Согласно теории информации, наш мозг представляет вычислительное устройство, которое обрабатывает входящие сигналы в аналоговой форме. Такая форма сигнала подразумевает его непрерывность и функциональную зависимость от времени. Высокая производительность мозга обеспечивается благодаря одновременной обработке входных сигналов большим количеством нейронов. Таким образом, наш мозг обрабатывает информацию не последовательно, байт за байтом, а в потоковом режиме. При этом данные поступают одновременно на множество «входов», подобно высокопроизводительному современному параллельному компьютеру нового поколения на основе полупроводниковой нейронной сети.Для объяснения принципов взаимодействия организма со средой обитания П.К. Анохин создал теорию функциональных систем, утверждающую принципы организации физиологических процессов в целостном организме. По мнению П.К. Анохина, функция — достижение организмом полезного приспособительного результата во взаимодействии со средой обитания. Функциональная система — организация деятельности отдельных частей организма, которая в итоге даёт полезный приспособительный результат (рис. 5-1).Согласно теории П.К. Анохина, в основе поведения — активного взаимодействия со средой — лежат процессы организации составных150 частей в систему (в данном случае — систему органов). Создав программу поведения, организм борется за неё, преодолевая сопротивление среды, особенности которой учитываются посредством вносимых в программу сенсорных поправок. В результате поведение активно перестраивается по принципу обратной связи (обратной афферента- ции). Физиологическая основа обратной связи — рефлекторное кольцо. Роль обратной связи состоит в минимизации любого отклонения управляемого показателя от нормы. Именно так регулирующие системы поддерживают управляемые показатели на постоянном уровне.
Принцип обратной связи важен как для нервной, так и для эндокринной системы. В отношении нервной регуляции обеспечивается надёжность рефлекторной связи между работающими органами и ЦНС. Принцип обратной связи проявляется в регуляции движений, функций внутренних органов и эндокринных желёз. При гуморальной регуляции сигналом для изменения функциональной активности органа служат изменения концентрации биологически активных веществ. Например, повышение уровня глюкозы в крови стимулирует образование инсулина в поджелудочной железе.Взаимодействие организма человека со средой характеризуется сложной иерархией (соподчинением) функциональных систем. Управление процессами жизнедеятельности строится по принципу подчинения простого сложному, низших уровней — высшим структурам. Вышележащие отделы мозга контролируют нижележащие.Высший уровень регуляции физиологических функций и взаимодействие организма с внешней средой обеспечивает ЦНС. ВНС, управляя функциями органов и систем, подавляя или стимулируя их, осуществляет II уровень регуляции. Эндокринный аппарат составляет
уровень регуляции, влияя на регуляторные процессы с помощью гормонов и других биологически активных веществ.
Низшие уровни внутреннего управления обеспечивают автоматические системы регуляции (саморегуляции), которые поддерживают определённый режим жизнедеятельности в соответствии с общими физическими и химическими законами. Межнейронные и нейромы- шечные межклеточные контакты обеспечивают медиаторы, а также другие биологически активные вещества.Преимущество иерархической регуляции состоит в том, что высшие отделы мозга занимаются в основном стратегическими задачами планирования и прогнозирования в новых условиях. Память при этом не перегружена мелкими и незначительными деталями. Новые программы поведения вырабатываются и усваиваются легче и быстрее. Знание регуляторных механизмов жизнедеятельности важно для понимания особенностей приспособления организма к изменяющимся условиям внешней среды.
151 Учебный модуль 5. Анатомо-физиологические аспекты регуляции и саморегуляции функций организмаАнатомия и физиология5.2. ОБЩИЙ ПЛАН СТРОЕНИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫНервная система играет важную роль в регуляции функций организма и интеграции деятельности его органов и систем. Она обеспечивает связь организма с внешней средой. Изучение строения и функций нервной системы необходимо для понимания механизмов развития заболеваний человека, правильной организации его труда и отдыха.Нервная система состоит из центрального и периферического отделов. Центральная нервная система (ЦНС) представлена головным мозгом, локализованным в черепе, и спинным мозгом, расположенным в позвоночном канале. Головной и спинной мозг состоят из белого и серого вещества. Серое вещество представлено нейронами. Белое вещество состоит из длинных отростков нервных клеток — аксонов (их белый цвет обусловлен миелиновыми оболочками). Нервные волокна образуют проводящие пути, связывающие различные отделы ЦНС между собой.Периферическая нервная система включает:
корешки спинномозговых нервов;
спинномозговые и черепные нервы, их ветви;
нервные узлы и сплетения.
В зависимости от зон иннервации и некоторых анатомо-физио- логических особенностей, выделяют соматическую и вегетативную нервную систему. Соматическая нервная система обеспечивает иннервацию тела (сомы): скелетных мышц, кожи и органов чувств, определяющих связи организма с внешней средой. Вегетативная нервная система (ВНС) иннервирует внутренние органы, железы внешней и внутренней секреции, а также кровеносные и лимфатические сосуды, регулируя обменные процессы во всех тканях и органах. Выделяют
симпатический и парасимпатический отделы ВНС, а в них — центральный и периферический отделы.
РЕФЛЕКС И РЕФЛЕКТОРНАЯ ДУГА
Основу нервной регуляции составляет рефлекторная деятельность. Рефлекс — причинно обусловленная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Рефлекторный ответ, в свою очередь, действует на стимул. Таким образом, рефлекс — процесс с обратной связью.Рефлексы классифицируют в зависимости от названия отделов мозга, необходимых для их осуществления. Например, различают рефлексы спинного мозга, подкорковых центров и больших полуша152 рий. Их можно дифференцировать и в соответствии с видами рефлекторной деятельности (например, моторные и секреторные рефлексы).Для возникновения любой рефлекторной реакции необходимо присутствие раздражителя и рефлекторной дуги (рис. 5-2). Рефлекторная дуга — путь возбуждения от рецептора до рабочего органа. Она включает:
рецептор;
афферентный нервный путь;
рефлекторный центр;
эфферентный нервный путь;
эффектор.
Импульсы возникают в рецепторах — чувствительных нервных окончаниях. По афферентному (центростремительному) пути нервные импульсы от рецепторов поступают в рефлекторный нервный центр ЦНС. Афферентный путь представлен чувствительными нервными волокнами — отростками афферентного нейрона. В рефлекторном центре происходит переработка и переключение импульсов на эфферентный путь. По эфферентному (центробежному) пути двигательные (эффекторные) импульсы от нервного центра достигают исполнительных органов (мышц или желёз), которые отвечают на нервные импульсы изменением своей деятельности.