Гуморальная регуляция дыхания

Согласно теории функциональных систем центральным системообразующим  фактором каждой функциональной системы  является результат ее деятельности, определяющий в целом для организма  нормальные условия течения метаболических процессов [П. К. Анохин, 1980]. Именно достаточность или недостаточность результата определяет поведение системы: в случае его достаточности организм переходит на формирование другой функциональной системы с другим полезным результатом, представляющим собой следующий этап в универсальном континууме результатов. В случае недостаточности полученного результата происходит стимулирование активирующих механизмов, возникает активный подбор новых компонентов, создается перемена степеней свободы действующих синаптических организаций и, наконец, после нескольких «проб и ошибок» находится совершенно достаточный приспособительный результат. Таким образом, системой можно назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов для получения конкретного полезного результата [П. К. Анохин, 1978].

Были сформулированы основные признаки функциональной системы как интегративного образования:

Функциональная система является центрально-периферическим образованием, становясь, таким образом, конкретным аппаратом саморегуляции. Она поддерживает свое единство на основе циклической циркуляции от периферии к центрам и от центров к периферии, хотя и не является «кольцом» в полном смысле этого слова.

Существование любой функциональной системы непременно связано с  получением какого-либо четко очерченного  приспособительного эффекта. Именно этот конечный эффект определяет то или  иное распределение возбуждений  и активностей по функциональной системе в целом.

Другим абсолютным признаком функциональной системы является наличие рецепторных  аппаратов, оценивающих результаты ее действия. Эти рецепторные аппараты в одних случаях могут быть врожденными, в других это могут  быть обширные афферентные образования центральной нервной системы, воспринимающие афферентную сигнализацию с периферии о результатах действия. Характерной чертой такого афферентного аппарата является то, что он складывается до получения самих результатов действия.

Каждый результат действия такой функциональной системы, формирует поток обратных афферентаций, представляющих все важнейшие признаки (параметры) полученных результатов. В том случае, когда при подборе наиболее эффективного результата эта обратная афферентация закрепляет последнее наиболее эффективное действие, она становится «санкционирующей афферентацией» [П. К. Анохин, 1935].

В поведенческом смысле функциональная система имеет ряд дополнительных широко разветвленных аппаратов.

Жизненно важные функциональные системы, на основе которых строится приспособительная деятельность новорожденных животных к характерным для них экологическим факторам, обладают всеми указанными выше чертами и архитектурно оказываются созревшими точно к моменту рождения. Из этого следует, что объединение частей функциональной системы, (принцип консолидации) должно стать функционально полноценным на каком-то сроке развития плода еще до момента рождения [П. К. Анохин, 1968].

Согласно концепции П. К. Анохина (1958, 1968, 1975, 1980) обязательным фактором, обеспечивающим выживание любого организма, является требование полноценности жизненно важных функциональных систем уже к моменту его рождения. Каждая из этих систем уже к моменту рождения должна непременно включать в себя следующие, окончательно сформированные звенья: а) специфические рецепторные аппараты, воспринимающие воздействия экологических факторов, б) проводниковые аппараты, доставляющие периферическую информацию к центральной нервной системе, в) центральные межнейрональные (синаптические) соотношения, определяющие наиболее ответственный участок интегрирования полноценного акта, г) совокупность периферических рабочих аппаратов с их нервными окончаниями (органные синапсы), позволяющие получить рабочий эффект системы, д) совокупность афферентных аппаратов, в сумме обеспечивающих обратную афферентацию о степени успешности данного жизненно важного приспособительного действия новорожденного. Отсутствие или тотальное нарушение функции любого из указанных звеньев приводит к нарушению в деятельности жизненно важных функциональных систем и делает невозможным дальнейшее существование организма.

Следует обратить внимание, что здесь  П. К. Анохин (1968) делает акцент именно на «жизненно важных функциональных системах» («целых» – еще одно их обозначение  автором теории), к которым он относит системы объединенные прежде всего по признаку требования выживаемости индивида в Среде.

Функциональная система всегда гетерогенна. Конкретным механизмом взаимодействия компонентов любой функциональной системы является освобождение их от избыточных степеней свободы, не нужных для получения данного конкретного результата, и, наоборот, сохранение всех тех степеней свободы, которые способствуют получению результата. В свою очередь, результат через характерные для него параметры и благодаря системе обратной афферентации имеет возможность реорганизовать систему, создавая такую форму взаимодействия между ее компонентами, которая является наиболее благоприятной для получения именно запрограммированного результата. Смысл системного подхода состоит в том, что элемент или компонент функционирования не должен пониматься как самостоятельное и независимое образование, он должен пониматься как элемент, чьи оставшиеся степени свободы подчинены общему плану функционирования системы, направляемому получением полезного результата. Таким образом, результат является неотъемлемым и решающим компонентом системы, создающим упорядоченное взаимодействие между всеми другими ее компонентами.

