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

Информационные свойства нейрогенного сигнала в рефлекторном механизме

Живой организм состоит из бесчисленного количества разнообразных клеток, которые составляют единую общую физиологическую систему. Процесс жизненной адаптации общефизиологичекой системы находится под воздействием общего рефлекторного механизма, деятельность которого основана на срочном автоматическом регулировании и преобразовании агрессивной энергии, поступающей из организма и внешней среды. При этом программа работы рефлекторного механизма организует свое общение с внешней и внутренней средой через соответствующую систему аффекторных рецепторов.

В первичном звене рефлекторного механизма основная роль превращения энергии внешней среды в энергию биоэлектрической информации в организме принадлежит рецепторному аппарату. Каждый специализированный рецептор воспринимает и преобразует только один вид информационной энергии: рецепторы глаза способны воспринимать световые электромагнитные волны, рецепторы уха – звуковые колебания воздуха. Рецепторы кожи реагируют на механические (прикосновение, давление и др.) и температурные раздражения. Основное значение рецепторного аппарата состоит и в том, что, реагируя на внешний раздражитель, он изменяет и распределяет энергосенсорные характеристики в афферентном проводнике в виде нейрогенного сигнала в структурных свойствах режимного управления со стороны ЦНС, тем самым он определяет развитие регуляторного процесса, т. е. регулирует этот процесс. Результаты изменения характеристик нейрогенного импульса в афферентных рецепторах через свойства ЦНС определяют «движение» (развитие) процесса физиологической адаптации. Свойства воспринимающего рецептора заключаются не только в воспроизведении любого вида ощущений от раздражителя, но и в превращениях энергии раздражителя внешней среды в энергию пускового нейрогенного сигнала, активизирующего адаптирующую деятельность всего рефлекторного аппарата. Первичное (причинное) контактное взаимодействие любого участка тела с чрезвычайным раздражителем внешней среды вызывает в воспринимающих (аффекторах) рецепторах некорректную реакцию (потенциал действия), которая в определенных случаях может вызывать последовательность развития цепной реакции в системе нервно-рефлекторного механизма. Каждая стадия развития нейрогенной реакции в многоуровневой системе нервно-рефлекторного механизма имеет свои качественные особенности, цель которых – способом функциональных перестроек внутри рефлекторной организации в ЦНС предупредить и мобилизовать к действию весь организм к масштабам опасности, которыми они грозят структурам общей физиологической системы.

Современная биология, установив множество фактов, вплотную приблизилась к разгадке построения динамики нервно-рефлекторного акта при организации адаптивной регуляции кризисных участков, возникающих в общей физиологической системе организма. С этой стороны подходят к проблеме некоторые современные физики. От них пошло выражение: "электронный мозг". Здесь выступает новая категория – не электрическая, а биоэнергетическая (биохимическая, биоэлектрическая). Однако жизнь, по определению академика Владимира Энгельгардта, это единство трех потоков: вещества, энергии и информации, совершенно неотделимых один от другого.

Известно, что ЦНС в состоянии деятельности представляет собой ЭДС, которая электромагнитными сигналами разных диапазонов регулирует работу общей физиологической системы. Кроме того, например, электрическая активность мозга мала и выражается в миллионных долях вольта. Это явление, влияющее на изменение скорости и селективной активности электрохимических реакций в жизнедеятельности мозга, вероятнее всего, компенсируется за счёт индуктивного изменения сенсорной информации. Электроэнцефалография и электрокардиография показывают, что нейрогенный сигнал – это сложная кривая, состоящая из волн различных частот с меняющимися фазовыми отношениями и различными амплитудами, ритмами. У здорового, а тем более у больного человека могут различаться электроэнцефалограммы в зависимости от физиологического состояния (сна и бодрствования, различные эмоции и др.).

Жизнедеятельность живого организма обеспечивается системой саморегуляции, в основе которой лежат многоуровневые свойства рефлекторного механизма, находящегося в ЦНС. Основные свойства общего рефлекторного механизма – адаптивная работа в саморегулирующемся автоматическом режиме по обеспечению принятия, обработки и распределению 2-х видов энергии: физиологической (сенсорной) и физической (биоэлектрической). Общий рефлекторный механизм состоит из сложной системы многоуровневых рефлекторных образований, взаимодействующих между собой.

