Еще в 1930-е годы ученик И.П. Павлова Петр Кузьмич Анохин поставил вопрос: каким образом организм как совокупность отдельных органов и систем выполняет свои задачи, каким образом он достигает положительных для организма результатов? П.К. Анохин предложил собственную концепцию для объяснения проблем управления в живых системах. Она получила название теории функциональных систем. В последующие годы теория была развита и в настоящее время, по мнению ряда физиологов, является ведущей теорией, объясняющей принципы нервной регуляции деятельности внутренних органов и систем, деятельности скелетных мышц.

Теория функциональных систем предполагает, что в организме имеется управляющее устройство (по терминологии П.К. Анохина, «центральная архитектура»), которое управляет многими органами или системами, входящими в данную функциональную систему и работающими ради получения определенного конкретного результата действия, а точнее – положительного приспособительного результата. То есть функциональные системы создаются ради получения положительного результата. Отсюда, по П.К. Анохину, результат действия – это системообразующий фактор, т.е. именно результат организует систему. С точки зрения теории функциональных систем предполагают четыре варианта результатов:

1) показатели внутренней среды организма, которые определяют нормальный метаболизм тканей (например, рН, рСО₂, рО₂, величина артериального давления и т.п.);

2) результаты поведенческой деятельности, удовлетворяющие основные биологические потребности организма, в том числе потребность в пище, воде, в продолжении рода;

3) результаты стадной деятельности животных, удовлетворяющие потребности сообществ;

4) результаты социальной деятельности человека, удовлетворяющие его социальные потребности.

По мнению П.К. Анохина, любая функциональная система (ФС) состоит из 5 основных компонентов (он называет, в целом, общее представление о структуре ФС как операционной архитектонике ФС): 1) полезный приспособительный результат (ведущее звено ФС); 2) рецептор результата (в рамках кибернетики – это измерительное устройство);
3) обратная афферентация, т.е. информация, идущая от рецептора в центр (в кибернетике – это канал обратной связи); 4) центральная архитектура (нервные центры, а в кибернетике – это управляющее устройство); 5) исполнительные компоненты (в кибернетике – это объект управления).

Таким образом, данное представление очень близко к понятиям кибернетики. Но имеются и отличия. Главное из них состоит в том, что, по П.К. Анохину, ФС – это динамические образования: если результат получен, то система может быть ликвидирована. Второе отличие теории П.К. Анохина заключается в том, что им были подробно рассмотрены возможные структура и характер функционирования управляющего устройства, или, по П.К. Анохину, центральной архитектуры. По его мнению, центральная архитектура включает в себя ряд логических блоков, решающих вполне определенную задачу, и в итоге вся ФС получает искомый полезный результат.

По П.К. Анохину, центральная архитектура имеет следующую последовательность блоков:

1. Блок афферентного синтеза, который на основе имеющегося опыта (памяти) и с учетом текущих потребностей (мотиваций) «просеивает» всю поступающую в мозг информацию и отбирает из нее наиболее нужную для организма в данный момент времени.

2. Блок принятия решения – в этом блоке на основе поступившей (отобранной) информации и жизненного опыта (памяти) и с учетом имеющихся потребностей принимается решение о выполнении конкретного действия ради получения определенного полезного результата. Копия этого решения передается в блок акцептора результата действия, а основная информация о принятом решении поступает в блок эфферентного синтеза.

3. Блок эфферентного синтеза содержит набор стандартных программ, отработанных на основе видового и индивидуального опыта, для получения положительного результата. Задача блока заключается в выборе наиболее адекватной, наиболее оптимальной для данного времени программы действия с целью получения положительного результата, т.е. для достижения поставленной цели.

4. Блок акцептора результата действия хранит копию принятого решения. В нем же происходит сравнение информации о конкретном, реальном результате действия с информацией о планируемом результате. Информация в блок акцептора результата действия поступает от двух источников – от блока принятия решения и от блока оценки результата действия. Если имеется достаточное соответствие между планируемым результатом и достигнутым, то это дает основание для прекращения деятельности данной функциональной системы, т.е. для ее ликвидации.

5. Блок оценки результатов действия играет важную роль – с участием различных сенсорных систем этот блок получает информацию о достигнутом результате деятельности системы на определенном отрезке времени и по каналу обратной связи доставляет ее в блок акцептора результата действия, а также в блок афферентного синтеза. Эта информация в рамках теории ФС получила название «обратной афферентации».

Согласно представлениям П.К. Анохина, часть функциональных систем, деятельность которых направлена на поддержание гомеостатических параметров организма, функционирует постоянно в течение всей жизни. Часть функциональных систем создается для выполнения сиюминутных задач, т.е. на короткое время, часть систем создается для выполнения задач, требующих годы, и т.д. Вопросы о причинах формирования и разрушения функциональных систем П.К. Анохин отразил в таком понятии, как системогенез.

Системогенез – это процесс образования новой функциональной системы. Согласно П.К. Анохину, функциональные системы возникают всякий раз в зависимости от необходимости выполнения какой-то определенной задачи. Под системогенезом понимается исторический аспект появления целого ряда функциональных систем организма, т.е. в онтогенетическом аспекте. П.К. Анохин выделил два основных периода системогенеза: антенатальный (внутриутробный) и постнатальный (после рождения). Он полагал, что в антенатальном периоде созревают и оформляются (с физиологической точки зрения) те системы, которые необходимы для развития плода, без которых невозможны жизнь плода и его существование сразу же после рождения. Так, в период внутриутробного развития у плода развиваются системы, участвующие в поддержании постоянства газового состава, системы, участвующие в регуляции мышечного тонуса. Известно, что у плодов сравнительно рано развивается вестибулярный аппарат, в связи с чем относительно рано формируются вестибулоспинальные пути, управляющие тонусом мышц. В результате этого формируется наиболее оптимальный вариант расположения тела и конечностей плода в полости матки (повышенный тонус сгибателей, головное предлежание). Для родового акта также сформированы системы, способствующие рациональному продвижению плода по родовым путям. К моменту рождения у плода должны созреть органы дыхания и в целом вся функциональная система, участвующая в поддержании постоянства газового состава среды. Вот почему при физиологическом развитии плода сразу же после срочных родов новорожденный самостоятельно совершает первый вдох, после чего начинается ритмичное дыхание, обеспечивающее оптимальное развитие ребенка на постнатальных этапах онтогенеза. Кроме того, также внутриутробно созревают функциональные системы, обеспечивающие в постнатальном периоде лактотрофное питание и другие важные функции организма. На последующих этапах постнатального онтогенеза происходит становление («дозревание») других функциональных систем. В этом представлении отражено еще одно важное положение, разработанное П.К. Анохиным, – принцип системной гетерохронии, т.е. разное по времени созревание функциональных систем.

ЛЕКЦИЯ 4

ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЭВОЛЮЦИИ
НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

1. Этапы развития нервной системы.

2. Онтогенез нервной системы.

3. Возрастная эволюция мозга и ее принципы гетерохронности.

4. Методы исследования функций ЦНС и функциональных состояний мозга.