Funkcionalni sistem P. TFS P. K. Anokhin. Model funkcionalnega sistema

Učbenik obravnava sodoben koncept ter teoretične in metodološke osnove medicinske ekologije - najpomembnejšega hitro razvijajočega se dela humane ekologije. Podane so zdravstvene in okoljske značilnosti ozračja, hidrosfere in litosfere. Podana je klasifikacija glavnih dejavnikov tveganja za okolje. Upoštevani so glavni zdravstveni in okoljski problemi človekove interakcije z večfaktorskim okoljem njegovega habitata, vzorci odziva telesa na zunanje vplive okolja.

Učbenik je namenjen študentom medicinskih univerz.

knjiga:

...organizem ni mogoč brez zunanjega okolja, ki podpira njegov obstoj.

I. M. Sechenov

Pogoj za razvoj živih organizmov je njihova interakcija z okolju. Odprti sistemi so sistemi, ki lahko izmenjujejo energijo, snov in informacije z okoliškimi telesi. Odprt sistem je vedno dinamičen: v njem se nenehno dogajajo spremembe in seveda je sam podvržen spremembam. Zaradi kompleksnosti teh sistemov so v njih možni procesi samoorganizacije, ki služijo kot začetek nastajanja kakovostno novih in bolj zapletenih struktur v njegovem razvoju.

Ontogeneza človeškega telesa je stalen proces nenehnega gibanja, katerega cilj je ohranjanje kvantitativnih in kvalitativnih lastnosti v človeškem telesu. Poleg tega so za nadaljnjo samoobnovo in ohranjanje dinamičnega ravnovesja telesa potrebne dodatne snovi, energija in informacije, ki jih lahko prejme le z interakcijo z zunanjim okoljem. Raziskovanje telesa kot odprt sistem, ga je treba obravnavati celostno in vzpostaviti interakcijo komponente ali elementi v agregatu.

V medicini, zgodovinsko pod vplivom naravoslovja, in kar je najpomembneje - anatomskih raziskav, kljub razglašenim (začenši s temeljnimi deli S. G. Zybelin, M. Ya. Mudrov, E. O. Mukhin, I. M. Sechenov, I. P. Pavlova itd.) načelo celovitosti organizma, razvilo se je organsko mišljenje.

Vsak sodoben učbenik o najpomembnejših temeljnih disciplinah, kot so anatomija, fiziologija, histologija in druge, je zgrajen na principu organa. Patologije organov - pljuča, jetra, prebavila, ledvice, možgani itd. so razdeljene na organske posebnosti. Patogeneza, diagnoza in zdravljenje so neposredno povezani z delovanjem posameznih organov, strokovni pogled zdravnika pa je praviloma usmerjen predvsem na obolele organe (Sudakov K.V., 1999).

P.K. Anohin oblikoval nov pristop za razumevanje delovanja celotnega organizma. Namesto klasične organske fiziologije, ki tradicionalno sledi anatomskim načelom, teorija funkcionalni sistemi razglaša sistemsko organizacijo človekovih funkcij od molekularne do družbene ravni.

Funkcionalni sistemi(po: Anokhin P.K.) - samoorganizirajoče in samoregulirajoče dinamične centralno-periferne organizacije, združene z živčnimi in humoralnimi regulacijami, katerih vse sestavne komponente pomagajo zagotoviti različne prilagoditvene rezultate, ki so koristni za same funkcionalne sisteme in za telo. kot celota, ki zadovoljuje njegove potrebe.

Teorija funkcionalnih sistemov tako radikalno spreminja obstoječe predstave o strukturi človeškega telesa in njegovih funkcijah. Namesto idej o človeku kot nizu organov, povezanih z živčno in humoralno regulacijo, ta teorija obravnava človeško telo kot niz medsebojno delujočih funkcionalnih sistemov različnih ravni organizacije, od katerih vsak selektivno združuje različne organe in tkiva, kot tudi kot objekti okoliške resničnosti zagotavlja doseganje prilagoditvenih rezultatov, koristnih za telo, ki na koncu določajo stabilnost presnovnih procesov.

Z istega vidika je prilagajanje človeka opredeljeno kot sposobnost njegovih funkcionalnih sistemov, da zagotovijo doseganje pomembnih rezultatov.

Analiza mehanizmov samoregulacije vitalnih konstant telesa (krvni tlak, napetost ogljikov dioksid in kisik v arterijski krvi, notranja temperatura, osmotski tlak krvne plazme, stabilizacija težišča v podpornem območju itd.) kaže, da samoregulacijski aparat deluje).

"Vsi funkcionalni sistemi, ne glede na stopnjo njihove organizacije in število njihovih komponent, imajo v osnovi enako funkcionalno arhitekturo, v kateri je rezultat prevladujoči dejavnik stabilizacije organizacije sistemov" (Anokhin P.K., 1971).

riž. 1. Shema samoregulacijskih mehanizmov funkcionalnega sistema (po: Anokhin P.K.):

1 - sprožilni dražljaj (draženje); 2 – situacijske aferentacije; 3 - spomin; 4 - prevladujoča motivacija; 5 - aferentna sinteza; 6 - odločanje; 7 - akceptor rezultatov dejanj; 8 – akcijski program; 9 - eferentna vzbujanja; 10 - ukrepanje; 11 - rezultat dejanja; 12 - parametri rezultata; 13 – povratna aferentacija

Ključni mehanizmi, na katerih temelji struktura vedenjskega dejanja katere koli stopnje kompleksnosti, vključujejo: aferentno sintezo; faza odločanja; nastanek akceptorja za rezultat dejanja; nastanek same akcije (eferentna sinteza); večkomponentno delovanje; doseganje rezultatov; obratna aferentacija o parametrih doseženega rezultata in primerjava s predhodno oblikovanim modelom rezultata v akceptorju rezultata akcije (slika 1).