Всякая ткань, орган тела обладают раздражимостью, которая в виде возбуждения распространяется по проводящей нервной системе, и проявляется специализированной деятельностью (сократимостью у мышечных волокон и продуцированием секрета у эпителиальных и железистых клеток). Любая ткань, орган обладают, кроме того, способностью к ритмическому автоматизму, т. е. способностью ритмически выполнять свою деятельность без всякой стимуляции извне под влиянием импульсов, возникающих в них самих. Благодаря этому свойству органы и ткани будут функционировать и после извлечения из живого тела, если органы отмываются от накапливающихся продуктов обмена веществ. Однако координированная энергетическая деятельность органов находится под сенсорным контролем всего рефлекторного аппарата в ЦНС.

Органы чувств, представленные нервными окончаниями в коже и других органах тела, воспринимают электромагнитные, механические, акустические и всякие другие энергетические колебания внешней и внутренней среды. Сущность жизнедеятельности ткани организма под влиянием взаимодействия потока биоэлектрической активности клеточных мембран с содержимым клеток состоит в том, что это взаимодействие формирует в них новое явление – переход химических реакций в физиологическую реакцию, т. е. раздражимость. Значение этого факта состоит в том, что организм, в конечном счете, приобрел сенсорную форму управления жизнедеятельностью организма. Раздражимость тканей организма является низшей формой потока чувствительной (сенсорной) информации жизни (по Энгельгарту В. А). Органы чувств при помощи рецепторов не только принимают информацию внешней среды, но и после аналитического распределения информации подчиняют своему контролю способность клеточных мембран изменять их сенсорную раздражительную активность. В результате такой деятельности организм приобрел разновидность новых форм чувствительности (ощущение, восприятие). Информационная сенсорная восприимчивость – сложный процесс приема и преобразования биоэнергетической информации, которая осуществляется благодаря существованию между рецепторами и сенсорным анализатором коры головного мозга не только прямой (центростремительной), но и обратной (центробежной) связи.

В системе постоянного приема и передачи информации рецепторы сенсорного анализатора ЦНС воспринимают не только первичное раздражение, но и ответ на него. Такая система передачи нейрогенной информации превращает рефлекторную дугу в рефлекторное кольцо.

Органы чувств не только воспринимают свойства внешней среды, но и с помощью информации сенсорной раздражимости контролируют уровень энергетического сигнала, создавая в структурах ЦНС единую биогенную среду, в которой формируются связи разных уровней специализированных центров, обладающих целенаправленной сенсорно-энергетической активностью. Таким образом, часть биоэнергетической информации, воспринятой возбуждением органов чувств, адресуется в командные информационные центры спинного мозга и часть в головной мозг. Затем, возбуждение, распространяясь по резервным уровням и, циркулируя в них, доходит по эфферентной проводниковой системе до органов и тканей тела – адаптирует их деятельность.

Внутренние органы, в свою очередь, содержат фоновую энергию, имеющую свои параметры. Доказательством этого положения может служить "эффект Кирлиана". Открытый в 1939 г. "эффект Кирлиана" показывает, что в токах высокой частоты органы, части тела, отдельные клетки и сами живые организмы имеют свечение (ауру). Энергия внутренних органов и тканей организма имеют не только прямую связь с уровневым рефлекторным механизмом, но и опосредованную – определенными участками кожных покровов (зоны Захарьина-Геда). Определенный режим биоэлектрической колебательной энергии циркулирует внутри каждого уровня рефлекторного образования, имеющего специализированные информационные центры. Биоэлектрические колебания имеют первостепенное значение в применении автоматического регулирования нейрорефлекторным механизмом по отношению к внутренней среде организма. Волновые биоэлектрические колебания энергии одного рефлекторного уровня в адаптивных ситуациях результирующе взаимодействуют с соседним уровнем, а через него – с вышерасположенными уровнями системы рефлекторных образований. Нарушение (сбой) ритма циркуляции энергии в уровневых или межуровневых связях является причиной возникновения многих функциональных заболеваний.

Каждый информационный центр работает в пределах собственного биоэлектрического режима (параметра) частотных колебаний. Однако, в изменяющихся условиях окружающей среды одних его регуляторных возможностей не хватает. Для этого условия появился способ резервированного взаимодействия между уровневыми информативными центрами в ЦНС. Резервирование деятельности уровневого информационного центра в ЦНС способствует повышению надежности регуляторного устройства способом введения дополнительного числа нейрогенных элементов и связей по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях.

Другой способ изменения регуляторных возможностей информационного центра принудительное установление и поддержание режима синхронных колебаний между связанными системами (между регулирующей и регулируемой системами).

