Строение и поведение рефлекторного механизма в ЦНС при адаптивной регуляции кризисных участков в общей физиологической системе организма

Основные характеристики общего нейро-рефлекторного механизма

В 1985 и 1990-х гг. автор экспериментально показал, что кибернетическая система саморегуляции в общей системе физиологических элементов в макроорганизме выделяет две специализированные формы регуляторного надзора: специфическую (иммунную) и неспецифическую (нейроэндокринную). Кроме специализации по специфичности, отличие между ними заключается еще и в сроках их влияния на приспособление организма к внешней среде. Нейроэндокринная регуляция вызывает срочный адаптивный эффект, а иммунная – поздний приспособительный эффект.

В состав специфической формы регуляции входят: внутриклеточные ультраструктуры – гены, клеточные элементы белой крови и гуморальные вещества (антитела). Факторы неспецифического регулирования способны срочно активировать к деятельности регулируемые органы. Это позволило автору выделить их в единую форму – неспецифическая форма адаптивного надзора (сокращ., НФАН – объединенная система неспецифических факторов), которая состоит из 4-х видов факторов: мембраноклеточный, клеточный (нейроны, эндокриноциты) системноклеточный (ЦНС) и эндокринный. Объединенная система НФАН обладает более богатым выбором способов поведенческой деятельности рефлекторного механизма, чем система, представляющая собой совокупность изолированных частей.

Система рефлекторного управления в ЦНС является главным дирижером в формировании мгновенной приспособительной реакции при деятельности системы НФАН. В системе НФАН рефлекторный механизм превратился в узловой пункт, через который взаимодействуют в организме одни его элементы с другими. Проблемы построения и свойств рефлекторной взаимосвязи в системе нейрогенных элементов в ЦНС мало изучены. Процесс эволюции потребовал дифференцированной перестройки всего организма. В сложном многоклеточном организме усложнились анатомические и функциональные различия не только среди структур общей физиологической системы, но и среди рефлекторных структур ЦНС. Это позволило преодолеть регуляторную ограниченность многих эволюционных периодов развития ЦНС. Изменчивость внешней среды потребовала от эволюционного развития ЦНС создания еще и системы специализированной резервной регуляции. В иерархической системе ЦНС была создана ступенчатая система резервных уровней адаптивного управления: спинной мозг, продолговатый мозг, средний мозг, межуточный мозг, конечный мозг. При этом в каждом новом эволюционном уровне ЦНС содержатся не только центры для соответствующего органа чувств, но и все остальные центры, заложенные в ранее существующих отделах мозга. Центры, имеющиеся в более старых по развитию частях мозга, не исчезают, они сохраняются, но вступают в резервное подчинение аналогичным центрам новых отделов. Соотношение между энергетическими требованиями и энергетическими возможностями деятельности управленческого аппарата ЦНС, возникшее в результате адаптивного контакта с адекватным раздражителем, сбалансировано. При взаимодействии организма с экстремальным раздражителем это соотношение нарушается. Распределение поступающего из внешней среды избытка объема энергетической информации среди межуровнего управления ЦНС образует распределение: часть информации идет в рефлекторные центры спинного мозга и в подкорковые зоны, а часть – в корковые. Процессуальная деятельность этих структур в ЦНС взаимосвязана тем, что биологические явления стволового отдела ЦНС и сенсорные явления коры головного мозга способны активировать физиологические процессы. Кроме того, результаты исследования ученых показали специализацию сенсорных функций топографических участков коры головного мозга, на основании которых была определена «карта» функциональных систем на поверхности головного мозга (островки ассоциативной коры).

Эволюционным событием огромной важности явилось появление в ЦНС нового механизма, который позволил при определенных условиях формировать срочные и мощные по силе общие физиологические реакции в ответ на критические ситуации. Этим механизмом стало нейроэндокринное устройство в виде гипоталамо-гипофизарного комплекса, через который в конфликтных ситуациях рефлекторный механизм нейросоматической и нейропсихической систем регуляции реализует свою энергетическую перегрузку. «Нейроэндокринное устройство» использует резервный способ включения нейрохимического механизма (выделение гормонов). Это позволило усилить изменчивость функций внутренних органов. Возникла возможность организовывать две разновидности стрессовых реакций – нейросоматическую (обменную) и нейропсихическую (поведенческую).

