Интегративность биологических структур организма - уровень общей неспецифической реактивности организма
ГЛАВА 2
УОНРО - ИНТЕГРАТИВНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА
С точки зрения физиологии любой организм представляет собой комплекс гомеостатических и адаптационных реакций. Причем каждый организм обладает каким-то своим, генетически обусловленным диапазоном реакций, что, видимо, позволяет обеспечивать популяционную и видовую устойчивость к различным чрезвычайным природным воздействиям. Учитывая значительный индивидуальный разброс адаптивных норм, даже внутри генетически стабильных стоков лабораторных животных, представляется актуальным изучение зависимости проявлений возможных функциональных особенностей от УОНРО в условиях моделирования реальных экспериментальных ситуаций.
- Интегративность биологических структур организма (литературная справка)
Живой организм представляет собой сложную саморегулирующуюся систему. Благодаря функционированию множества каналов прямой и обратной связи, его биологические структуры объединены в интегративное целое. Любая часть организма испытывает непрерывные влияния из множества источников и сама служит источником влияния на различные биологические структуры. Следствием многостороннего постоянного взаимодействия биологических структур является согласование уровней их функциональной активности [Завьялов А.В., 1990- Судаков К.В., 1984].
Общие принципы взаимосвязей различных функций организма основаны на фундаментальных положениях общей теории систем и представлений о биологическом объекте как системе. Открытие системных закономерностей в деятельности живых организмов связано с именем П.К. Анохина [1978, 1980], который впервые констатировал, что системы живых организмов не просто упорядочивают входящие в них отдельные элементы, но и объединяют их для осуществления отдельных, жизненно важных функций организма. Такие системы получили название функциональных систем.
Системообразующим фактором функциональной системы любой степени сложности является полезный приспособительный для системы и организма в целом результат [Анохин П.К., 1970- 1976]. Поскольку в организме существует множество полезных приспособительных механизмов, обеспечивающих различные стороны его жизни, целый организм строится из совокупной деятельности многих функциональных систем [Судаков К.В., 1984].
Главный принцип динамической организации функциональных систем различного уровня состоит в саморегуляции. Принцип саморегуляции заключается в том, что любое отклонение результата деятельности функциональной системы от уровня, определяющего нормальный метаболизм или другие стороны нормальной жизнедеятельности организма, на основе обратных связей немедленно избирательно мобилизует различные механизмы системы для возвращения этого результата к оптимальному для метаболизма уровню.
Функциональные системы, обусловливающие своими саморегуляторными механизмами устойчивость различных показателей внутренней среды, представляют собою конкретные аппараты, обеспечивающие гомеостаз. Результаты деятельности этих функциональных систем можно рассматривать как константы внутренней среды организма. Благодаря механизмам саморегуляции функциональных систем, эти константы удерживаются на определенном оптимальном для жизнедеятельности организма уровне. Существуют жесткие константы, которые активно удерживаются соответствующими функциональными системами в определенных рамках и отклонение которых приводит к необратимым нарушениям метаболизма и смерти организма (осмотическое давление, рН крови). Наряду с этим имеются пластичные константы, отклонение которых не угрожает жизни организма (температура, давление крови и т.д.) [Судаков К.В., 1988].
Любое отклонение того или иного показателя внутренней среды, а также результата поведенческой деятельности от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность организма, вызывает цепь саморегуляторных процессов, направленных на восстановление исходного, жизненно важного уровня этих показателей. При этом любая функциональная система имеет принципиально однотипную организацию, универсальные центральные и периферические механизмы реализации (рис. 7).
Рис. 7. Схема функциональной системы (по К.В. Судакову)
Одинаковая организация различных функциональных систем говорит об их изоморфизме.
Установлено, что одни и те же нервные клетки, особенно корковых отделов мозга, через различные синаптические образования могут участвовать в работе различных функциональных систем [Dickenson A., 1983]. Это объясняет индивидуальную общность уровня проявлений различных функциональных особенностей организма.
В целом организме взаимодействие функциональных систем строится на основе принципов иерархии, мультипараметрического их взаимосоединения, последовательного взаимодействия и системогенеза [Судаков К.В., 1984].
