарушение.

На этот принцип в работе организма впервые обратил внимание П. К. Анохин еще в 1935 г., назвав этот эффект обратной афферентацией. Она служит для осуществления приспособительных реакций.

Когда под влиянием какого-либо раздражителя в организме возникают сигналы, передающие "приказ" к действию, т. е. к изменению каких-либо функций, то необходим известный порядок осуществляемых процессов. Этот порядок (например, по последовательности и интенсивности) действий получил название алгоритма. Здесь уместно привести еще одно понятие, ставшее весьма употребительным в литературе, - "черный ящик". Данный термин применяется в тех случаях, когда неизвестны внутренние механизмы изучаемой системы и когда эффективность действия и принципы работы системы исследуются путем сопоставления входных влияний и выходных результатов. Такой путь исследования "черного ящика" наиболее трудный, но в то же время и наиболее распространенный в решении различных биологических задач. В качестве примера можно указать, что по принципу "черного ящика" у И. П. Павлова шло изучение условных рефлексов, когда путем сопоставления внешних воздействий (входных данных) определялась деятельность пищеварительных желез или изучались поведенческие реакции (выходные данные). Попутно отметим, что по Ф. Гродинзу, в биологии могут решаться другие задачи:

1. известны: входные данные, закон поведения системы; требуется предсказать выходную величину. Такая "прямая" задача наиболее проста;
2. известны: закон поведения системы, выходная величина; нужно определить ее вход (следовательно, причину). Это одна из задач диагностики, которую часто приходится решать врачу. Разновидность этой задачи заключается в том, что известны вход, выход, общий вид закона поведения системы. Требуется установить значение числовых постоянных, определяющих параметры системы. Это пример интерпретации результатов функциональной диагностики, которые могут показать устойчивость изучаемой физиологической функции или готовность к нарушениям гомеостаза.

Имея в виду человека и его высшую нервную деятельность, И. П. Павлов писал, что эта система "единственная по высочайшему саморегулированию" и что она "сама себя поддерживающая, восстанавливающая и даже совершенствующаяся". К этой принципиальной павловской физиологической характеристике современная кибернетика должна была безоговорочна присоединиться, добавив лишь некоторые специальные для данной дисциплины определения. Так, говоря языком кибернетики, живые системы представляют собой очень сложные вероятностные системы , поведение которых может быть предсказано только с известным приближением (долей вероятности), так как оно не имеет строго детерминированного результата действия. Степень вероятности ответа нужно определять экспериментально для каждого конкретного показателя. Она может меняться при разных условиях. Вероятность ответа обозначается цифрами от 0 до 1. Если вероятность равна 1, то это означает 100% однозначный результат, если 0,8, то это свидетельствует о 80% вероятности.

Живой организм представляет собой пример ультрастабильной системы , которая осуществляет активный поиск наиболее оптимального и наиболее устойчивого состояния, что выражается в адаптации, т. е. в удержании переменных показателей организма в физиологических пределах, несмотря на изменения условий существования. Ультрастабильность биологических и технических систем объясняется многоконтурностью систем . Это означает, что один и тот же управляемый процесс может регулироваться несколькими управляющими системами благодаря наличию связей между ними или возникновению цепной реакции (см. главу II).

Современная техника позволила У. Р. Эшби создать машину, которая обладает некоторой способностью к адаптации. Прибор был назван им гомеостатом. Этим было доказано в принципе, что одна из особенностей поведения живых организмов - адаптация, считавшаяся раньше свойством только живых систем, в какой-то мере может быть создана искусственно. То же можно сказать и по поводу электронно-вычислительных машин, которые производят математические операции в тысячи раз быстрее, чем человек, в то время как прежде считалось, что умение считать является прерогативой только человека. Подобные примеры могут служить показателем того, что метод объяснения действий живых систем на основе технических моделей вполне оправдан и что многие процессы организма могут создаваться искусственно. Моделирование различных систем организма представляет собой большую проблему, на которой мы не можем останавливаться, и поэтому отсылаем читателей к специальной монографии В. И. Шумакова и соавт., вышедшей под редакцией Б. В. Петровского в 1971 г.

Данные пути открывают большие перспективы для клинической медицины. Успехи свидетельствуют о том, что грани между живой и неживой природой не так резки, как думали прежде, ибо закономерности действия, автоматической регуляции и управления систем во многом едины. Такое утверждение не может расцениваться как механический подход к физиологическим явлениям, о чем будет сказано ниже. Здесь речь идет о результатах использования современной техники и о применении математического анализа в объяснении весьма сложных биологических явлений, что, несомненно, является весьма прогрессивным. Однако при этом не следует забывать, что "целесообразная" работа машины не имеет никакой самостоятельной ценности и является лишь техническим придатком в разумной деятельности человека (Колмогоров А. Н., 1959).

Иерархия управления

В предыдущем разделе уже говорилось о живом организме как об ультрастабильной системе. Такая система позволяет не только удерживать свойства внутренней среды в известных физиологических пределах, но и проявлять спонтанную активность (свободную жизнь) и долгие годы противодействовать дезорганизующему влиянию вредных факторов внешней среды. Мало того, живой организм, проявляя пластичность, может "приспосабливаться" к изменившимся условиям. Это достигается прежде всего многоконтурностыо, придающей особую устойчивость биологической системе. Многоконтурность характеризуется не только наличием в известной мере параллельных систем управления, иначе говоря, дублированием функций, о чем будет речь ниже, но и явлениями иерархии, которую мы уже отмечали на примере нервной системы. Приведем схему иерархии управления живых организмов какого-либо вида по А.Б. Когану (1972).

Эту схему можно продолжить и говорить об управлении на молекулярном уровне, когда речь идет о молекулах как об элементах химического состава ядра и цитоплазмы; на субмолекулярном уровне, т. е. о возможности регулирующих влияний на процессы образования и передачи электронов - как об элементах состояний молекулярного состава. Уровни иерархии систем могут анализироваться в разных аспектах и масштабах. Например, в приведенной выше схеме рассмотрена проблема иерархии в плане вида. Однако можно трактовать иерархию в аспекте свойств саморегуляции и самоорганизации целостного организма потому, что состояние и свойства организма пе являются простой суммой всех его систем.

По С. Н. Брайнису и В. С. Свечинскому (1963), различают три уровня саморегуляции организма. Низший уровень определяет постоянство основных физиологических констант и обладает известной автономностью управления. Средний уровень осуществляет приспособительные реакции в связи с изменениями внутренней среды организма. Высший уровень обеспечивает по сигналам внешнего мира изменение вегетативных функций и поведения организма. Здесь физиологические системы регуляции переведены на "язык" кибернетической терминологии. К этому можно добавить, что вопросы взаимодействия высших и низких уровней регуляции в физиологии и патологии были показаны в работах К. М. Быкова и его школы при изучении роли коры головного мозга в деятельности внутренних органов.

В качестве иллюстрации построения кибернетических схем иерархической регуляции различных констант организма приведена схема регуляции сахара в крови по Г. Дришелю (1960) (Рис. В.). На ней показано, что регуляция величины содержания сахара в крови прежде всего осуществляется гомеостатическим механизмом печени, который самоуправляется в известных пределах уровнем сахара в крови независимо от гормональных влияний. Следующий этап регуляции - островковый аппарат поджелудочной железы, где еще независимо от вышестоящих сигналов гипофиза реализуют свое действие гормоны: инсулин и глюкагон, действующие в противоположном направлении. О значении контраинсулярных гормонов см. главу III .

Более высокий уровень регуляции: система гипофиз - промежуточный мозг, и наконец, возможно влияние коры головного мозга. Таким образом могут включаться различные степени регулирования в зависимости от условий и состояния организма.

Включение различных уровней во многом определяется интенсивностью возмущающего воздействия, степенью отклонения физиологических параметров, лабильностью адаптивных систем. Вопрос о реакции стресс как механизме гомеостаза и причине развития болезни будет рассмотрен в главе XVI .

Саморегуляция и сохранение гомеостаза клеточных систем

Проблема саморегуляции клеточных систем подробно изложена в специальных трудах (Уотермен Т., 1971; Режабек Б. Г., 1972). Здесь мы даем лишь общую характеристику.

При рассмотрении регуляции на любом уровне организма прежде всего необходимо учитывать, что для саморегуляции требуется наличие свободной энергии. Жизнь непрерывно поддерживается тратой энергии. Установлено, что организм с точки зрения энергетики постоянно находится в состоянии устойчивого неравновесия. Бауэр, сформулировавший этот принцип, утверждает, что "только живые системы не бывают в равновесии и исполняют за счет свободной энергии постоянно работу против равновесия, требуемого законами физики и химии при существующих внешних условиях" (цит. по Когану А. Б., 1972).

Не вдаваясь в подробности, кратко напомним, что регулируемыми источниками энергии в клетках являются система переноса электронов, цикл Кребса, гликолиз и обмен фосфорных соединений.

Процесс образования богатого энергией аденозинтрифосфата (АТФ) зависит от концентрации аденозиндифосфата (АДФ) и неорганического фосфата (Р неорг). Эта взаимозависимая саморегулирующаяся система может быть представлена в следующем виде:

АТФ АДФ + Р неорг

За счет использования аккумулированной в АТФ энергии в клетках происходит синтез белков, необходимый для клеточной регенерации и осуществления других процессов обмена. Особенностью синтеза в живых клетках в отличие от синтетических процессов химии является использование высокоспециализированных ферментных систем.

Сложный синтез белка, осуществляемый генетическим аппаратом клетки, в наиболее упрощенном виде можно представить в такой последовательности:

ДНК -----------> мРНК ----------> белок транскрипция трансляция

Схема синтеза белка приведена на рис. 1. Как показывают многочисленные исследования, генетический аппарат клетки усиливает синтез белка в тех случаях, когда повышается функциональная деятельность клетки или увеличивается изнашиваемость клеточных структур.