Все ранее известные формулировки систем построены на принципе взаимодействия множества компонентов. Вместе с тем элементарные расчеты показывают, что простое взаимодействие огромного числа компонентов например человеческого организма ведет к бесконечно огромному числу степеней их свободы. Даже оценивая только число степеней свобод основных компонентов центральной нервной системы, но, принимая при этом во внимание наличие по крайней мере пяти возможных изменений в градации состояний нейрона [T. Bullock, 1958], можно получить совершенно фантастическую цифру с числом нулей на ленте длиной более 9 км [П. К. Анохин, 1978]. То есть простое взаимодействие компонентов реально не является фактором, объединяющим их в систему. Именно поэтому в большинство формулировок систем входит термин «упорядочение». Однако, вводя этот термин, необходимо понять, что же «упорядочивает» «взаимодействие» компонентов системы, что объединяет эти компоненты в систему, что является системообразующим фактором. П. К. Анохин (1935, 1958, 1968, 1978, 1980 и др.) считает, что «таким упорядочивающим фактором является результат деятельности системы». Согласно предложенной им концепции только результат деятельности системы может через обратную связь (афферентацию) воздействовать на систему, перебирая при этом все степени свободы и оставляя только те, которые содействуют получению результата. «Традиция избегать результат действия как самостоятельную физиологическую категорию не случайна. Она отражает традиции рефлекторной теории, которая заканчивает «рефлекторную дугу» только действием, не вводя в поле зрения и не интерпретируя результат этого действия» [П. К. Анохин, 1958]. «Смешение причины с основанием и смешение действия с результатами распространено и в нашей собственно повседневной речи» [M. Bunge, 1964]. «Фактически физиология не только не сделала результаты действия предметом научно объективного анализа, но и всю терминологию, выработанную почти на протяжении 300 лет, построила на концепции дугообразного характера течения приспособительных реакций («рефлекторная дуга»)» [П. К. Анохин, 1968]. Но «результат господствует над системой, и над всем формированием системы доминирует влияние результата. Результат имеет императивное влияние на систему: если он недостаточен, то немедленно эта информация о недостаточности результата перестраивает всю систему, перебирает все степени свободы, и в конце концов каждый элемент вступает в работу теми своими степенями свободы, которые способствуют получению результата» [П. К. Анохин, 1978].

«Поведение» системы определяется прежде всего ее удовлетворенностью или неудовлетворенностью полученным результатом. В случае удовлетворенности системы полученным результатом, организм «переходит на формирование другой функциональной системы, с другим результатом, представляющим собой следующий этап в универсальном непрерывном континууме результатов» [П. К. Анохин, 1978]. Неудовлетворенность системы результатом стимулирует ее активность в поиске и подборе новых компонентов (на основе перемены степеней свободы действующих синаптических организаций – важнейшего звена функциональной системы) и достижении достаточного приспособительного результата. Более того, одним из главнейших качеств биологической самоорганизующейся системы состоит в том, что система в процессе достижения окончательного результата непрерывно и активно производит перебор степеней свободы множества компонентов, часто даже в микроинтервалах времени, чтобы включить те из них, которые приближают организм к получению конкретного запрограммированного результата. Получение системой конкретного результата на основе степени содействия ее компонентов определяет упорядоченность во взаимодействии множества компонентов системы, а, следовательно, любой компонент может быть задействован и войти в систему только в том случае, если он вносит свою долю содействия в получение запрограммированного результата. В соответствии с этим, в отношении компонентов, входящих в систему, более пригоден термин «взаимосодействие» [П. К. Анохин, 1958, 1968 и др.], отражающий подлинную кооперацию компонентов множества отобранных ею для получения конкретного результата. «Системой можно назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов для получения фокусированного полезного результата» [П. К. Анохин, 1978].

Именно потому, что в рассматриваемой  концепции результат оказывает  центральное организующее влияние  на все этапы формирования системы, а сам результат ее функционирования является по сути функциональным феноменом, вся архитектура системы была названа функциональной системой [П. К. Анохин, 1978].

Функциональная система всегда «стремится» получить запрограммированный  результат и ради получения этого  результата может пойти на самые  большие возмущения во взаимодействиях  своих компонентов и поскольку  организм живет в среде непрерывного получения результата, в подлинном континууме результатов, то после достижения определенного фазного результата начинается его «беспокойство» по поводу последующего результата [П. К. Анохин, 1978].

Оценивая роль результата, как системообразующего фактора следует иметь в виду следующее:

В функциональной системе результат  представляет собой ее органический фактор, оказывающий решающее влияние  как на ход ее формирования, так  и на все ее последующие реорганизации.