Важное значение в понимании функционирования целого организма имеет теория доминанты, предложенная А.А. Ухтомским [1925]. С точки зрения теории функциональных систем доминировать в организме в каждый данный момент времени может только ведущая в плане выживаемости индивида или его адаптации к окружающей функциональной среде [Анохин П.К., 1970]. По отношению к доминирующей все другие функциональные системы в соответствии с их биологической значимостью выстраиваются в определенном иерархическом порядке — начиная от молекулярного и вплоть до организменного уровня. Смена доминирующей функциональной системы на другую динамически осуществляется на протяжении всей жизни индивида, отражая сущность непрерывно происходящего обмена веществ и постоянно взаимодействуя с окружающей средой [Судаков К.В., 1993].
Обеспечение функционального единства всех систем организма неизбежно предполагает согласование средних уровней их активности. Это подтверждается особенностями деятельности ЦНС. Установлено, что получаемые любым анализатором из ретикулярной формации сенсорно-неспецифические влияния являются генерализованными, а воздействие на тот или иной сенсорный вход так или иначе изменяет активность всех анализаторов [Завьялов А.В., 1990]. В центральных структурах анализаторов обнаружены полисенсорные нейроны, реагирующие на импульсы разных афферентных источников [Dubner R., Bennett G.J., 1983].
А.В. Завьяловым определена коррекция главных параметров сенсорных, моторных и вегетативных функций организма, отличающаяся относительным постоянством и устойчивостью. Одновременно отмечается, что при различных заболеваниях, сопровождающихся генерализованными нарушениями нейродинамики и продолжительной болевой импульсацией, возникает значительная перестройка многосторонней корреляции [Завьялов А.В., 1990].
Поддержание средних уровней функционального состояния нервных центров и определенного уровня их многочисленных взаимосвязей в сложной системе является следствием непрерывной деятельности механизмов стабилизации, обеспечивающих церебральный гомеостаз. Гомеостаз целой системы достигается не за счет стабилизации каждого компонента, а путем мультипараметрического регулирования [Батуев А.С., 1981]. Указанный подход вполне оправдывает целесообразность использования обобщающего понятия «функциональное состояние организма».
В.Л. Марищук предлагает под функциональным состоянием организма понимать совокупность характеристик физиологических функций и психофизиологических качеств, определяющих уровень активности функциональных систем организма, особенности жизнедеятельности и состояния работоспособности [Марищук В.Л., 1974]. При этом функциональное состояние ЦНС как специализированного органа управления в значительной мере определяет общее состояние всего организма, его жизненный тонус.
Основой оптимальных внутрицентральных взаимодействий является уровень и уравновешенность нервных процессов. С этой точки зрения одним из важнейших свойств нервной системы считают ее устойчивость. Под устойчивостью нервной системы следует понимать ее способность удерживать определенный, адекватный текущей ситуации, функциональный уровень. Этот уровень является фоном, на котором в соответствии с доминирующей мотивацией и сигнальной значимостью внешних воздействий происходит формирование функциональных систем как универсального аппарата деятельности организма [Анохин П.К., 1975].
Определение функциональных свойств организма любого индивида сводится к идентификации его функционального состояния в определенной точке или области функционально-временного континуума. Это предполагает четкую дифференциацию понятий «норма» и «патология», так как зачастую они носят условный характер, не учитывая конкретных индивидуальных особенностей организма. Граница между нормой и патологией представляет собой подвижную регуляторную систему, включающую определенный диапазон допустимых отклонений, количественное определение которых обязательно сочетается с качественной характеристикой [Короленко Ц.П., 1978].
Качественное своеобразие патологии заключается в том, что организму приходится жертвовать какой-то одной или несколькими функциями для сохранения более жизненно важных, без которых существование в создавшихся условиях оказывается невозможным [Давыдовский И.В., 1962].
Выбор исследуемых параметров и определение на их основе показателей для оценки функционального состояния организма имеют большое значение, так как во многом определяют теоретический и практический эффект исследований.