Большую роль в регуляции функций клетки играют мембраны, через которые могут передаваться химические сигналы и которые представляют собой сложноорганизованные липопротеидные структуры, включающие в себя ряд ферментов. Кроме того, клеточные мембраны, меняя свою проницаемость, принимают участие в регуляции электролитного состава клетки (натрия, калия, кальция, магния и других электролитов), осуществляя также функцию биологических "насосов".

Клеточные процессы находятся под регулирующим влиянием различных гормонов, которые могут усиливать или ослаблять активность тех или иных реакций. Например, анаболические гормоны увеличивают процессы синтеза, катаболические гормоны, как правило, ведут к увеличению интенсивности распада органических веществ клетки. Ниже представлена схема взаимодействия генов, ферментов и гормонов в общей регуляции клеточного гомеостаза (рис.2).

Саморегуляция вегетативных функций

Этот вопрос подробно рассмотрен в ряде работ (Чороян О. Г., 1972; Дришель Г., 1960; Гродинз Ф., 1966). Остановимся на наиболее важных положениях. Устойчивый автоматизм регуляции вегетативных функций обеспечивается тем, что физиологические системы одновременно принимают участие в выполнении нескольких функций. Например, кровообращение служит для доставки к тканям газов и питательных веществ, удаления газов и конечных продуктов обмена, доставки гормональных регуляторов. Кроме того, кровообращение участвует в регуляции дыхания, терморегуляции, обеспечении мышечной деятельности и т. д. Физиологические процессы могут дублироваться разными системами организма. Например, экскреторная функция почек в какой-то мере замещается деятельностью потовых желез, не говоря уже о взаимной компенсации парных органов. На языке кибернетики приведенные примеры характеризуют наряду с иерархией многоконтурность ультрастабильных систем путем дублирования функций. Все это создает нелинейность связей между отдельными блоками системы, что крайне затрудняет математические расчеты.

В качестве примера кибернетического анализа состояний гомеостаза, обусловленных процессом дыхания, приводим блок-схему дыхательного хемостата по Ф. Гродинзу (1966).

Термин "хемостат" применяется для обозначения постоянства химического состава внутренней среды организма. Дыхательная система служит главным образом для сохранения постоянства напряжения кислорода и углекислого газа, а также концентрации водородных ионов (pH). На этой схеме в качестве входного сигнала принята альвеолярная концентрация V a . Буквой i обозначены исходные величины нормы. "Возмущениями" (раздражителями), поступающими на вход, являются повышенное содержание углекислого газа, недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе или сдвиги pH крови. Эта модель и предложенная в ее развитие динамическая модель Грея позволили решать такие вопросы, как потребность пилотов в кислороде на больших высотах, характер изменения вентиляции легких и напряжения углекислого газа в артериальной крови (РА со 2) в процессе регулирования дыхания. При этом автор указывает, что встретились большие трудности, так как в схеме не учтены некоторые физиологические детали, например то, что хеморецепторы расположены в разных частях организма, а не на входе управляющей системы, как показано на схеме; в схеме опущено значение механорецепторов и сигналов к дыхательным мышцам; недостаточно учтен воздух мертвого пространства.

Таким образом, управляющая система в жизни всегда более сложна, чем на кибернетических схемах, но тем не менее, по мнению автора, модель оказалась весьма полезной. Она позволила не только решить некоторые задачи, но и более четко сформулировать ряд, казалось бы, уже известных физиологии вопросов. Изучение современных проблем медицины с применением кибернетики, с использованием ее методов математического анализа развивается все более плодотворно. Однако при этом не следует забывать необходимость развития физиологии и патофизиологии, так как материалы этих дисциплин служат основой логического построения новых схем. Это необходимо еще и потому, что любая кибернетическая система абстрактна. Конкретные процессы, протекающие в жизни, всегда более сложны. Сошлемся для примера на работу П. К. Анохина о теории функциональных систем в качестве предпосылки к построению физиологической кибернетики.

П. К. Анохин понимает под функциональной системой "такое сочетание процессов и механизмов, которое, формируясь динамически в зависимости от данной ситуации (разрядка наша. - П. Г.), непременно приводит к конечному приспособительному эффекту как раз именно в данной ситуации". В данном определении нам хотелось подчеркнуть только одну задачу, которая пока входит в планы кибернетических исследований далеко не в полной мере, а именно физиологическое формирование динамической системы в зависимости от данной ситуации. Она может быть решена лишь путем афферентного синтеза сигналов, поступающих с периферии в центральную нервную систему. На основе этого предварительного синтеза дается сигнал к запуску тех или иных кибернетических систем. Иначе говоря, возникает какой-то новый функциональный аппарат регуляции именно только для данной ситуации, поэтому он определен как динамический. П. К. Анохин назвал его "акцептором действия". Таким образом, любая приспособительная реакция протекает по принципу образования функциональных систем организма, куда, по П. К. Анохину, входят афферентный синтез, акцептор действия, формирование действия и обратная афферентация о его результатах.

Значение этой схемы функциональных систем может быть показано на примере регуляции дыхательной функции организма.

В этой схеме проблема регуляции дыхания представлена значительно шире, чем в данной схеме Ф. Гродинза (см. выше). В ней отмечены возможные пути компенсации дыхательной функции. Выбор этих путей и их включение, очевидно, могут происходить по-разному в зависимости от причины, вызвавшей изменение дыхания. Например, оно может быть следствием нарушения тканевого дыхания (гистотоксическая гипоксия), изменений центральной регуляции дыхания или состава вдыхаемого воздуха (аноксическая гипоксия), возникновения различных типов циркуляторной гипоксии, недостатка гемоглобина или его инактивации и т. д. Выбор соответствующих механизмов регуляции при разных формах гипоксии был бы вообще невозможен без афферентного синтеза, без возникновения функционального аппарата - акцептора действия. Эти вопросы представляют собой пример чисто патофизиологических задач, которые решаются на различных моделях экспериментальной патологии. Проблема дыхания и физико-химического гомеостаза обсуждается в главе VI . Разумеется, включение кибернетики в анализ получаемых результатов всегда весьма полезно. Мы подчеркиваем: включение, но не самостоятельное решение различных вопросов физиологии и патологии.

Гомеостаз представляет собой одну из важнейших проблем современной медицины. Постановка этой проблемы, осуществленная в свое время Клодом Бернаром, позволила выяснить многие вопросы необычной устойчивости живых организмов. Дальнейшие работы В. Кеннона обосновали идею о том, что механизмы гомеостаза обусловлены деятельностью различных физиологических систем, среди которых, по данным ранее проведенных исследований И. П. Павлова, решающая роль принадлежит коре головного мозга. Именно большие полушария обеспечивают "тончайшее и точнейшее уравновешивание организма со средой".

В. Кеннон обоснованно возражал против статического понимания постоянства внутренней среды организма. Основное постоянство живого организма - это постоянная изменчивость совершающихся процессов в целях адаптации и сохранения единства организма. В связи с этим мы считаем ошибочным стремление некоторых исследователей трактовать сущность гомеостаза только как постоянство различных физиологических констант организма. Это выражается, например, в неоправданном применении таких терминов, как хемостат, гемостат, осмостат, плазмо-гемостат, прессостат, иммуногемостат и т. д. В этих применяемых в специальной (особенно кибернетической) литературе терминах, несомненно, заключена известная механистичность в определении сложных биологических процессов. Вряд ли уместно определять механизмы терморегуляции у животных термином "термостат". По-видимому, не всегда учитывают, что механизмы гомеостаза, т. е. динамического уравновешивания организма и внешней среды, могут вести к выработке других констант; процессы иногда протекают вопреки законам неорганической химии, вопреки законам термодинамики. Это объясняется своеобразием использования энергетических ресурсов, в основе которого лежит устойчивое неравновесное состояние материи, свойственное только живым системам. Следовательно, любые константы организма не могут находить объяснения только в обычном уравновешивании сил, свойственном статике, вне учета всех физиологических закономерностей.

Большая роль в объяснении механизмов гомеостаза и в создании различных физиологических моделей принадлежит кибернетике. Применение теорий информации и автоматического регулирования позволило использовать математический анализ в решении ряда биологических вопросов. Это открыло новые перспективы для дальнейших исследований и применения современной техники для нужд здравоохранения. Однако на основании этого не следует думать, что кибернетика закрыла дорогу чисто физиологическим исследованиям. Путь дальнейшего прогресса науки лежит в совместном решении специалистами различного профиля актуальных задач медицины. Особенно плодотворным может оказаться именно комплексное решение задач, так как различный подход позволяет выявлять и различные аспекты изучаемой проблемы.

Гомеостаз - большая проблема современной патологии, потому что явление гомеостаза означает не только сохранение постоянства или оптимальное восстановление и приспособление к условиям окружающей среды. С механизмами гомеостаза связано качественное изменение свойств организма и его реактивности. Сама болезнь по своей биологической сущности также представляет собой проблему гомеостаза, нарушения его механизмов и путей восстановления. На основе закономерностей гомеостаза разрабатываются эффективные методы гигиены и рациональной терапии. Однако решение многих вопросов этого "черного ящика" - дело будущего.

Гистогематические барьеры. - Труды совещания 25-28 мая 1960 г. Москва/Под ред. Л. С. Штерн. М.: Изд-во АМН СССР, 1961.

Голдовский А. М. Основы учения о состояниях организма,-М.: Наука, 1977.

Парин В. В. Применение кибернетики в биологии и медицине.- В кн.: Биологические аспекты кибернетики. М., 1962, с. 21-32.

Парин В. В., Баевский Р. М. Введение в медицинскую кибернетику.- М.: Медицина, 1966.

Гежабек Б. Г. Саморегуляция клеточных систем. - В кн.: Биологическая кибернетика. М., 1972, с. 45-94.

Чороян О. Г. Саморегуляция вегетативных функций организма. - В кн.: Биологическая кибернетика. М., 1972, с. 95-143.

(Ashby W. R.) Эшби У. P. Введение в кибернетику: Пер. с англ. М.: Изд-во иностр. лит.-ры, 1959.