Различают взаимную синхронность колебаний (с.к.) связанных систем, при которой каждая из систем действует на другую и частота с.к. отличается от исходных частот. Существует и принудительная с.к. (или захватывание частоты), при которой связь между системами такова, что одна из них (синхронизирующая) влияет на другую (синхронизируемую), а обратное влияние полностью исключено; в этом случае в системе устанавливаются колебания с частотой синхронизирующей системы.

Причина появления взаимной С.к. двух систем состоит в том, что при наличии связи между ними, в каждой из них, кроме собственных колебаний, возникают вынужденные колебания под воздействием второй системы. С одной стороны, происходит увеличение собственных колебаний и ее приближение к частоте внешней силы; с другой вынужденные колебания подавляют амплитуду собственных колебаний и могут полностью их погасить.

Ритмы колебания биоэнергетической активности на всех уровнях структур ЦНС оказывают адаптивный биологический эффект на структуры общей физиологической системы.

Деятельность ЦНС состоит из биоэнергетических процессов, создаваемых двумя ее отделами: отделом безусловных рефлексов (первая сигнальная система по И. П. Павлову) и отделом приобретенных рефлексов (вторая сигнальная система).

Первая сигнальная система регулирует признаки врожденной деятельности со стороны органов тела и работает как система с автоматическим управлением, которая сохраняет работоспособность в условиях непредвиденного изменения свойств управляемого объекта. Такая система, работая в адаптивном режиме, формирует в одном из своих отделов господствующий регуляторный информационный центр (доминанта по Ухтомскому).

Формирование информационного центра в первой сигнальной системе происходит с учетом уровневой субординации, специализации и локализации целевой функции. В процессе деятельности режим работы информационного центра в первой сигнальной системе проявляется определенным частотным параметром его амплитудой (интенсивностью), ритмом, длительностью, шириной спектра, фазой.

Вторая сигнальная система, регулируя приобретенную (биокомпьютерную) сознательную деятельность целого организма, формирует информационный центр, который влияет на организацию закрепления приобретенных признаков психических и физиологических процессов. Адаптивные реакции второй сигнальной системы, направленные на сознательное воздействие на свойства первой сигнальной системы, расширяют этим границы устойчивого приспособления организма при изменении условий существования.

Взаимосвязь сознания и подсознания формируется и совершенствуется временем жизни организма в окружающей среде. Жизненные процессы и их взаимосвязи в анализаторах коры головного мозга складываются в индивидуальную программу в виде приобретенных физиологических и психических действий. Автоматическая работа рефлекторного механизма, управляемая программой, в последующем зависит от приобретаемых навыков.

Работоспособность сигнальных систем в ЦНС зависит и от формирования биоэлектрического режима в их информационных центрах. Живой организм постоянно производит информационные импульсы и обладает своим собственным спектром частот.

Отклонение энергетического ритма в информационном центре в одной из сигнальных систем означает изменение физиологического состояния регулируемого органа в организме. Например, появление сердцебиений, возникающих при непривычных физиологических и эмоциональных напряжениях.

Свойства системы отличаются от свойств отдельных клеток взаимной синхронизацией излучений, составляющих систему клеток (принцип резонансной синхронизации)

Синхронизация колебаний (С.к.) имеет большое значение в биоэлектричестве, поскольку позволяет регулирующим системам входить в синхронный режим и устойчиво работать в пределах конечной полосы частот, а также позволяет устойчиво работать на общую сеть энергетики в организме.

Опыты Девяткова, Голанда, Бецкого наталкивают на интересную мысль. Болезнь это сбой не только обменный, но и информационный.

Сбой кратковременная утрата физиологическим органом работоспособности. Сбой особый вид отказа надежной работоспособности, характерной для биологических органов, таких как сердце и т. п. Сбой возникает вследствие изменения частотных параметров биологических процессов. Различают внезапные и постепенные отказы. Внезапные отказы характеризуются скачкообразным изменением значений одного или нескольких основных параметров органа (например, спазм сосудов в сердце при стенокардии). Постепенные отказы это медленное (постепенное) изменение значений одного или нескольких параметров органа (например, снижение кислотной секреции при гастритах).

Получение сдвига частоты в информационном центре первой сигнальной системы обеспечивает включение механизмов адаптации физиологических процессов в ответ на изменения условий окружающей среды.

Получение такого сдвига частоты достигается различными способами:

1. Прямым (контактным) воздействием раздражителей на органы чувств;

2. Психологическим (дистанционным) воздействием на органы чувств.