Современный подход к оценке функционального состояния базируется главным образом на сопоставлении результатов изучения отдельных показателей, характеризующих ту или иную систему организма, с нормальными значениями, а также на пробах с дозированными нагрузками с фиксацией глубины получаемых сдвигов и степени их восстановления до исходного уровня. При этом принято считать, что состояние следует оценивать более благоприятным в тех случаях, когда изучаемый показатель лежит в пределах общепринятых границ нормы или быстро достигает нормальных значений после функциональных проб с нагрузками. Приоритет в исследованиях данного направления, несомненно, принадлежит отечественным ученым.
Как правило, в основе оценочных тестов лежит изучение функций нервной системы. Относительная устойчивость состояния и деятельности нервной системы, разнообразные формы проявления ее неустойчивости свидетельствуют о различных, в том числе патологических, сдвигах функционального состояния [Зимкина A.M., 1972].
Б.Д. Асафов для оценки функционального состояния предложил использовать критерии, определяемые по параметрам распределения плотности вероятности времени простой двигательной активности. Первый критерий — функциональный уровень системы — позволяет определить уровень функционального состояния и степень отклонения этого уровня от нормы. Второй критерий — устойчивость реакции — рассматривается как показатель устойчивости состояния. Третий критерий — уровень функциональных возможностей — позволяет судить о способности формировать соответствующую функциональную систему и удерживать ее.
А.М. Зингерман разработал оригинальный подход к оценке функционального состояния по статистическим показателям точности выполнения двигательного акта. При этом выявляется регуляционная и энтропийная устойчивость ЦНС.
Ф.Я. Золотарев, развивая изучение процессов саморегуляции ЦНС методом периодометрии ЭЭГ, определил характерные черты колебаний, сопровождающие нарушения функционального состояния головного или спинного мозга.
Т.Д. Лоскутова, рассматривая колебания биотоков мозга как сложный колебательный процесс, отвечающий тем же общим принципам, что и колебания любой физической природы, предложила использовать показатель синхронизации, характеризующий суммарную биоэлектрическую активность в анализируемом отведении энцефалограммы на основе ее амплитудно-частотного спектра.
П.В. Бундзен для количественного описания адаптивной саморегуляции в ЦНС использовал метод математического функционального моделирования, основанный на текущей статистической параметрической идентификации ЭЭГ.
Оценка состояния системы прежде всего опирается на использование объективных аналитических показателей ее регуляционной и энтропической устойчивости, позволяя опосредованно тестировать саморегуляционные свойства ЦНС при различных функциональных состояниях в норме и патологии.
Кроме того, имеются попытки интегративно оценить функциональное состояние по общему напряжению приспособительных механизмов, которое объективно отражается на показателях сердечно-сосудистой системы [Баевский Р.М., 1979- Меделяновский А.Н., 1987- Сидоренко Г.И., Прокопенко Ю.И., 1976].
Представляет интерес возможность определения функционального состояния организма методами иридо- и ауриколодиагностики. А.К. Подшибякин один из первых среди отечественных ученых приступил к исследованию физиологических свойств акупунктурных точек. По ряду причин методологического и метрологического характера для оценки функционального состояния организма чаще используются значения электрической проводимости кожи, полученные путем регистрации протекающего через биологически активные точки измерительного тока [Вельховер Е.С., 1972- Сапов И.А., Солодков А.С., 1980].
Наиболее проблематичной представляется оценка функционального состояния организма по учету поведенческих реакций. В этом направлении наиболее широкое распространение получили два подхода. В первом случае функциональное состояние определяется через комплекс поведенческих реакций, где изменение функционального состояния рассматривается как смена одного комплекса реакций другим. Однако определение функционального состояния через комплекс поведенческих реакций, найденных эмпирическим путем, имеет свои ограничения, так как остается невыясненным до конца их отношение к реальным механизмам изменения функционального состояния. Второй подход наиболее популярен в эргономике. Он основан на анализе данных зависимости работоспособности от функционального состояния. Снижение работоспособности расценивается как признак ухудшения функционального состояния [Сапов И.А., Солодков А.С., 1980]. Вместе с тем этот подход делает оценку несколько умозрительной, так как не учитывает целого ряда экзогенных факторов, способных стать причиной снижения работоспособности.
В реальных условиях для оценки функционального состояния организма требуется интегральный показатель количественных и качественных характеристик различных функций организма и его систем. Важным условием при этом является простота, доступность и экспрессность определения этого показателя. Данным требованиям оптимально отвечает УОНРО.