(Ashby W. R.) Эшби У. Р. Конструкция мозга: Пер. с англ./Под ред. П. К. Анохина.- М.: Мир. 1964.

Bernard С. Lesons sur les phenomenes de la vie communs aux animaux et aux vegetaux.- Paris, 1878.

Cannon W. Organization for physiological homeostasis.- Physiol. Rev. 1929, v. 9, p. 399-431.

Cannon W. The wisdom of the body.- New York, 1932.

Cannon W. Homeostasis. The main tenance of steady state in the organism.- In: Colloid chemistry theoretical and applied by selected international contribuors. New York, 1944, v. 5, p. 985-994.

(Drichel H.) Дришелъ Г. Регулирование уровня сахара в крови.- В кн.: Процессы регулирования в биологии: Пер. с нем. М., 1960, с. 63-85.

(Drichel Н.) Дришелъ Г. Динамика регулирования вегетативных функций.- В кн.: Процессы регулирования в биологии: Пер. с нем. М., 1960, с. 125-157.

(Grodins F.) Гродинз Ф. Теория регулирования и биологические системы: Пер. с англ.- М.: Мир, 1966.

(Milsum Н. J. Н.) Милсум Дж. Анализ биологических систем управления: Пер. с англ.- М.: Мир, 1968.

(Mittelstaedt И.) Миттельштедт X. Процессы регулирования в биологии: Пер. с нем./Под ред. П. К. Анохина,- М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1960.

(Waterman Т.) Уотерман Т. Теория систем и биология. Точка зрения биолога.- В кн.: Теория систем и биология: Пер. с англ./М., 1971, с. 7-58.

Вы часто встречаете эти два словосочетания: саморегуляция организма и самовосстановление организма. Вы уже знаете, что Биологическое Центрирование помогает Вам запустить механизмы саморегуляции и восстановления организма.

Скажу честно, я хочу, чтобы каждый мой пациент понимал, что только механизмы саморегуляции могут реально работать для излечения организма .

О механизмах саморегуляции и самовосстановления мы можем узнать как из трудов ученых, например, академика П.К.Анохина:

Функциональные системы -это самоорганизующиеся и саморегулирующиеся динамические центрально-периферические организации, объединенные нервными и гуморальными регуляциями, все составные компоненты которых взаимосодействуют обеспечению различных полезных для самих функциональных систем и для организма в целом адаптивных результатов, удовлетворяющих его различные потребности.

так и из религиозных учений. Вот что говорит нам учение Буддизм:

Что-то всегда зависит от чего-то. Человеческое существование в любой момент времени зависит от внешних и внутренних условий. Всё во вселенной взаимосвязано паутиной причин и следствий таким образом, что и целое и части этого целого зависят друг от друга. Характер и состояние какого-либо феномена в каждый миг времени связаны с характером и состоянием других феноменов, даже если внешне кажется, что никакой связи между ними нет.

Давайте попробуем понять механизмы саморегуляции и самовосстановления организма.

В этом нам поможет системный подход.

Для начала, посмотрим, что такое система

• система состоит из элементов, каждый из которых связан со всеми другими
• изменение одного элемента вызывает изменение других
• у любой системы есть механизмы саморегуляции.

Никто внутри системы или вне ее не может знать, что в данный момент необходимо для данной системы. Только механизмы саморегуляции системы обеспечивают наиболее оптимальное сочетание и взаимодействие ее элементов .

• технологические (механические, электрогидравлические и др.)
• физическое тело – система, состоящая из внутренних органов, частей тела, кровеносной, нервной и других систем,
• человек – система, состоящая из физического тела, эмоций, мыслей,
• группы людей – системы, состоящие из людей, их взаимосвязей и реакций на внешние факторы (семья, коллеги по работе, доктор-пациент),
• организация, государство,
• планета,
• галактика и т.д.

Сегодня нам интересны системы «человек» и «группы людей».

За работу механизмов саморегуляции и самовосстановления организма человека отвечает правое полушарие нашего мозга.

Во время медитации природа лечит и восстанавливает Ваш организм

Исследования показали, что когда Вы медитируете, молитесь, находить под гипнозом, мыслительный процесс останавливается, левое полушарие мозга значительно снижает свою активность, а правое полушарие активизируется, запуская механизмы саморегуляции организма.

Во время медитации, например, Ваш организм находится во власти природы. И природа, принимая его как часть своей огромной системы, лечит и восстанавливает Ваш организм.

Когда мы не чувствуем связи с природой и считаем себя чем-то отдельным, нами управляет левое полушарие мозга.

Левое полушарие отвечает за Ваши мысли, рациональное восприятие окружающего мира, ведет постоянный внутренний диалог и управляет Вами практически постоянно, зачастую даже во сне. Причем, это управление, как правило, осуществляется в интересах других людей, требований социума.

Большой поток информации, быстрый ритм современной жизни… И у Вас нет времени на то, чтобы остановиться, осознать свое поведение и поступки.

Если даже сон после тяжелого рабочего дня не приносит ожидаемого отдыха и не восстанавливает Ваши силы, Вам необходимо «запустить» механизмы саморегуляции. Они дадут Вашему телу возможность самостоятельно восстановиться.

А что нужно сделать, чтобы запустить механизмы саморегуляции и самовосстановления?

Просто «выключить» левое полушарие и «включить» правое. Этому Вы научитесь в моем клубе «Сотвори Себя Сама».

Вот очень простой и доступный всем и всегда способ: просто начните чувствовать свое тело. Мысли при этом исчезают сами. Вы можете самостоятельно справиться практически с любой с болью, неадекватным мышечным напряжением, если направите все свое внимание на проблемное место и полностью сконцентрируетесь на нем. Организм «услышит» этот сигнал. И через некоторое время в том месте, на которое направлено Ваше внимание, Вы почувствуете расслабление, тепло, боль уйдет или станет гораздо меньше.

Наш организм сам отлично знает, что ему нужно здесь и сейчас, в нем заложены мощнейшие механизмы саморегуляции и самовосстановления. Научитесь его слушать и слышать, начните диалог с собственным телом и дайте ему возможность привести себя в порядок.

Вот еще одно подтверждение мудрости нашего организма.

Есть очень простой способ, позволяющий легко определить, подходит ли человеку тот или иной продукт питания или предмет. Фиксируется максимальное усилие, которое человек может создать вытянутой правой рукой в вертикальном направлении – второй человек фиксирует ладонью его запястье и сопротивляется движению. Потом человек берет в левую руку продукт или предмет и снова проверяется уровень максимально развиваемого правой рукой усилия. Если то, что он держит в левой руке, подходит ему, усилие увеличивается, если нет – уменьшается. Для проверки можете взять в левую руку мобильный телефон.

О балансе правого и левого полушарий нашего мозга.

Как у любого человека, у Вас есть два способа восприятия окружающего мира:

1. разум – левое полушарие
2. чувства – правое полушарие

Получить полную картину окружающего мира возможно, только используя оба эти способа познания. Необходим баланс разума и эмоций, логического и нелогического в каждом человеке. Чтобы увеличить картинку, щелкните на нее мышкой.

Получить полную картину окружающего мира возможно, только используя оба эти способа познания.

Обеспечить этот баланс можете только Вы сами. Начните с ощущения своего тела, осознания эмоций, чувств, их причин. В результате, Вы начнете новую счастливую жизнь в гармонии с собой и окружающим миром. Любой человек может изменить себя в лучшую сторону. Поверьте, и окружающие Вас люди также изменятся. Потому что вместе с ними Вы образуете какую-то систему.
Механизмы саморегуляции и самовосстановления работают не только на уровне нашего организма, но и на более высоких уровнях.

Никто не исцелит вас, кроме вас самих, как никто не может принимать вместо вас пищу или смеяться. Неважно, сколько трудятся над вашим исцелением другие. Всегда помните, что одно только ваше тело вершит исцеление. Проще говоря, ваше тело само исцеляет себя.

Гордон Ричард, Квантовое прикосновение

Для подготовки статьи использовались материалы с сайта http://svet-mil.ru/

Основным свойством живых систем является способность к саморегуляции, к созданию оптимальных условий для взаимодействия всех элементов организма и обеспечения его целостности.

Окружающий мир и обстановка, в которой находится человек, меняется буквально каждую минуту. Чтобы сохранить здоровье и поддерживать нормальное функционирование, организм должен к ним быстро приспосабливаться. Саморегуляция организма по научному называется гомеостазом. Если какой-то орган или участок начинает работать неправильно, в мозг поступает сигнал о нарушении работы. Обработав полученную информацию, мозг посылает ответный приказ о нормализации работы, таким образом осуществляется так называемая «обратная связь», то есть происходит саморегуляция организма. Она возможна благодаря вегетативной (автономной) нервной системе.

Схема саморегуляции гомеостаза при повышении температуры тела. Первичная афферентация:

Условные обозначения: 1 — Спинной мозг (сегмент)
2 — Кожа
3 — Кровенносные сосуды
4 — Потовые железы
5 — Внутренний орган (интерорецепторы)
6 — Афферентные пути информации (чувствительные)
7 — Эфферентные пути информации (двигательные)

Именно эта система поддерживает саморегуляцию и отвечает за правильную работу кровеносных сосудов сердца, дыхательных органов, системы пищеварения и мочеотделения, также вегетативная система нормализует деятельность желез системы эндокринной, кроме того, она отвечает за питание центральной нервной системы и мышц скелета. За правильное функционирование автономной нервной системы отвечает участок мозга гипоталамус, именно там расположены так называемые «центры управления», которые тоже подчиняются вышестоящей инстанции – коре больших полушарий мозга. Вегетативная нервная система делится на 2 части: симпатическую и парасимпатическую.

Первая активно работает в экстремальных ситуациях, когда требуется очень быстрый отклик. При стрессах, опасных ситуациях, сильном раздражении симпатическая система резко активизирует свои функции и запускает механизмы саморегуляции. Процесс её деятельности можно увидеть невооруженным глазом: учащается сердцебиение, зрачки становятся шире, пульс увеличивается, в это же время быстро тормозится деятельность пищеварительных органов, весь организм приходит в состояние «боевой готовности».