Деятельность системы рефлекторных элементов ЦНС представляет собой рефлекторную систему с автоматическим самоуправлением. Функционирование такой системы зависит от изменения параметров ее рефлекторных функций. Получение регуляторной информации об изменении во внешнем мире обеспечивается работой общего рефлекторного механизма в ЦНС, активация деятельности которого происходит от сенсорных систем. Через рефлекторный механизм сенсорные системы помогают преобразовывать в организме регуляторную энергию. При заболевании того или иного внутреннего органа повышается чувствительность или ощущается боль в определенных участках кожи. Сенсорные системы – неотъемлемая часть органов чувств. В современной физиологии под органами чувств понимают сложные сенсорные системы (анализаторы, по терминологии И. П. Павлова), включающие воспринимающие элементы (рецепторы), проводящие нервные пути и связь соответствующих отделов в головном мозгу с механизмом нейроэндокринного устройства, где сигналы преобразуются в разновидности нейро-рефлекторной регуляции – нейрофизиологические и нейропсихические. Физиологическую основу рефлекторного механизма составляет система функциональной перестройки временных нервных связей, движущей силой которых является энергетический набор информации, т. е. энергетическая волна. В свою очередь, энергетическая волна – продукт интегральной деятельности всех органов неспецифической формы регуляции. А энергетическая волна может воздействовать на организм, проявления которой выражается отражением физико-химических процессов в организме и психоэмоциональным поведением.

ЦНС – исключительно сложная и неоднородная по своему устройству биоэнергетическая система, каждая часть которой выполняет важнейшие для всего организма функции. ЦНС в современном представлении сравнивают с биокомпьютером, в основе которого работают две относительно самостоятельные биоэнергетические системы: стволовой мозг, ответственный за безусловные рефлексы, и головной мозг, ответственный за безусловные рефлексы. Биоэнергетическая работа стволового мозга связана с перестройкой нейрогенного импульса в биоэлектрическую информацию, а головного мозга после аналитического распределения и затем после синтеза нейрогенного импульса в коре головного мозга – сенсорной (энергочувствительной) информации. Работа двух указанных систем взаимосвязана рефлекторным механизмом. Основное назначение рефлекторного механизма организовывать сложные рефлекторные реакции организма в ответ на раздражение рецепторов. Рефлекторный механизм выполняет заданные программой преобразования информации и осуществляет управление всем адаптивным процессом. Рефлекторный механизм осуществляет самореализацию психофизиологического ориентирования в окружающей среде и позволяет приобретать практические психоповеденческие навыки, облегчающие приспособление к окружающей среде. Приобретение личных навыков в сообществе подобных индивидуумов формирует функциональный настрой головного мозга на сознательную программу психической и физиологической деятельности. Общая схема отражения головным мозгом окружающей действительности складывается из 2-х основных компонентов в ЦНС – относительно жесткой структуры (нижние отделы ЦНС), передаваемой наследственным путем, и надстраиваемых над ней функциональных систем, передаваемых за счет приобретенной программы действий.

Рассматривая болезни как результат нарушения регуляции физиологических процессов в организме, можно считать, что гармоничное сочетание в них процессов возбуждения и торможения – залог здоровья, а нарушение установившегося равновесия приводит к болезни. ЦНС обеспечивает контроль состояния общего физиологического процесса.

Что же представляет собой состояние общего физиологического равновесия (покоя)? Физиологический процесс покоя характеризуется равновесием сил между возбуждением и торможением. Это относительно устойчивая разновидность функционального состояния состава и свойств общей физиологической системы, или отдельных ее систем, в которую она самопроизвольно переходит и проявляет возможности своей работоспособности (реактивности) в меняющихся условиях внешней среды. Состояние физиологического равновесия называют гомеостазом. Гомеостаз – физиологическая константа постоянства физико-химических и биологических свойств внутренней среды организма. Признаки динамического равновесия – устойчивость и надежность адекватной (гармоничной) реакции организма в формировании ее работоспособности в ответ на воздействие внешней среды. Параметры гомеостаза в общей физиологической системе генетически запрограммированы и последовательно укладываются в рамках деятельности собственного динамического равновесия (стереотипа). Любое физиологическое нарушение гомеостаза вызывает не адекватный функциональный сдвиг в активизации рефлекторной реакции. В этом смысле нервизм вместе с иммунитетом – страж индивидуальности.

