ОРГАНИЗМ КАК САМОРЕГУЛИРУЮЩАЯСЯ
СИСТЕМА
Пользуясь современной терминологией, живой организм (в том числе и
организм человека) можно охарактеризовать как саморегулирующуюся и самообновляющуюся
открытую систему повышенной надежности.
Представление об «открытых» и «закрытых» системах возникло в ходе
развития термодинамики. Под открытыми системами понимались такие, которые
обмениваются с окружающей средой тепловой энергией (позднее — любым видом
энергии).
Непременным условием жизни является обмен веществ. Растения получают
энергию в виде электромагнитных световых колебаний, животные — в виде сложных
органических веществ (углеводов, жиров и белков). Отдают же энергию в виде
тепла, но могут и накапливать ее в организме в форме тех же углеводов, жиров и
белков.
Отличительной особенностью живых организмов является способность к
саморегуляции, достигающая у птиц, млекопитающих и человека наивысшего
совершенства, что позволяет им, по выражению выдающегося французского физиолога
К. Бернара, вести свободную (постоянную) жизнь в отличие от жизни
осциллирующей, периодической.
. Непременным условием свободной жизни, по К. Бернару, является постоянство
внутренней среды организма. Любые изменения во внешней среде сказываются на
течении физиологических функций. В ответ на воздействия в организме возникает
комплекс приспособительных реакций, направленных на сохранение относительного
постоянства. С. П. Боткин, А. А. Захарьин и другие русские ученые говорили,
что жизнь заключается в постоянном уравновешивании организма со средой. Однако
же в отечественной литературе за описанным явлением закрепился термин канадского
физиолога Кеннона «гомеостаз», что в переводе на русский звучит примерно как
«подобный постоянному».
В специальной литературе сейчас много пишут об информационном рефлексе
(академик И. П. Павлов называл его исследовательским рефлексом или рефлексом
«что такое?»). Утверждают, что приток новой информации для живых организмов
столь же необходим, как и пища. Роль информации для жизнедеятельности
организма была впервые выявлена в экспериментах ленинградского физиолога В. С.
Галкина, работавшего в одной из лабораторий академика И. П. Павлова. У собак
перерезались зрительные, слуховые и обонятельные нервы, вследствие чего
центральная нервная система лишалась притока большей части импульсов с периферии,
то есть примерно 90— 95% информации. Результаты опытов были поразительны.
Оперированные собаки спали беспробудным сном. В своей книге «О наркозе» профессор
В. С. Галкин пишет, что лишь ценой больших усилий животных удавалось разбудить
на полчаса для приема пищи и отправления естественных надобностей.
Итак, основная форма ответной реакции высокоорганизованных животных на
воздействие извне — это рефлекс. Одним же из основных принципов рефлекторной
терапии, как считал И. П. Павлов, является принцип анализа и синтеза. Следовательно,
вся огромная масса информации, поступающая в организм, поэтапно анализируется
нервными образованиями, причем на вышележащие этажи ЦНС поступает лишь
наиболее важная информация. Считают, что из 108—109 бит 34 информации, адресуемых
рецепторами в ЦНС, в одну секунду до сферы сознания доходит всего 25 бит. На
основании анализа этой информации в определенных центрах коры головного мозга
программируется ответная реакция как по своему характеру, так и по
интенсивности. Отсюда импульсы адресуются к соответствующим, как говорят,
рабочим органам — эффекторам. Такова общая схема. На примере реакции на
повышение или понижение температуры воздуха рассмотрим ее несколько подробнее.
Это целесообразно по двум соображениям. Во-первых, постоянство температуры тела
— важнейший показатель гомеостазиса (постоянства внутренней среды), обеспечивающий
свободную жизнь. Во-вторых, для восточносибирского климата как раз характерны
низкие и крайне низкие температуры воздуха. В то же время зимой особенности
восточносибирского климата благоприятствуют поддержанию теплового равновесия.
Воздух здесь сухой, что способствует сохранению тепла. Зимой в Восточной
Сибири большое количество ясных дней, благодаря чему увеличивается количество
тепла, получаемого организмом.
Аналогичная ситуация наблюдается и при повышении температуры воздуха.
Теперь возбуждение возникает в «тепловых» рецепторах, реагирующих на
повышение температуры. По описанному плану в нервных центрах создается программа,
обеспечивающая некоторое снижение теплопродукции и существенное увеличение
теплоотдачи (в первую очередь за счет потоотделения), и опять особенности
восточносибирского климата благоприятствуют сохранению температурного
равновесия, ибо испарение пота происходит интенсивнее при сухом воздухе.
Благодаря саморегуляции остаются стабильными (изменяясь лишь в очень
ограниченных пределах) и многие другие физиологические показатели. Так, большим
постоянством характеризуется скорость кровотока в капиллярах, благодаря чему
создаются оптимальные условия для обмена кислородом и продуктами распада между
кровью и тканями. Редким постоянством отличается концентрация водородных ионов
(рН) в плазме крови и внутри клеток. Это очень важно, ибо биохимические
превращения, столь совершенные в живом организме, возможны лишь при участии
ферментов. А последние — вещества капризные, они активны только при строго определенном
рН. Постоянством характеризуются осмотическое давление крови, соотношение ионов
натрия и калия и многие другие показатели. Отметим, что нередко саморегуляция
возможна и без участия нервной системы.
К примеру, отношение концентрации ионов натрия и калия в плазме крови —
величина стабильная. Именно от этого соотношения зависит формирование
электрических зарядов (потенциалов) на мембранах клеток, характеризующих
состояние покоя или возбуждения. Благодаря постоянству соотношения концентрации
ионов натрия и калия возбудимость клеток также стабильна. Решающая роль в
регуляции принадлежит здесь почкам. Они избирательно могут выводить избыток
тех или иных ионов, поддерживая, таким образом, стабильность их отношения. Денервированная
почка сама справляется с этим. Также без прямого участия нервной системы поддерживается
стабильность реакции среды (рН) и некоторых других показателей. Это и понятно:
способность к саморегуляции — общее свойство живых структур. Определенные
элементы саморегуляции имеются и у животных без нервной системы, и у растений.
Итак, живой организм — саморегулирующаяся система. В механизме же
саморегуляции исключительно важная роль принадлежит информационной функции
нервной системы.
|