Парасимпатическая нервная система наоборот, работает в условиях полного спокойствия, отдыха, активизирует работу пищеварительного тракта, расширяет сосуды.

В оптимальных условиях, обе системы работают в человеке хорошо, находятся в гармонии. Если баланс работы систем нарушается, человек чувствует неприятные последствия: тошнота, головная боль, спазмы, головокружение.

В коре головного мозга протекают психические процессы, они могут сильно повлиять на деятельность органов, а нарушения в работе органов могут отразиться на психических процессах. Яркий пример: изменение настроения после хорошего приема пищи. Еще один пример – зависимость общего состояния организма от скорости обмена веществ. Если она достаточно высокая – психические реакции протекают моментально, а если низкая – человек чувствует усталость, вялость и не может сосредоточиться на работе.

Гипоталамус контролирует вегетативную систему, именно в этот участок приходят все тревожные сигналы об изменении деятельности систем организма или его отдельных органов, именно гипоталамус посылает сигналы изменении работы для приведения организма в привычное состояние, включает механизмы саморегуляции. Например, при большой физической нагрузке, когда человеку «не хватает воздуха», гипоталамус заставляет сердечную мышцу сокращаться чаще, таким образом, организм получает необходимый кислород быстрее и в полном объеме.

Основные принципы саморегуляции

1. Принцип неравновесности или градиента – это свойство живых систем поддерживать динамическое неравновесное состояние, асимметрию относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных животных может быть выше или ниже температуры окружающей среды.

2. Принцип замкнутости контура регулирования. Каждый организм не просто отвечает на раздражение, а еще и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражителю. Чем сильнее раздражитель, тем больше ответная реакция. Принцип осуществляется за счет положительной и отрицательной обратной связи в нервной и гуморальной регуляции, т.е. контур регуляции замкнут в кольцо. Например, нейрон обратной афферентации в двигательных рефлекторных дугах.

3. Принцип прогнозирования. Биологические системы способны прогнозировать результат ответной реакции на основе прошлого опыта. Например, избегание уже знакомых болевых раздражителей.

4. Принцип целостности. Для нормального функционирования организма необходима его целостность.

Учение об относительном постоянстве внутренней среды организма было создано в 1878 году Клодом Бернаром. В 1929 году Кеннон показал, что способностью поддержанию гомеостаза организма является следствием работы его систем регулирования и предложил термин – гомеостаз.

Гомеостаз – постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости). Это устойчивость физиологических функций организма. Это основное свойство, отличающее живые организмы от неживого. Чем выше организация живого существа, тем более оно независимо от внешней среды. Внешняя среда – это комплекс факторов, определяющий экологический и социальный микроклимат, действующий на человека.

Гомеокинез – комплекс физиологических процессов, обеспечивающий поддержание гомеостаза. Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма, включая функциональные системы. Параметры гомеостаза являются динамическими и в нормальных пределах изменяются под влиянием факторов внешней среды. Пример: колебание содержания глюкозы в крови.

Живые системы не просто уравновешивают внешние воздействия, а активно противодействуют им. Нарушение гомеостаза приводит к гибели организма.

Биология Саморегуляция жизненных функций организмов

Понятие о саморегуляции. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своей структуры, химического состава и интенсивность физиологических процессов. К примеру хлоропласты способны к самостоятельному передвижению в клетках под влиянием света͵ поскольку они очень чувствительны к нему. В солнечный яркий день при большой интенсивности света хлоропласты располагаются вдоль клеточной оболочки, как бы стараясь избежать действия сильного света. В пасмурные облачные дни хлоропласты располагаются по всœей поверхности цитоплазмы клетки, чтобы поглощать больше солнечных лучей (рис.). Переход хлоропластов из одного положения в другое под влиянием света совершается благодаря клеточной регуляции.

Саморегуляция осуществляется по принципу обратной связи, подобно тому как, к примеру, осуществляется поддержание постоянной температуры в термостате. В этом приборе существует следующая причинная зависимость терморегуляции:

Выключатель – нагрев – температура.

Путем включения и выключения можно от руки регулировать температуру. В термостате это осуществляется автоматически, через измеряющий температуру регулятор, включающий или выключающий нагрев в соответствии с показаниями. Температура влияет на выключатель через регулятор и в системе устанавливается обратная связь:

Выключатель – нагрев – температура –

регулятор

Сигналом для включения той или иной регуляционной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы, проникновение во внутреннюю среду организма чужеродного вещества и т.д.

Регуляция процессов метаболизма. Образование и концентрация любого продукта обмена веществ в клетке определяется следующей причинной зависимостью:

ДНК – фермент – продукт.

ДНК запускает определœенным образом синтез ферментов. Ферменты в свою очередь катализируют образование и превращение продукта. Образующийся продукт может оказывать влияние на цепь реакций через нуклеиновые кислоты (генная регуляция) или через ферменты (ферментная регуляция):

ДНК – фермент – продукт

ДНК – фермент – продукт .

Ранее мы уже рассматривали регуляцию процессов транскрипции и трансляции (см. § 33), которая является примером саморегуляции.

Или другой пример. В результате энергопотребляющих реакций (синтез различные различных синтезы веществ, поглощение веществ из окружающей среды, рост, делœение клеток и т.п.) концентрация АТФ в клетках уменьшается, а АДФ соответственно возрастает (АТФ – АДФ + Ф). Накопление АДФ активирует работу дыхательных ферментов и дыхательные процессы в целом, и таким образом, усиление генерации энергии в клетке (рис.).

Регуляция функций у растений. Функции растительного орга-низма (рост, развитие, обмен веществ и др.) регули-руются с помощью биологически активных веществ - фитогормонов (см. § 8).В незначительных количествах они могут ускорять или замедлять различные жиз-ненные функции растений (делœение клеток, про-растание семян и др.). Фитогормоны образуются определœенными клетками и транспортируются к месту их действия по проводящим тканям или непо-средственно от одной клетки к другой.

Растения способны воспринимать изменения в окру-жающей среде и определœенным образом реагировать на них. Такие реакции получили название тропизмов и настий.

Тропизмы (от греч. тропос — поворот, из-менение направления) - это ростовые движения ор-ганов растений в ответ на раздражитель, имеющий определœенную направленность. Эти движения могут осуществляться как в сторону раздражителя, так и в противоположную. Οʜᴎ являются резуль-татом неравномерного делœения клеток на разных сторонах этих органов в ответ на действие фитогормонов роста.

Настии (от греч. настое — уплотненный) — это движения органов растений в ответ на действие раздражителя, не имеющего определœенного на-правления (к примеру, изменение освещенности, тем-пературы). Примером настий может служить раскры-вание и закрывание венчика цветка в зависимости от освещенности, складывание листьев при изменении температуры. Настии бывают обуслов-лены растяжением органов вследствие неравномер-ного их роста или изменением давления в определœенных группах клеток в результате изменений концен-трации клеточного сока.

Регуляция жизненных функций орга-низма животных . Жизненные функции организма животных в целом, отдельных его органов и систем, согласованность их деятельности, поддержание определœенного физиоло-гического состояния и гомеостаза регулируютнервная и эндокринная системы. Эти системы функционально взаимосвяза-ны между собой и влияют на деятельность друг друга.

Нервная система регулирует жизненные функ-ции организма с помощью нервных импульсов, имеющих электрическую природу. Нервные импу-льсы передаются от рецепторов к определœенным центрам нервной системы, где осуществляется их анализ и синтез, а также формируются соответству-ющие реакции. От этих центров нервные импульсы направляются к рабочим органам, изменяя опреде-ленным образом их деятельность.

Нервная система способна быстро воспринимать изменения, происходящие во внешней и внутренней среде организма, и быстро на них реагировать. Вспо-мним, что реакцию организма на раздражители вне-шней и внутренней среды, осуществляющуюся при участии нервной системы, называют рефлексом (от лат. рефлексус - повернутый назад, отраженный). Следовательно, нервной системе свойствен рефлекто-рный принцип деятельности. В основе сложной аналитико-синтетической деятельности нервных центров лежат процессы возникновения нервного во-збуждения и его торможения. Именно на этих процес-сах основывается высшая нервная деятельность человека и некоторых животных, обеспечивающая совершенное приспособление к изменениям в окружа-ющей среде.

Ведущая роль в гуморальной регуляции жизненных функций организма принадлежит системе желœез внутренней секреции. Эти желœезы развиты у боль-шинства групп животных. Οʜᴎ не связаны пространст-венно, их работа согласовывается или благодаря нервной регуляции, или же гормоны, вырабатываемые одними из них, влияют на работу других. В свою очередь, гормо-ны, выделяемые желœезами внутренней секреции, влия-ют на деятельность нервной системы.

Особое место в регуляции функций организма жи-вотных принадлежит нейрогормонам -биологичес-ки активным веществам, вырабатываемым особыми клетками нервной ткани. Такие клетки выявлены у всœех животных, имеющих нервную систему. Нейрогормоны поступают в кровь, межклеточную или спинномозговую жидкость и транспортируются ими к тем органам, работу которых они регулируют.

У позвоночных животных и человека существует тесная связь между гипоталамусом (отдел промежу-точного мозга) и гипофизом (желœеза внутренней секреции, связанная с промежуточным мозгом). Вместе они составляют гипоталамо-гипофизарную систему. Эта связь состоит по сути в том, что синтезированные клетками гипоталамуса нейрогормоны поступают по кровеносным сосудам в перед-нюю долю гипофиза. Там нейрогормоны стимулируют или тормозят выработку определœенных гормонов, влияющих на деятельность других желœез внутрен-ней секреции. Основное биологическое значение гипоталамо-гипофизарной системы - осуществление совершенной регуляции вегетативных функций ор-ганизма и процессов размножения. Благодаря этой системе работа желœез внутренней секреции может быстро изменяться под влиянием раздражителœей внешней среды, которые воспринимаются органами чувств и обрабатываются в нервных центрах.