В основе жизнедеятельности клеток и органов в организме лежит принцип рефлекторного взаимодействия и взаимозависимости. На основе этих принципов происходит обмен веществ, физиологические функции, относительное постоянство и устойчивость которых является основой гомеостаза. Состояние гомеостаза зависит от гармонии и равновесия между конфликтующими сторонами в организме – между регуляторными и регулируемыми органами. Установлено, что с приходом цивилизации резко возросли психологические и физические нагрузки, способные влиять на гомеостаз и тем самым ослаблять организм. Атаковать ослабленный организм гораздо проще. Например, рефлекторно регулируемая работа сердца зависит от психологического режима, а также от качества и количества крови. Неадекватные изменения чистоты, состава крови и психологической обстановки воспринимаются регуляторным механизмом, как экстремальный раздражитель для регуляции сердца.

Адекватный режим работы нейрофизиологической системы обеспечивается нормальным обменом веществ, который создает благоприятные условия для жизнедеятельности организма в режиме нервно-рефлекторного автоматизма. Адекватность нейрофизиологических реакций организма в процессе жизнедеятельности может изменяться. Неблагоприятные (экстремальные) условия для барьерного нарушения гомеостаза в жизнедеятельности общей физиологической системы создают чрезмерные (кризисные) нагрузки на рефлекторную деятельность ЦНС. Кризисные ситуации для работоспособности общей физиологической системы могут не только выводить деятельность ЦНС из состояния пассивного автоматизма в состояние активного автоматизма, но и приводить к сбою (отказ, срыв) работоспособности в структурах нейро-рефлекторной организации.

Одной из разновидностей изменения состояния режима работы в общей физиологической системе организма, при его взаимодействии с экстремальной внешней средой, являются стрессовые реакции, проявления которых осуществляются на максимальном энергетическом уровне. При состоянии стресса свойства адаптивной стратегии меняются и требуют от всех регуляторных факторов, обслуживающих общую физиологическую систему организма, мобилизации максимальных ответных усилий, свойствами которых организм стремится выровнять и нейтрализовать (преодолеть) силы экстремального воздействия внешней среды. В этом случае стресс является самостоятельной разновидностью качественной и количественной меры специализированного состояния реактивности организма в целом или отдельных его частей. Защитно-приспособительный механизм кратковременного стресса следует рассматривать как сигнал тревоги, развивающийся при возникновении возможных зон повреждения. Однако, последствия (исход) стрессовой реакции могут быть положительными и отрицательными. С одной стороны, действия, направленные на ликвидацию повреждающих сил положительны, с другой – необходимое избавление от собственных структур, стремящихся стать чужеродными под влиянием внешней среды, ведет к патологии, опасной для здоровья. Разделить «хорошее» и «плохое» очень сложно. О положительных проявлениях стресса в научной литературе имеется достаточно фактов.

После кратковременного стрессового состояния функции организма, как правило, возвращаются на нормальный режим деятельности, а в случаях длительного стресса функции организма нарушаются. При нарушении функций всего организма или отдельных его органов, в них происходят общие или локальные изменения адаптационно-трофического и сигнального характера.

Общая физиологическая система организма, обладающая возможностью универсального реагирования в целом, способна формировать не только масштабность состояния стресса (локальное и общее), но другие состояния. Например, в сложной психологической обстановке чувства живого организма напряжены, натянуты как струна. Сама по себе кратковременная напряженность еще не страшна. Но постоянная напряженность! Она разрушает гомеостаз организма посильней неврастении. Если у человека времени в обрез, а ему необходимо решить сложную задачу, да еще в условиях быстро меняющейся обстановки, тогда напряженность может превращаться в особое состояние стресса – нервно-эмоциональный срыв. Нервно-эмоциональный срыв это новое состояние динамического стереотипа, которое сопровождается психическим расстройством (депрессия) и различными соматическими нарушениями. У человека может сформироваться устойчивое физиологическое расстройство – общее (генерализованное) или местное (локальное). Зависимость психики (душевных проявлений) от внешней среды и от жизни тела обосновывалась еще в древнегреческой натурфилософии. Поэтому медицинские работники, интересуясь организмом как единым целым, стремятся воздействовать на все системы и органы.