При психологическом воздействии на органы чувств, происходит стремление к взаимной синхронности колебаний связанных систем, т. е. взаимодействие между первой и второй сигнальными системами.

Варианты функциональных взаимодействий:

1). При взаимной синхронности колебаний связанных систем, каждая из систем взаимодействует с другой и частота С.к. отличается от обеих исходных частот, формируя нормальный ритм восприятия окружающего мира.

2). Принудительная С.к., или захватывание частоты, при котором отношения между системами таково, что одна из них (синхронизирующая) влияет на другую, а обратное влияние полностью исключается, но в этом случае в системе устанавливается колебание с частотой синхронизирующей системы. Например, при психологической травме информационные центры второй сигнальной системы могут стойко и целенаправленно влиять на информационные центры первой сигнальной системы (например, гипофиз). Доминирование в этом случае второй сигнальной системы может полностью исключить обратное влияние со стороны первой сигнальной системы, т. е. происходит момент сбоя взаимодействия между сигнальными системами, при котором одна из них навязывает другой принудительный ритм работы в том или ином органе тела.

Навязанный ритм работы приводит к десинхронизации ритма работы какого-либо органа. Десинхронизация ритма может быть временным или постоянным проявлением. Временная десинхронизация проявление ориентированного рефлекса. Стойкая десинхронизация ритма один из признаков нарушения деятельности ЦНС.

3). Когда две биоэнергетические системы образуют общий уровень сложности, он приобретает принципиально новое качество: в нем начинается взрывной процесс самоорганизации.

Теория построения адаптивной деятельности разветвленных реакций рефлекторного механизма

Начнем по порядку о строении и свойствах рефлекторного механизма в ЦНС. Организм человека как любой биологический объект является саморегулирующей системой, которая обладает резервами к саморегуляции и самоконтролю своей жизнедеятельности. Ведущую роль в приспособительном процессе саморегуляции организма принадлежит элементам НФАН.

Все наши органы и ткани без исключения пронизаны элементами НФАН. Благодаря рефлекторному регулирующему действию ЦНС на сердечнососудистую систему каждая клетка нашего организма приспособительно снабжается кислородом, гормонами и питательными веществами, необходимыми для правильной работы и развития организма. Однако нарушать слаженную работу внутренних органов довольно легко. Дело в том, что рефлекторные регуляторные действия ЦНС на сердечнососудистую систему напрямую зависят от дозы и длительности действия энергоинформационного стимула внешней среды. Иными словами, внешняя среда диктует правила жизни, отражается на нашем самочувствии.

Организм способен рефлекторно воспринимать сверхбольшие дозы энергоинформационного стимула. Последние могут блокировать защитные приспособительные реакции рефлекторного механизма. Плохое приспособление приводит к тому, что на фоне психофизиологического перенапряжения организм приобретает свойства раздражительной слабости в ЦНС и не может равновесно поддерживать оптимальный режим саморегуляции, а, следовательно, и сохранить регулируемое постоянство внутренней среды. Это связано с тем, что влияние природных раздражителей, а также сложные условия социальной жизни могут приводить к неадекватным результатам приспособления, в основе которых происходит извращение нейро-информационных потоков и истощение адаптивных резервов организма.

Опираясь на вышеизложенные данные, автор пытается объяснить общую схему связей нейрогенных элементов при построении нейроадаптивного процесса, формирующего рефлекторную программу по управлению приспособительной жизнедеятельности внутренних органов, возникающей при контактном взаимодействии организма с экстремальным раздражителем. Физиологическую основу приспособительной программы нейрогенных путей и их связей в рефлекторном механизме составляет формирование резервных нейрорефлекторных реакций, которые, чтобы противостоять экстремальным условиям внешней среды, мобилизуют свою регуляторную деятельность на новые уровни, ритмы, режимы. При этом существует цепь событий в структурах рефлекторного механизма, связанных с упорядоченной последовательностью действий и с энергетической перестройкой нейро-сигнального стимула, влияющего на преобразование регуляторных связей в ЦНС. Такая перестройка изменяет режим биоэлектрической деятельности за счет дополнительной рефлекторной энергии, вырабатывая которую, корковый отдел рефлекторного механизма («Анализатор» по И. П. Павлову) реализует алгоритм решения такой задачей, как сенсорная адаптация органов и тканей организма. Дополнительную рефлекторную энергию автор назвал сенсорной энергией. Чтобы упростить решение этой задачи, автор решил показать схематическую последовательность построения адаптивной регуляции организма, принципиально составной частью которого является неизвестный ранее принцип энергорефлекторной дополнительности.