Гуморальная регуляция может осуществляться и с помощью других биологически активных веществ.

Саморегуляция в биологии

К примеру, изменение концентрации углекислого газа в крови влияет на деятельность дыхательного центра головного мозга наземных позвоночных жи-вотных, а ионов кальция и калия - на работу сердца.

Регуляционные системы непрерывно контролируют состояние организма, автоматически поддерживая его параметры на почти постоянном уровне, даже в условиях неблагоприятных внешних воздействий. В случае если под воздействием какого-либо фактора состояние клетки или органа изменяется, то это удивительное свойство помогает им вернуться вновь в нормальное состояние. В качестве примера механизма работы таких регуляторных систем рассмотрим реакцию организма человека на физические нагрузки.

Реакция на физическую нагрузку. При интенсивной физической нагрузке нервная система посылает сигналы в мозговое вещество надпочечников - эндо-кринных желœез, лежащих над почками . Эти желœезы выделяют в кровь гормон адреналин.

Под действием адреналина из селœезенки в сосуды поступает неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество депонированной в ней крови, в результате чего объем перифериче-ской крови увеличивается. Адреналин вызывает также расширение капилляров кожи, мышц и сердца, увеличивая их кровоснабжение. При физической нагруз-ке сердце должно работать более интенсивно, перекачивая больше крови; мы-шцы должны приводить в движение конечности; кожа должна выделять боль-ше пота͵ чтобы отвести излишек тепла, образующегося в результате интенсивной работы мышц. Адреналин вызывает также сужение кровеносных сосудов брюшной полости и почек, уменьшая их кровенаполнение. Такое перераспределœение крови позволяет поддерживать кровяное давление на нор-мальном уровне (при расширенном русле крови для этого оказывается недостаточно).

Адреналин повышает также частоту дыхания и сокращений сердца. В ре-зультате поступление в кровь кислорода и выведение из нее углекислого газа происходит быстрее, кровь движется по сосудам также быстрее, доставляя больше кислорода интенсивно работающим мышцам и ускоряя удаление ко-нечных продуктов обмена.

При физической нагрузке мышцы выделяют больше углекислого газа, чем обычно, и это само по себе обладает регуляторным воздействием. Углекислый газ повышает кислотность крови, что влечет за собой усиление снабжения мышц кислородом и расширение кровеносных сосудов мышц, а также стимулирует нервную систему к увеличению выделœения адреналина, что в свою очередь повышает частоту дыхания и пульса (рис.).

На первый взгляд всœе эти приспособления к физической нагрузке должны изменять состояние организма, однако в действительности они обеспечивают сохранение того же состава внеклеточной жидкости, омывающей всœе клетки организма, и в особенности мозг, каким он был бы без нагрузки. В случае если бы не было этих приспособлений, физическая нагрузка приводила бы к повышению температуры внеклеточной жидкости, к уменьшению концентрации в ней кис-лорода и к повышению ее кислотности. При крайне тяжелой физической на-грузке всœе это и происходит; в мышцах накапливается кислота͵ вызывая судо-роги. Сами судороги также несут регуляторную функцию, пресекая возмож-ность дальнейшей физической работы и давая возможность организму вернуться в нормальное состояние.

s1. Какие регуляторные системы существуют в живом организме? 2. Как осуществляется регуляция жизненных функций в организме? 3. Что такое гомеостаз и какие механизмы его поддержания вам известны? 4. Что общего и отли-чного между нервной и гуморальной регуляцией? 5. Какая связь существует между нервной системой и системой желœез внутренней секреции? 6. Какие изменения происходят в кровеносной системе организма человека при физических нагрузках? Каким образом осуществляется регуляция этих изменений? 7. Вспомните из курса биологии 9 класса, какие возможны нарушения функционирования организма человека в результате нарушения взаимосвязей между нервной системой и системой желœез внутренней секреции?

§ 35. Иммунная регуляция

Важную роль в обеспечении жизнедеятельности организма играет иммунная система. Как вы уже зна-ете, иммунитет (от лат. иммунитас – невосприимчивость) – способность организма защищать собственную целостность, его невосприимчивость к возбудителям некоторых заболеваний. В создании иммунитета принимают участие специфические и неспецифические механизмы.

Кнеспецифическим механизмам иммуните-та относятся барьерная функция кожного эпителия и слизистых оболочек внутренних органов; бактери-цидное действие некоторых ферментов (к примеру, некоторые ферменты слюны, слезной жидкости, гемолимфы членистоногих) и кислот (выделяемых с секретом потовых и сальных желœез, желœез слизистой оболочки желудка). Эту функцию выполняют также клетки разных тканей, способные обезвреживать чужеродные для данного организма частицы и мик-роорганизмы.

Специфические механизмы иммунитета обеспечиваются иммунной системой, которая узнает и обезвреживает антигены (от греч. анти - против и генезис — происхождение) - химические вещества, вырабатываемые клетками или входящие в состав их структур, либо микроорганизмы, воспринимае-мые организмом как чужеродные и вызывающие иммунный ответ с его стороны.

: 1- усиление двигательной активности при сильном эмоциональном состоянии. Взволнованный человек не находит себе места, беспрестанно двигается, "изливает душу" в разговоре с посторонним человеком; 2- при подавленном эмоциональном состоянии, привлекая поток нервных импульсов от рецепторов расположенных в мышцах (при физическом напряжении и физических нагрузках вообще), воздействие на органы чувств, рецепторы кожи (музыка, свет, холодный душ, массаж и т.д.) мы добиваемся тонизирования головного мозга; 3- использование привычных сигналов, сочетавшихся ранее с определённым уровнем бодрствования и потому вызывающих его привычным образом. Например, когда дружественный микроклимат, взаимопонимание, то и работа делается намного продуктивнее. Теперь, более подробно рассмотрим вышеуказанные виды саморегуляции. Для этого мы воспользуемся понятиями Инь и Ян (Инь — наружное, а Ян — внутреннее).Первый вид саморегуляции осуществляется посредством "Отреагирования". Это означает, что при сильном и внезапном воздействии (сообщение радости или дурное известие), чакра разума настолько сильно начинает продуцировать психическую энергию, что она не может быть срочно уравновешена собственными системами мозга и поэтому, через нервную систему большая часть энергии будет отводиться на двигательные и речевые реакции. Ян — внутреннее, активировало Инь — внешнее. Если эти внезапные и сильные "выплески энергии" в виде сильных эмоций, человек не выводит через движения, голос, то избыточная энергия соответствующей эмоциональной реакции скапливается внутри полевой форму жизни, застаивается и вызывает сильное внутреннее напряжение, которое в физическом теле выражается в повышении кровяного давления, учащения дыхание (а следовательно в усиленном вымывании углекислоты из организма и далее развитию болезней, как описывает Бутейко /Бутейко описал заключительную стадию развития огромного количества заболеваний, связав её с недостатком углекислоты. Но сам недостаток углекислоты им был описан неверно.

Какие есть примеры саморегуляции физиологических процессов в организме?