Живой организм представляет собой кибернетическую систему, в которой биокомпьютерный аппарат ЦНС осуществляет обмен информацией между элементами внутренней и внешней среды. Основой биокомпьютерного аппарата ЦНС является рефлекторный механизм, который принимает, обрабатывает и распространяет поступающую информацию из внешней и внутренней среды. Рефлекторный механизм ЦНС обеспечивает приспособительное распределение реакции биологической энергии среди структур физиологической системы. В ЦНС существуют рефлекторные реакции различной сложности, анатомо-физиологическое строение которых чрезвычайно трудно объяснить, если рассматривать только исходное состояние и конечный результат. Они, однако, становятся совершенно понятными, если принять во внимание промежуточные реакции, связывающие исходное состояние с конечным. Приспособительный результат деятельности ЦНС может быть положительным (здоровье) или отрицательным (заболевание). В основе патологического заболевания лежит неустойчивая избыточная сенсорноэнергетическая нейрогенная реакция, которая проходит сложные этапы своего развития в структурах рефлекторного механизма. Иными словами, некорректная внешняя энергоинформационная дотация может привести к принудительной фиксации в памяти результатов, полученных от развития нарушенной нейрогенной адаптации. Поэтому, наряду с чисто анатомическими соединениями между нейронами в рефлексе, нужно рассматривать и их внутренние функциональные связи, т. е. готовность их к восприятию и обработке импульса. Рефлекторные связи могут быть постоянные (безусловные) и временные (условные). Рефлекторные связи – это сложная система взаимодействия нейрогенных элементов, организующих централизованный приём, переработку и передачу переменной информации в рефлекторном механизме, ответные действия которого, под влиянием изменчивой внешней и внутренней среды, побуждает регулируемые ткани организма к ответной адаптивной деятельности. Структуру рефлекторных связей, обусловленных образованием устойчивого регуляторного очага с централизованными свойствами активного автоматизма в одном из уровней рефлекторного механизма, называют доминантной связью. Адаптивная работа нервно-рефлекторной энергии может протекать в 2-х направлениях: с помощью самозащитных или саморазрушительных особенностей деятельности. Пригодность нервно-рефлекторной деятельности над контролем адаптивного направления энергии зависит от того, к каким энергетическим превращениям она способна, чтобы регулировать стабильное состояние свойств гомеостаза – защитное или разрушительное. Стабильно-разрушительное свойство гомеостаза (местное или общее) зависит от уровня реактивности (раздражимость) сенсорного анализатора в регулирующем участке нервно-рефлекторного образования. Раздражимость – свойство тканей и органов реагировать чувственным возбуждением, которое находится в зависимости от регуляции вышестоящих сенсорных центров в ЦНС. Состояние реактивности представляет собой деформацию сенсорной энергетики в кризисном участке организма, при которой интенсификация и масштабность нейрогенных и физиологических реакций резко возрастают. Для обеспечения контроля над гомеостазом используется нейрогуморальный механизм. Нейрогуморальный механизм действует по принципу цепных реакций с обратными связями. Например, изменение давления крови воспринимается барорецепторами сосудов, сигнал о нем передается в сосудистые центры, изменение состояний которых ведет к изменению тонуса сосудов и сердечной деятельности; одновременно раздражаются и хеморецепторы сосудов, включающие систему нервно-гуморальной регуляции, и кровяное давление возвращается к норме.

«Душу» рефлекторной деятельности составляют физиологические реакции. Они могут протекать в самых различных условиях. Речь идет и о физиологии экстремальных условий. Возникает вопрос, откуда может быть получена энергия для активации кризисного процесса в общей физиологической системе. Она может черпаться из энергий внешней среды: физической, химической и др. Определяя активность любого явления, наблюдаемого в системе живого организма, можно также рассматривать его и как физико-химическое, и как биологическое изменение энергии. Для того, чтобы привести в стрессовое (конфликтное) состояние тот или иной участок общей физиологической системы организма, необходимо вначале запредельно активировать в них аффекторные рецепторы. Уровень энергетической напряженности стрессового состояния в участке общей физиологической системы зависит и от величины раздражительной слабости в рефлекторных образованиях. С повышением сенсорной раздражительной слабости в аффекторных рецепторах активируются энергетические связи с «вышестоящими» рефлекторными центрами, которые увеличивают уровень и границы стрессового состояния в общей физиологической системе организма. Очень важным вопросом в физиологии экстремальной жизнедеятельности является и вопрос о взаимодействии между тканевыми и нейрогенными структурами в кризисных (поврежденных) участках тела с участками тела, подвергшимися контактному разрушению со стороны воздействий внешней среды. В адаптивном взаимодействии между тканевыми и нейрогенными структурами в кризисных участках тела природа выделила два способа включения и распространения нейрогенной реакции: а) местный способ и б) дистанционный (психогенный) способ.