Наличие вполне определенного результата как решающего компонента функциональной системы делает недостаточным понятие «взаимодействие» в оценке отношений компонентов системы между собой. Именно результат отбирает все адекватные для данного момента степени свободы компонентов системы и фокусирует их воздействие.

Если деятельность системы заканчивается  полезным в каком-то отношении результатом, то «взаимодействие» компонентов данной системы всегда будет протекать  по типу их взаимосодействия, направленного  на получение результата.

Взаимосодействие компонентов  системы достигается тем, что  каждый их них под влиянием афферентного синтеза или обратной афферентации освобождается от избыточных степеней свободы и объединяется с другими  компонентами только на основе тех  степеней свободы, которые вместе содействуют получению надежного конечного результата.

Включение результата в функциональную систему исключает необходимость  применять как несовершенные  формулировки самой системы, так  и многие другие («управляющая система», «управляющий объект», «биоуправление» и др.) [П. К. Анохин, 1978].

Теория функциональных систем включает приспособительный результат функционирования системы как ее органическую часть. Функциональная система, строящаяся на основании результата ее деятельности, кроме всего прочего, благодаря наличию совершенно определенной операциональной рабочей архитектонике со специфическим механизмом и специфическими свойствами (которая и допускает постановку вопроса в аналитическом плане), позволяет избежать «скачков» от целого прямо к аналитической детали. Важным следствием включения результата в систему в качестве решающего операционального фактора является то, что сразу же становятся понятными механизмы освобождения компонентов системы от избыточных степеней свободы. Кроме того, в данном случае «введение физиологических детерминистических понятий сняло видимость телеологичности целого. Целое – это есть нечто, запрограммированное в конкретных афферентных параметрах будущего результата» [П. К. Анохин, 1978]. И крайне важным является момент отмеченный П. К. Анохиным (1968): «результаты действия только тогда станут реальным фактом, допускающим их научный анализ, если в каждом отдельном случае будут перечислены максимально полно все те параметры результатов, которые вместе и определяют афферентную информацию о полученных результатах».

2.3. Структура функциональных систем.

Одним из важнейших вопросов характеристики системы является выяснение состава  и роли ее отдельных компонентов. Это необходимо прежде всего в  связи с предложенной П. К. Анохиным (1935, 1958, 1968, 1978, 1980 и др.) концепцией «системы» и введенной им строгой трактовкой термина «функциональная система», в противоположность часто употребляемому (в связи с упорядочением явлений другого класса) термину «система». Здесь имеется в виду, что смысловое содержание термина «система» до сих пор чаще всего включает принадлежность какого-либо феномена к тому или иному образованию исключительно по анатомическому или анатомо-физиологическому признаку (сердечно-сосудистая система, система кровообращения, нервная система, система пищеварения и проч.). «Говоря о системе в этом последнем смысле, мы выделяем из целого организма какую-то часть, объединенную типом анатомического строения или типом функционирования, и по сути дела исключаем возможность понимания этих выделенных структур в истинном системном плане. Совершенно очевидно, что система кровообращения никогда не выступает как нечто отдельное, ибо это было бы нонсенсом в физиологии» [П. К. Анохин, 1978]. «Кровообращение» как функция в целостном организме (в определенной степени само уже являющееся результатом, что, видимо и служит предпосылкой к ошибочности его выделения на практике в изолированную «систему» и дальнейшего изолированного же исследования) всегда ведет к получению какого-либо приспособительного результата. Вместе с тем в решение задачи получения любого из этих результатов непременно включаются нервная и эндокринная и др. анатомо-физиологические системы, т. е множества компонентов, объединенных по принципу взаимосодействия с непременным получением результата деятельности этой разветвленной гетерогенной системы. Следует подчеркнуть, что «функциональные системы организма складываются из динамически мобилизуемых структур в масштабе целого организма и на их деятельности и окончательном результате не отражается исключительное влияние какой-нибудь участвующей структуры анатомического типа», более того, «компоненты той или иной анатомической принадлежности мобилизуются и вовлекаются в функциональную систему только в меру их содействия получению запрограммированного результата» [П. К. Анохин, 1978].

Ведение понятия структуры в  систему приводит к ее пониманию  как чего-то жестко структурно детерминированного. Вместе с тем, именно динамическая изменчивость входящих в функциональную систему структурных компонентов является одним из ее самых характерных свойств. Кроме того, в соответствии с требованиями, которые функция предъявляет структуре, живой организм обладает крайне важным свойством внезапной мобилизуемости его структурных элементов. «…Существование результата системы как определяющего фактора для формирования функциональной системы и ее фазовых реорганизаций и наличие специфического строения структурных аппаратов, дающего возможность немедленной мобилизации объединения их в функциональную систему, говорят о том, что истинные системы организма всегда функциональны по своему типу», а это значит, что «функциональный принцип выборочной мобилизации структур является доминирующим» [П. К. Анохин, 1978].