Он возникает не от неправильного дыхания, а от неправильного мышления, зажимании эмоций внутри организма и развития соответствующего напряжения, которое уже усиливает частоту дыхания, а следовательно и вымывание углекислоты из организма. Я описал причину, Бутейко — следствие этой причины./). Вот так "эмоциональный мусор" (яд империл) формируясь из соответствующих эмоций и скапливаясь в соответствующих местах организма, вызывает перерождение тканей из-за понижения метаболических процессов, извращения структуры полевой формы жизни. Ян не превращаясь в Инь по естественному типу реакций, подавляет сам себя и всё равно превращается в Инь, но уже по патологическому типу реакций. Американский учёный Е.Джейкобсон исследовал состояния организма, связанные с полным расслаблением мышц с целью изучения возможности диагностики человеческих эмоций по характеру распределения напряжённых групп мышц. Ему удалось установить, что при эмоциональных реакциях у здоровых и больных людей всегда выявляется напряжение скелетной мускулатуры с различной, строго определённой для каждой эмоции локализацией. У человека, получившим в течении рабочего дня массу эмоциональных впечатлений неприятного характера и подавивших их, в организме накапливается множество невыведенной энергии, которая вызывает напряжение мышц (так называемое "остаточное напряжение"). Ложась в постель, такой человек не может расслабиться, а невыведенная информационная часть эмоций постоянно "всплывает" в виде той или иной картины, действия, многократно прокручиваясь. В результате человек не может заснуть, ворочается, страдает, не отдыхая во сне. Вот некоторые причины бессонницы, ослабления организма, предрасположения к разнообразным патологическим состояниям, ранней старости, импотенции. Рис. Результат игнорирования первого вида саморегуляции: слева- нормальный выход энергии во время эмоционального всплеска: включаются голосовые и двигательные рефлексы, выводящие "эмоциональный мусор"; в результате организм чист и здоров; справа-"зажимание" эмоции и застой энергии в полевой форме человека; уплотнение и застой энергии вызывают усиление сердцебиения; учащения ритма дыхания, вымывания углекислоты из организма, понижение активности всех ферментативных систем; в результате человек становится хроническим больным с массой заболеваний, поэтому многим людям далеко недостаточно правильно очищать, питать и тренировать собственный организм, надо ещё правильно мыслить и правильно поддерживать общее эмоциональное состояние, то есть соблюдать культуру мышления — быть по-настоящему человеком разумным. Так депрессивные состояния сопровождаются напряжением дыхательной мускулатуры (а далее может развиться астма), эмоции страха вызывают напряжение мышц речи двигательного аппарата (что может привести к раку гортани) и затылочных мышц. Пример. В 1982 году у меня был аборт. Сделано было не чисто. Я заболела воспалением матки с температурой 40 и страшной трясучкой. Пока я лежала в гинекологии, инфекция дала осложнение на нервную систему. У меня заболел желудок, сердце, появилось чувство страха, бесконечное бегание в туалет. Со стороны гинекологии меня вылечили, а вот нервной болезнью я проболела ещё 5 месяцев. Основные болезненные симптомы прошли, но осталось одно непроходимое в течении до 1990 года ощущение: когда мне надо было в туалет по-маленькому, то это ощущалось не в мочевом пузыре, а в затылочной части головы. Голова начинает болеть в разных местах, а затылок жечь. И это до сих пор. За эти годы с 1982 по 1990 г. состояние моё всё ухудшалось, от того, что было много работы, уставала, приходилось нервничать. В затылке всё нарастала и нарастала тяжесть и жжение. Я тогда плохо понимала, что делается со мной. Ходила к невропатологам, но они мне не помогали, пока в январе 1991 года со мной не случился удар. Я пролежала в постели целый месяц, почти не вставая. Страшно болела голова и затылок…… Мало-помалу состояние моё очень медленно улучшалось, но через три месяца внезапно умерла мама. Здесь невозможно описать, что я тогда прочувствовала, что пережила Я заболела с новой силой и болею до сих пор…….. Врач назначил лечение таблетками, три раза принимать тёплый душ и ходить в бассейн, что я и делаю. Но улучшений почти никаких нет. Я невероятно слаба……. В интимных отношениях с мужем тоже полнейший провал, перестала испытывать половые ощущения. В настоящее время, почти каждый человек страдает от нервозов, ибо мы эмоционально зажаты, скованы в их проявлениях из-за неправильного воспитания, предрассудков и т.п. Например, когда в Средние Века многие отношения между мужчинами и женщинами стали считаться порочными и преследоваться возникло множество психозов на этой почве. Эмоциональная энергия скапливаясь в организме разрушает полевую форму жизни, что выражается в общем снижении энергетики и пассивности. Поэтому нет ничего удивительного, что человек страдающий неврозом ощущает утомление и общую слабость.
Зажатость эмоций и мыслей внутри организма приводит к тому, что они постоянно проектируются умом в виде определённых картин, состояний, мыслительных процессов. Другими словами, определённой эмоциональной энергии настолько много в организме, что она вытесняет другие, полностью "загружая" собой ум. Не выведенные эмоциональные энергии вызывают повышение мышечного тонуса соответствующих участков теле и в этих местах наблюдается твёрдость, окаменелость. Если человеку удаётся расслабить именно те мышцы, которые при соответствующих мыслительных ассоциациях бывают непроизвольно напряжены, его состояние значительно улучшается (что означает освобождение от застоявшейся энергии). Таким образом, с помощью расслабления, а лучше физической нагрузки особого типа, можно выводить "эмоциональный мусор" и устранять свойственный невротикам негативный фон и добиваться стабильного улучшения здоровья без лекарств (невротикам на заметку). Видите, как всё просто с неврозами — бичом нашего времени, если знать механизм их образования, а на его основе разработать профилактические программы нейтрализующие их.Рекомендации: лица с выраженной "Желчной" конституцией "заводящиеся с пол-оборота" должны знать этот механизм разрушения организма и контролировать себя, либо сбрасывать эмоции на боксёрский мешок. Положительная сторона этого явления заключается в том, что обездвиженные болезнью люди, могут путём "взвинчивания" собственного эмоционального состояния (например как Ю. Власов), заряжать себя энергетически, что ускоряет их выздоровление. Например, умственно представляя, что вы сильно напрягаетесь выполняя воображаемое физическое упражнение, вы этим энергетически подпитываете мышцы, нервную систему, весь организм.
Что ещё следует знать при этом виде саморегуляции, это то, что вы давая выход энергии наружу понижаете психическую деятельности, успокаиваетесь и расслабляетесь.Второй вид саморегуляции осуществляется посредством "изменения притока нервной импульсации". Физиологи установили, что скелетная мускулатура является мощным источником нервной импульсации , которая поступая в мозг способна в широких пределах изменять уровень бодрствования. При этом мышечное напряжение "энергезируя" центральную нервную систему, способствует улучшению работы органов чувств.
Это строго научная версия "подзарядки" организма за счёт нервных импульсов идущих от периферии. Инь порождает свою противоположность — Ян. Но это только следствие, главная причина энергизации в этом случае есть сознательное включение воли для раскручивания чакр. Исследуем этот глубинный механизм. Если в первом случае саморегуляции выплеск энергии происходит минуя аналитический ум, из уровней первичного сознания, под действием неожиданного импульса и наша задача направить этот поток энергии в безопасное русло. Во втором случае саморегуляции, мы сознательно с помощью ума, волевым усилием запускаем этот глубинный механизм первичного сознания с целью выработки энергии. В результате этого, мы постепенно заполняем свой организм энергией, что в итоге приводит к повышенному психическому тонусу. Другими словами, в первом случае мы стремимся понизить избыток психической активности (чтобы не навредить себе), а во втором случае, мы стремимся повысить психическую активность (чтобы быть в нормальном психическом тонусе).
Не менее мощным источником нервной импульсации является режим дыхания . Здесь заложен тот же механизм, сознательно мы можем менять ритм и глубину дыхания, делая акцент либо на вдохе, либо на выдохе, либо на задержке. Сознательное выделение того или иного цикла дыхательного процесса по разному влияет на наш организм. Так физиолог А.И.Ройтбак показал, что импульсы от дыхательного центра распространяясь по специальным нервным путям на кору головного мозга существенно меняют её тонус: вдох — повышает , а выдох — снижает его. Это одна из второстепенных причин того, что максимальное усилие человек может сделать в момент задержки дыхания на вдохе. Кроме этого, активный вдох при самопроизвольном, пассивном выдохе активизирует симпатический отдел вегетативной нервной системы, который: усиливает обменные процессы в организме, повышает содержание красных кровяных телец, сахара и гормонов в крови, останавливает развитие воспалительных процессов и аллергических реакций (кортикоиды надпочечников обладают мощным противовоспалительным действием), подымает артериальное давление, расширяет бронхи. Другими словами, подобный способ дыхания активизирует организм на самоисцеление и оздоровление. Многие психотехники мира — ребёфинг, холотропная терапия,дыхание по Стрельниковой используют подобный способ дыхания. При этом происходит не только тонизирование нервной системы, оздоровление организма за счёт описанных механизмов стимулирования симпатического отдела вегетативной нервной системы, "накачки" организма энергией, но и тем, что за счёт постоянного волевого усилия направленного на поддержание должной интенсивности описанного дыхания, в организме человека начинается выработка естественных опиатов — эндорфинов. Поступая всё в большем и большем количестве они самостоятельно вызывают и поддерживают состояние эйфории. Эндорфины вызывая стенические эмоции дополнительно активизируют симпатический отдел вегетативной нервной системы, возбуждая защитные силы организма и обеспечивая его энергией. Это же чудо лекарство!
И наоборот, затаивание дыхания (т.е. не видно и не слышно ни вдоха, ни выдоха) как рекомендует Бутейкои многие медитативные техники мира, а также небольшой вдох, длинный и плавный выдох с задержкой дыхания на вдохе (задержка умеренная, а не до отказа, ибо такая задержка, стимулирует активность организма, слишком сильная Инь порождает свою противоположность Ян) позволяет наиболее полно расслабить мышцы, снизить тонус центральной нервной системы, снизить кровяное давление, урежает пульс, вызывает сонливое состояние. Но при этом необходимо знать следующую особенность, чтобы сохранить высокую концентрацию внимания для полного расслабления мышц и затормаживания отвлекающих мыслей и образов, необходимо сохранять и поддерживать высокий тонус нервной системы. Так и поступают в методиках ребёфинга и холотропной терапиииспользуя дыхание — активный быстрый вдох и пассивный выдох, гоняя воздух через нос, где происходит съём энергии и активизация мозга через обонятельные луковицы.
Хорошо стимулируется деятельность нервной системы посредством "загрузки" органов чувств. Например, яркие вспышки света, громкая музыка, резкий запах, сильное пощипывание кожи, энергичное растирание тела и т.д. резко активизирует уровень бодрствования. И наоборот, отсутствие импульсов идущих от органов чувств вызывает у человека сонливое состояние, появление различных галлюцинаций. Поэтому, некоторые люди для повышения собственного уровня бодрствования любят находиться в обстановке умеренно насыщенной шумами (музыкой), запахами и т.д. Рекомендации: в ситуации требующей срочного повышения или поддержания психического тонуса необходимо произвольно сильно напрягать мышцы, быстро дышать с акцентом на вдохе (как у Стрельниковой), сильно потереть область затылка, плеч и волосистой части головы.
Лицам имеющим выраженную конституцию "Слизи" весьма подойдут рекомендации второго вида саморегуляции. Что касается лиц с выраженной конституцией "Ветра", то для них подойдёт противоположное: плавные движения в спокойной манере, растянутое дыхание на выдохе, нахождение в спокойной обстановке. Если вы возбуждены, то воспользуйтесь приёмами мышечного расслабления в сочетании с успокаивающим типом дыхания и пребывания в тихой обстановке.
С помощью этого вида саморегуляции, вы сознательно можете повышать или понижать собственную психическую активность.Третий вид саморегуляции осуществляется посредством изменения условий внешней среды. К этому виду относиться обстановка, условия выполняемой работы, взаимопонимание. Если всё это хорошо подобранно, то человек чувствует себя комфортно, если нет — чувствует себя возбуждённым или подавленным. Микроклимат в семье и на работе имеет огромное значение для здоровья человека. Поэтому создавайте его положительным. В заключении этого раздела подчеркнём четыре особенности, на которые необходимо обращать внимание ежедневно. 1.Снижение систематической нагрузки на мышечную систему, неизбежной при интенсивной технизации общества. Систематическая недогрузка мышечного аппарата (нет волевых усилий соответствующего качества) лишает эмоциональные центры положительного заряда, который необходим человеку для преодоления критических жизненных ситуаций. В этих условиях многие отрицательные влияния нашей жизни приобретают сверхсильный характер и действуют невротизирующим образом. Постоянно сниженный жизненный тонус и апатия сочетаются со взрывчатостью, безудержной реакцией на самые незначительные бытовые раздражения отрицательного характера. 2. Изменение диапазона нагрузки в системе органов чувств. Технизация общества поддерживает тенденцию к увеличению информативной нагрузки (особенно логического характера в ущерб образному) на органы чувств в диапазоне сигналов большей и средней силы, и устраняет необходимость в использовании сигналов слабой и очень слабой мощности, которые широко использовались человеком жившим в естественных условиях. Это приводит к постепенному снижению остроты зрения, слуха, обоняния. В результате этого нервная система лишается активирующей части слабых сигналов. В результате этого снижается её тонус, происходят неблагоприятные сдвиги в эмоциональной сфере. А сильные воздействия (громкие звуки, вспышки света, насыщенные запахи) быстро перевозбуждают человека и ведут к общему утомлению. 3. Для нормального функционирования организма и психики, человеку периодически необходимо оставаться в полном одиночестве и тишине. В этом случае создаются внутренние условия покоя и равновесия, которые необходимы для усвоения ранее полученной информации, формирования и закрепления новых программ поведения и деятельности. Эти условия становятся совершенно необходимыми , когда организму необходимо восстановить нарушенное болезнью внутреннее равновесие. 4. Учитывайте и интимную связь человека с окружающей его природой. Чем более она естественна, тем более здоров и уравновешен человек. Искусственная обстановка, синтетическая мебель, полы и т.п. нарушают и извращают интимные связи человека с Природой. Лишившись своих корней, человек становиться разрушителем не считаясь ни с чем, ни с кем, ради удовлетворения своих прихотей и амбиций. Действие на человека четырёх описанных факторов в промышленно развитых странах привело к тому, что примерно половину больничных коек занимают пациенты, страдающие психическими расстройствами, 40% из которых составляют шизофреники.Саморегулирование личности. Научись владеть механизмами собственного поведения и настроения