Для понимания механизма нейрогенных реакций необходимо дать определение нейро-рефлекторной реакции. Рефлекторная реакция – это не только автоматизированное восприятие и превращение энергии внешней среды в энергию регуляторного сигнала, но и адаптивное распределение и обработка свойств его деятельности через иерархические уровни рефлекторного аппарата в ЦНС, с последующей реализацией регуляторного влияния нейрогенного стимула на работоспособность масштабных уровней общей физиологической системы. Рефлекторный акт представляет собой деятельность совокупности регуляторных элементов, находящихся в связях друг с другом, образующие единство системы управления. Энергетический режим работы рефлекторного механизма, при влиянии на исполнительные органы, меняется под воздействием внешней среды двумя способами: контактным и дистанционным (психогенным). Это способствует адаптивному изменению жизни общей физиологической системы организма. Режим работы исполнительных органов (общая физиологическая система) планомерно меняется при взаимодействии с рефлекторным механизмом ЦНС. Всякое заболевание представляет собой итоговый результат воздействия внешней среды на организм в виде адаптивно-рефлекторной программы. Иными словами, заболевание – это творение рефлекторного механизма в ЦНС. Факты указывают, что живой организм лишь отражает то, что происходит в его регуляторном механизме. Умение разбираться в структуре и программной деятельности рефлекса – важное звено в познании живого организма.

Регуляция местной адаптации в физиологической системе организма с помощью ЦНС

Развитие нервно-рефлекторного акта гораздо богаче интересными свойствами, чем могло бы показаться на первый взгляд. В этой монографии предлагается к рассмотрению строение и адаптивное поведение нейро-рефлекторного акта в кризисном участке тела, представляющие интерес не для психолога, а для физиолога. С точки зрения физиолога, адаптивное отражение действительности в физиологической системе организма связано с деятельностью рефлекторного механизма в ЦНС. Адаптация требует времени, которое необходимо для перестройки деятельности системы нервных связей, являющихся ее физиологической основой. Известно, что корректная внешняя энерго-информация никогда не приводит к нарушению деятельности физиологической системы организма. Экстремальные дозы воздействия внешней среды выводят организм из состояния пассивной деятельности в состояние сверх активной деятельности, что отражается на высоко режимных отношениях между нервной и внутренней средой организма. В 1936 г. Г. Селье были сформулированы понятия об общем и местном адаптационном синдроме при стрессе, которые являются неспецифической реакцией организма в ответ на действие сильных повреждающих факторов.

Пассивное функциональное состояние определенных структур ЦНС характеризуется равновесием сил взаимодействия между возбуждением и торможением, означает относительную самостоятельность их деятельности, т. е. «независимость» от подчинения в этот момент вышестоящим структурам. Начало формирования адаптации организма происходит с момента агрессивной активизации нейрогенных структур одного из участков общей физиологической системы. «Проснувшийся» под действием внешних сил механизм саморегуляции настраивает приспособительную регуляцию нервной системы. Приведем пример. Если воздействовать механическим или ожоговым разрушением ограниченного очага тканей в том или ином участке тела в живом организме у человека или животного, то в результате сбоя (срыв) работы рецепторного аппарата в этом очаге возникает и стремительно развивается угрожающее состояние для функционирования жизнедеятельности тканей. Возникает сигнал об опасности. Такой местный очаг представляет собой локальную зону шока (зона полной функциональной декомпенсации защитных сил), которая, приобретая свойства эндогенной патогенности, сама становится чрезвычайным антигенным раздражителем (агрессивная среда) и через свойства ЦНС предъявляет завышенное требование к специализированной деятельности общей физиологической системы. Запредельное возбуждение рецепторов в зоне шока может автоматически вызвать в рецепторах соседних участков тела охранительное торможение, которое способствует организации в них защитных реакций. После адаптивной ликвидации в организме зоны шока, функциональная деятельность рефлекторного механизма способна восстанавливаться в состояние физиологического покоя. Происходит это следующим образом.