Известно, что в клеточной мембране и рецепторном аппарате происходит формирование энергетических составляющих: образование ионных токов и переменных электрических и магнитных полей, которые можно наблюдать и регистрировать с помощью специальных приборов. Если какой-либо участок организма контактно взаимодействует с экстремальными условиями внешней среды, то находящиеся в этом участке клеточные мембраны и рецепторный аппарат меняют свой энергетический потенциал. Главное биологическое проявление клеточных мембран и рецепторного аппарата – формирование срочной энерго-регуляторной информации в клеточной мембране, рецепторном аппарате и в нервном проводнике. Понятие «энергия» нам всем знакомо из физики. Однако в этой книге речь идёт совсем о другой энергии – адаптивной регуляторной энергии, которая представляет собой состав из биоэлектрического и биосенсорного стимула в тканях рефлекторного механизма. Организм получает энергетическую информацию об изменении условий существования путем стимуляции внешними и внутренними раздражителями (химическими, физическими, физиологическими) рецепторного аппарата. Система причинных рецепторов совместно с эффектом обратной афферентации при взаимодействии с прилежащими рецепторами воспринимает и трансформирует первичную энергетическую информацию внешней среды в характеристики сложного энергосенсорного (энергочувствительного) нейрогенного сигнала в структурах ЦНС. Первичная информация становится сигналом (импульс) входа в систему рефлекторного механизма.

При воздействии адекватного или экстремального раздражителя на локальный участок тела в ответных действиях рефлекторных структур ЦНС стимулируется ответный нейросигнал, формирующий соответствующий режим регуляторной работы в виде процессов возбуждения или торможения. В основе ответного нейросенсорного сигнала в ЦНС лежат два вида нервных связей: связи, образуемые в пределах одного анализатора, и межанализаторные связи. Первый случай наблюдается при воздействии на организм комплексного раздражителя одной модальности. Другой вид нервной связи, образующийся при воздействии комплексного раздражителя, – это образование связи в пределах деятельности разных анализаторов. Управлять срочной ответной деятельностью органов и целых физиологических систем, не зная всех их связей, потребностей, условий деятельности в тонких взаимоотношениях, значило бы грубо нарушить их гармоничное функционирование.

Особенностью экстремальных нейрогенных реакций является избыточная мобилизация их резервных сил. Процессы срочного протекания экстремального регуляторного импульса в структурах рефлекторного механизма подчинены определенным закономерностям и представляют собой процесс запрограммированной последовательности действий. Программа дает тип распространения нейросигнала в виде прямолинейных действий или их разветвлений. Программированию придан характер многоэтапного процесса, каждый этап которого есть постепенная конкретизация и детализация плана решения задачи, полученного на предыдущем этапе. Весь процесс, характерный для распространения нейрогенного сигнала (возбуждение рецепторов, передача возбуждения по афферентному проводнику, передача возбуждения с нейрона на нейрон и т. п.), может рассматриваться как предварительный этап рефлекторной работы по восприятию и преобразованию нейрогенной информации из одного состояния в другое. Например, энергия нервного импульса представляет собой электромагнитную волну возбуждения, последовательно распространяющуюся по структурам рефлекторного механизма в ЦНС. В основе законов биологического возбуждения в тканях лежат многие явления сложного физико-химического процесса. Одно из таких явлений связано с возникновением и распределением электромагнитного потенциала в рецепторном аппарате и других нейрогенных структурах. Экстремальные условия окружающей среды представляют собой внешнюю переменную силу. При воздействии на преобразователь энергии в рецепторном аппарате эта сила вместе с явлениями обратной афферентации вызывает процесс изменения режимного управления со стороны нейрогенного сигнала, общий поток которого состоит из двух энергетических информаций: биоэлектрической и сенсорной. Биоэлектрический процесс под воздействием сенсорности усиливает возбуждение и распространяется в виде колебательных движений электромагнитных волн. Колебательные движения электромагнитных волн движутся с разным режимом амплитуды, ритма, частоты, фазы и т. д. Поэтому они имеют разные уровни энергии. Электромагнитные колебания имеют большое значение в физиологических системах (например, пульсация сердца.). В физиологических системах свойствами, делающими их колебательными, в той или иной степени обладают все элементы системы, т. е. эти свойства распределены (дистрибуция) по всей системе.