Зачем нужно преодолевать критические жизненные ситуации
Три основных вида саморегуляции

• Главная
• Сознание человека и его роль в оздоровлении
• Полевая форма человека и её составляющие
• Причина лежащая в образовании полевой формы жизни человека
• Слагаемые человеческой личности, их особенности и влияние на человеческий организм
• Виды человеческого сознания и их роль в оздоровительном процессе
• Психическая индивидуальность человека
• Психическая активность человека
• Эмоции
• "Загрязнения" и искажения влияющие на психическую активность человека
• Саморегулирование личности
• Как искоренить плохую привычку, а взамен её приобрести полезную
• Как преодолевать критические жизненные ситуации
• Три основных вида саморегуляции
• Взаимосвязи личности
• Методики работы с собственным сознанием
• Трансцендентальная медитация
• Ребёфинг
• Дыхание счастья
• Холотропная терапия
• Общее заключение
• Создание собственной системы оздоровления
• Ошибки и затруднения, возникающие в процессе реализации оздоровительной программы
• Какие факторы необходимо учитывать
• Конкретные рекомендации
• Рекомендации для лиц с выраженными конституциями "Ветра", "Желчи", "Слизи"
• Влияние на здоровье человека трав, минералов, тканей, продуктов питания и других веществ
• Травы
• Био-энерго-информационный резонанс между цветами и людьми
• Био-энерго-информационный обмен между деревьями и людьми
• Био-энерго-информационный обмен между металлами, минералами и людьми

Саморегуляция в системе — это внутреннее регулирование процессов с подчинением их единому стабильному порядку. При этом даже в меняющихся условиях среды живая система сохраняет относительное внутреннее постоянство своего состава и свойств — гомеостаз (от греческих homoios — подобный, одинаковый и stasis — состояние).

Человек как высший представитель животного царства также поддерживает свой внутренний гомеостаз — благодаря работе многочисленных управляющих механизмов. Так, несмотря на смену дня и ночи, зимы и лета, температура нашего тела поддерживается на одном и том же уровне — около 37 градусов (под мышкой 36,6 градуса). Кровяное давление варьирует в ограниченных пределах, так как регулируется благодаря иннервации стенок сосудов. Солевой состав крови и межклеточных жидкостей, содержание сахаров и других осмотически активных веществ (способных вызвать нежелательное перераспределение воды между структурами организма) также поддерживаются на оптимальных уровнях. Даже простое и, казалось бы, самопроизвольное стояние на двух ногах требует ежесекундной согласованной работы вестибулярного аппарата и многих мышц тела.

Основоположник идеи о физиологическом гомеостазе Клод Бернар (вторая половина XIX века) рассматривал стабильность физико-химических условий во внутренней среде как основу свободы и независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внешней среде.

Саморегуляция происходит на всех уровнях организации биологических систем — от молекулярно-генетического до биосферного (об уровнях организации см. тему 1). Поэтому проблема гомеостаза в биологии носит междисциплинарный характер. Внутриклеточный гомеостаз изучают цитология и молекулярная биология, организменный — физиология животных и физиология растений, экосистемный — экология. Конкретные проявления этих механизмов мы рассмотрим ниже. Здесь же отметим, что для поддержания гомеостаза во всех системах используются кибернетические принципы саморегулирующихся систем . Кибернетика — наука об управлении — объясняет принцип саморегуляции системы на основе прямых и обратных связей между ее элементами. Вспомним, что система — это совокупность взаимодействующих элементов. Прямая связь между двумя элементами означает передачу информации от первого ко второму в одну сторону, обратная связь — передача ответной информации от второго элемента к первому. Суть в том, что информационный сигнал — прямой или обратный — изменяет состояние системы, принимающей сигнал. И тут принципиально важно, какой по знаку будет ответный сигнал — положительный или отрицательный. Соответственно и обратная связь будет положительной или отрицательной.

В случае обратной положительной связи первый элемент сигнализирует второму о некоторых изменениях своего состояния, а в ответ получает команду на закрепление этого нового состояния и даже его дальнейшее изменение. Цикл за циклом первый элемент с помощью второго (контрольного) элемента накапливает одни и те же изменения, его состояние стабильно изменяется в одну сторону (рис.

Принцип саморегуляции организма

18 а). Эта ситуация характеризуется как самоорганизация, развитие, эволюция, и ни о какой стабильности системы говорить не приходится. Это может быть любой рост (клетки, организма, популяции), изменение видового состава в сообществе организмов, изменение концентрации мутаций в генофонде популяции, ведущее через отбор к эволюции видов. Естественно, что обратные положительные связи не только не поддерживают, но, напротив, разрушают гомеостаз.

Рис. 18

Обратная отрицательная связь стимулирует изменения в регулируемой системе с противоположным знаком относительно тех первичных изменений, которые породили прямую связь. Первоначальные сдвиги параметров системы устраняются, и она приходит в исходное состояние. Цикличное сочетание прямых положительных и обратных отрицательных связей может быть, теоретически, бесконечно долгим, так как система колеблется около некоторого равновесного состояния (рис. 18б). Таким образом,для поддержания гомеостаза системы используется принцип отрицательной обратной связи . Этот принцип широко применяется в автоматике. Так регулируется температура в утюге или холодильнике — с помощью термореле, уровень давления пара в автоклаве — с помощью выпускного клапана, положение судна, самолета, космического корабля в пространстве — с помощью гироскопов.

В живых системах универсальный принцип обратной отрицательной связи работает во всех случаях, когда сохраняется гомеостаз.

В чем сущность старения? В чем тайна этого процесса, который неизбежен для живого? Сейчас существует более 200 гипотез, пытающихся объяснить механизм старения. Но количество гипотез, как известно, обратно пропорционально ясности вопроса. Эта зависимость справедлива и для проблемы долголетия. Вместе с тем крупные успехи биологии последних лет позволяют надеяться, что мы находимся в преддверии бурного развития наших знаний о сущности старения.

Исследователи сейчас ведут поиски механизмов старения на разных уровнях жизненных явлений - молекулярном, клеточном и на уровне целостного организма. Однако при всем многообразии проявлений жизни на всех этих этапах существует ряд закономерностей, свойственных любой живой системе. Одна из них - принцип саморегуляции - в последнее время привлекает все большее внимание исследователей. Система эндокринных желез, сердечно-сосудистая и дыхательная системы, весь организм в целом - все это саморегулирующиеся системы. Именно саморегуляция позволяет организму в различные возрастные периоды по-разному приспосабливаться к окружающей среде.

Подавляющее большинство исследователей стремится выяснить, какие изменения наступают в организме при его старении. Вместе с тем не менее важно установить, что же не изменяется в старости и почему. Ученые выяснили, например, что онкотическое и осмотическое давление, уровень сахара в крови, распределение ряда ионов в клетках, количество кровяных элементов и некоторые другие показатели не претерпевают резких изменений. Это естественно, ведь если бы уровень этих и ряда других жизненно важных констант организма с возрастом менялся, то жить до глубокой старости вообще было бы невозможно. Нам представляется, что развивающееся с возрастом «сопротивление» организма нарушению наивыгоднейшего протекания жизненных процессов именно и является важной особенностью процесса старения.

И еще одно интересное явление. Трудно, конечно, сравнивать друг с другом степень различных возрастных изменений. Однако легко заметить следующее. Внешний вид человека меняется сравнительно медленно. Действительно, не бывает так, чтобы при каком-нибудь эмоциональном напряжении кожа сразу же покрывалась морщинами, волосы седели, глаза тускнели, а через минуту человек вновь становился розовощеким, черноволосым и т. д. Вместе с тем с годами последовательно наступают резкие изменения внешнего вида человека.

Иной характер носит изменение некоторых функций организма. Артериальное давление, к примеру, может за несколько минут резко подскочить вверх и возвратиться к норме. Вместе с тем средняя величина артериального давления с годами хотя и возрастает, но все же очень незначительно. Иначе говоря, при старении организма внешний вид, структура отдельных органов могут довольно значительно изменяться, а функция, итог деятельности многих структурных элементов организма, поддерживается на относительно постоянном уровне. Какие механизмы поддерживают оптимальный уровень жизнедеятельности организма в разные возрастные периоды? Найти ответ на этот вопрос очень важно для выяснения сущности старения.

ПРИНЦИП САМОРЕГУЛЯЦИИ И ВОЗРАСТНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ОРГАНИЗМА

Человеческий организм вовсе не похож на детскую матрешку, состоящую из куколок «мал мала меньше», которые отличаются только размером. Изменения саморегулирующихся систем на молекулярном, клеточном уровне и на уровне целостного организма не повторяют друг друга, не просто суммируются друг с другом, а сложным образом взаимодействуют и взаимоопределяют друг друга. Как разобраться в этих сложных взаимосвязях?

Любую саморегулирующуюся систему можно представить себе состоящей из нескольких звеньев: центр регуляции, объект регуляции, прямая и обратная связь. Работами ученых было показано, что поддержание определенного уровня жизнедеятельности в старости достигается благодаря неравномерным изменениям в разных звеньях саморегуляции. Чтобы пояснить этот тезис, разберем, что происходит при старении организма в одной из саморегулирующихся систем. Целесообразно это сделать на примере деятельности сердца и сосудов. Ведь именно изменение функции кровообращения является одной из основных причин развития преждевременного старения.

Как известно, уровень деятельности сердечно-сосудистой системы зависит от состояния объектов регулирования (сердца и сосудов) и характера регулирующих воздействий. Есть два неразрывно связанных друг с другом механизма регуляции всех органов - нервный и так называемый гуморальный. Гуморальная регуляция осуществляется благодаря проникновению в кровь целого арсенала химических веществ - гормонов, медиаторов, метаболитов и так далее. Таким же образом влияют на организм и многие лечебные препараты.

В нашей лаборатории систематически изучали, как изменяется в старости чувствительность различных органов - сердца, сосудов, скелетных мышц, нервных клеток, желез внутренней секреции - к действию нервных и гуморальных факторов. С этой целью у подопытных животных - мышей, крыс, кроликов, кошек, собак - определялась в одних случаях минимальная интенсивность раздражения током соответствующих нервов, при которой наступает изменение деятельности органа. В других случаях определялось минимальное количество вводимого химического вещества, вызывающее тот же эффект.

Оказалось, что к старости снижается чувствительность органов к нервным влияниям, а чувствительность к гуморальным, химическим воздействиям повышается. Например, замедление ритма деятельности сердца животного можно вызвать, раздражая блуждающий нерв или же вводя в кровь такие вещества, как карбохолин, ацетилхолин. Чтобы вызвать остановку сердца старого животного, блуждающий нерв необходимо раздражать током большей силы, чем в аналогичном эксперименте с молодым животным. Однако тот же эффект можно получить действием химических веществ. В этом случае картина будет противоположной, Чтобы остановить сердце старого животного, потребуется ввести гораздо меньшее количество химикалий, нежели это нужно для остановки сердца молодого животного.

Подобные же соотношения можно заметить и на примере регуляции других органов и систем. Эти эксперименты показывают, насколько важно учитывать изменение чувствительности органов в процессе старения при лечении людей пожилого возраста. Одни и те же дозы лекарственных веществ вызывают различные изменения деятельности в старом и молодом организме. Следовательно, и применяться они должны в различных дозировках. Уже давно назрела необходимость в создании возрастной фармакологии для старых и пожилых людей в таком же виде, как она существует для детей.

Однако вернемся к разбору возрастных изменений саморегуляции. Нервные и гуморальные влияния на органы - это только одно из звеньев саморегуляции функций. Для достижения приспособительного эффекта в любой системе решающее значение имеют обратные связи, поток сигналов от работающего органа, которые информируют управляющие центры о характере сдвигов в объектах регуляции.

Важным звеном обратных связей являются чувствительные нервные окончания, которые во множестве располагаются в самых различных органах. Они чутко реагируют на изменение внутренней среды организма, в частности воспринимают сдвиги в химизме органов и сигнализируют о них в нервные центры. Это так называемые хеморецепторы. В частности, чрезвычайно богаты чувствительными нервными окончаниями сердце и сосуды.

Нами было изучено, как изменяется с возрастом чувствительность хемо рецепторов сосудов к воздействию различных химических веществ. Оказалось, что чувствительность этих нервных окончаний к действию многих веществ - никотина, ацетилхолина, адреналина, сульфида натрия и других - с возрастом повышается. У старых животных рефлекторные изменения кровообращения и дыхания возникают под действием гораздо меньших концентрации химических веществ, нежели у молодых животных. Известно, что для хемо рецепторов раздражителями являются не только вещества, вводимые в организм, но и изменения в обмене веществ, в химизме органов. Отсюда важный вывод: с возрастом повышается восприимчивость, говоря языком кибернетики, чувствительного устройства, реагирующего на изменения химизма тканей.

Попробуем сопоставить приведенные экспериментальные данные об изменениях, происходящих в разных звеньях саморегуляции. На этапе прямой связи (управляющий центр - объект регуляции) отмечается снижение с возрастом чувствительности органов к нервным влияниям и повышение чувствительности к химическим. На этапе обратной связи (объект регуляции - управляющий центр) в старости нарастает чувствительность хеморецепторов. Нам представляется, что подобное неравномерное изменение в разных звеньях саморегуляции является важнейшим механизмом, поддерживающим гомеостазис - наивыгоднейший уровень жизнедеятельности организма в старости. Так, например, ослабление нервных влияний на орган частично компенсируется повышением чувствительности к химическим веществам, вызывающим подобный же эффект.

Есть еще один важный механизм поддержания гомеостазиса организма в старости. Нервные центры посылают «приказы» к объектам регуляции на основании информации об их состоянии. Если меняются сведения о деятельности органов, нервные центры перестраивают «командную сигнализацию». В старости, как уже указывалось, повышается чувствительность рецепторов, воспринимающих изменение химизма тканей. Благодаря этому нервный центр заблаговременно получает информацию о сдвигах, наступающих на периферии, а это, в свою очередь, может несколько компенсировать ослабление влияния центра на объекты регуляции.

Возрастные изменения саморегуляции, о которых шла речь, объясняют многие особенности реакций стареющего организма. Вот один из примеров. Человек проводит свою жизнь в движении, в труде. И, чтобы установить возрастные изменения, наступающие в разных системах, недостаточно зарегистрировать их деятельность в покое. Надо знать, какие изменения возникают при физической нагрузке.

У пожилых людей возникают менее резкие, но зато более длительные изменения кровяного давления, частоты сердечных сокращений, количества поглощенного и других показателей. Это объясняется тем, что с возрастом снижается чувствительность к нервным влияниям, которые быстро действуют на тот или иной орган, и повышается чувствительность к химическим влияниям, действующим более медленно, но длительно.

САМОРЕГУЛЯЦИЯ НА МОЛЕКУЛЯРНОМ УРОВНЕ

До сих пор мы разбирали возрастные изменения саморегуляции на примере отдельных функциональных систем - сердечно-сосудистой, дыхательной. Совершенно ясно, что эти изменения являются хотя и важнейшими, но все же вторичными в механизме старения. Им предшествуют изменения, наступающие на молекулярном уровне. И здесь жизненные явления подчиняются тому же принципу саморегуляции.

Обратимся к отдельным примерам. АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) - одно из самых замечательных веществ, созданных природой. Сокращение мышцы, выделение желудочного сока, возбуждение нервных клеток - словом, любая энергетическая трата в организме - происходят за счет АТФ и некоторых других фосфорных соединений. Нами было показано, что в старости, несмотря на то, что количество и обновляемость фосфорных соединений снижаются в клетках организма, однако энергетический потенциал клеток остается еще значительным. Как это объяснить? Оказывается, процесс обмена АТФ представляет собой сложную саморегулирующуюся систему на молекулярном уровне. АТФ синтезируется в организме двумя путями - один из них связан с потреблением кислорода при дыхании (окислительное фосформирование), другой путь синтеза (гликолиз) кислорода не требует.

Когда АТФ отдает энергию, она превращается в аденозиндифосфорную кислоту (АДФ). В молекуле этого соединения уже не три, а две фосфорных группы. Оказывается, что интенсивность синтеза АТФ во многом зависит от накопления продукта ее распада - АДФ. Получается своеобразная замкнутая система; АТФ, отдавая фосфорную группу, превращается в АДФ, а это соединение, активируя сначала дыхание, а затем процесс гликолиза, способствует, в свою очередь, синтезу АТФ. В клетках стареющего организма накапливаются большие количества АДФ, и за счет этого своеобразного усиления обратной связи стимулируются резервные пути синтеза АТФ, в частности гликолиз. Таким образом, возрастные изменения в этой саморегулирующейся системе направлены на поддержание некоторого уровня энергии клетки.

В наши дни биологию революционизировали новые представления о роли нуклеиновых кислот в синтезе белка. Накапливаются данные о том, что многие особенности индивидуального развития, в том числе и физиологический срок продолжительности жизни, «закодированы» в ДНК. Однако и система «нуклеиновые кислоты - » тоже является саморегулирующейся. Можно полагать, что выяснение возрастных изменений взаимосвязи отдельных компонентов этой саморегулирующейся системы позволит понять важнейшие стороны механизма старения, установить закономерности наследования возрастных изменений, сложившиеся в ходе жизни организма. Сейчас уже, в частности, накапливаются первые факты о возможных «ошибках», изменениях структуры ДНК и их роли в старении.

Существенной ошибкой большинства теорий старения в прошлом была своеобразная односторонность. Этот сложный процесс объяснялся изменениями, наступающими в одном каком-нибудь звене структуры и функции организма. В наши дни широко распространено представление о старости как об инволюции, обратном развитии организма. Это положение следует признать методологически неверным. Оно не подкреплено серьезными фактами. Истинные представления о сущности старения будут похожи на многоэтажное здание со сложной системой взаимосвязи его различных уровней. Отдельные этажи этого здания успешно возводятся в наши дни, и, как это часто бывает в науке, строительство это не всегда начинается с фундамента.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что порой некоторые люди и в старости остаются весьма молодыми в душе, например активно осваивают интернет, занимаются какими то своими хобби, например ремонтом , попутно на сайте http://realcars.su/ черпая всю самую свежую информацию по этой теме.