Nekateri funkcionalni sistemi s svojo samoregulacijsko aktivnostjo določajo stabilnost različnih kazalcev notranjega okolja - homeostazo, drugi - prilagajanje živih organizmov okolju.

Med filo- in ontogenezo so se funkcionalni sistemi nenehno izboljševali. Poleg tega stari sistemi niso bili odpravljeni z novimi in izboljšanimi nadzornimi sistemi in mehanizmi; evolucijsko zgodnji prilagoditveni mehanizmi so se ohranili in stopili v določene interakcije tako s starejšimi kot novejšimi mehanizmi.

Teorija funkcionalnih sistemov(Anokhin P.K., Sudakov K.V.) identificira štiri vrste sistemov: morfofunkcionalni, homeostatski, nevrodinamični, psihofiziološki.

Morfofunkcionalni sistemi so povezani z aktivnostmi določenih funkcij. Sem spadajo mišično-skeletni sistem, kardiovaskularni, dihalni, endokrini, živčni sistem, celice, organele, molekule. Z eno besedo, vse, kar opravlja neko funkcijo.

Homeostatski funkcionalni sistemi vključujejo subkortikalne tvorbe, avtonomni živčni in druge sisteme telesa. Glavna vloga tega sistema je ohranjanje konstantnosti notranjega okolja telesa. Homeostatski sistemi so tesno povezani z morfofunkcionalnimi sistemi, ki se vanje prilegajo kot posamezni elementi.

Nevrodinamični sistemi Kot vodilni strukturni element imajo možgansko skorjo, in sicer prvi signalni sistem. V okviru tega sistema se oblikuje aparat čustev kot mehanizem za optimizacijo telesnih funkcij in vedenja v pogojih interakcije med telesom in okoljem. Razvoj korteksa je dramatično razširil prilagoditvene sposobnosti telesa in podredil vegetativne funkcije. Nevrodinamični sistemi vključujejo elemente homeostatskih in morfofunkcionalnih sistemov.

Psihofiziološki funkcionalni sistemi, tako kot nevrodinamični, je vodilni strukturni element možganska skorja, vendar tisti njeni deli, ki so povezani z drugim signalnim sistemom. Drugi signalni sistem je izboljšal mehanizme prilagodljivega vedenja z oblikovanjem socialnih oblik prilagajanja. Psihofiziološki funkcionalni sistemi uresničujejo svojo dejavnost preko avtonomnega živčnega sistema in čustev, katerih morfološka osnova so subkortikalne tvorbe (limbični sistem, talamus, hipotalamus in drugi). Vključujejo elemente strukturne arhitektonike nevrodinamskih, homeostatskih in morfofunkcionalnih sistemov.

Kompenzacijo lahko izvaja po enem sistemu, v zvezi s katerim ta dejavnik najbolj specifičen. Če so zmogljivosti določenega sistema omejene, se priključijo drugi sistemi.

Nekateri funkcionalni sistemi so genetsko določeni, drugi se razvijejo v življenju posameznika v procesu interakcije organizma z različnimi dejavniki notranjega in zunanjega okolja, torej na podlagi učenja. Seveda imamo ljudje kot najnaprednejša živa bitja najbolj zapletene in dovršene funkcionalne sisteme. Njihove interakcije je mogoče razumeti ob upoštevanju idej o strukturnih ravneh organizacije biosistemov.

Ravni organizacije funkcionalnih sistemov (Sudakov K.V., 1999): presnovni, homeostatski, vedenjski, duševni, socialni.

Vklopljeno presnovni ravni funkcionalni sistemi določajo doseganje končnih stopenj kemičnih reakcij v tkivih telesa. Ko bodo določeni izdelki na voljo kemične reakcije po principu samoregulacije prenehajo ali pa se aktivirajo. Tipičen primer funkcionalnega sistema na presnovni ravni je proces retroinhibicije.

Vklopljeno homeostatično ravni, številni funkcionalni sistemi, ki združujejo živčne in humoralne mehanizme, na podlagi principa samoregulacije zagotavljajo optimalno raven najpomembnejših kazalcev notranjega okolja telesa, kot so krvna masa, krvni tlak, temperatura, pH, osmotski tlak, ravni plinov, hranil itd.

Vklopljeno vedenjske na biološki ravni funkcionalni sistemi določajo človekovo doseganje biološko pomembnih rezultatov - posebnih okoljskih dejavnikov, ki zadovoljujejo njegove vodilne presnovne potrebe po vodi, hranila, zaščita pred različnimi škodljivimi vplivi in ​​pri odstranjevanju škodljivih odpadnih snovi iz telesa; spolna aktivnost itd.

Funkcionalni sistemi duševnočlovekove dejavnosti so zgrajene na informacijski podlagi človekovega idealnega odseva njegovih različnih čustvena stanja in lastnosti predmetov v okoliškem svetu s pomočjo jezikovnih simbolov in miselnih procesov. Rezultati funkcionalnih sistemov duševne dejavnosti so predstavljeni z odsevom v človekovi zavesti njegovih subjektivnih izkušenj, najpomembnejših pojmov, abstraktnih idej o zunanjih predmetih in njihovih odnosih, navodil, znanja itd.

Vklopljeno socialni Različni funkcionalni sistemi določajo doseganje posameznikov ali njihovih skupin družbeno pomembnih rezultatov v izobraževalnih in proizvodnih dejavnostih, pri ustvarjanju družbenega proizvoda, pri varstvu okolja, pri ukrepih za zaščito domovine, v duhovni dejavnosti, v komunikaciji s predmeti. kulture, umetnosti itd. (Anokhin P.K., Sudakov K.V.).

Interakcija funkcionalnih sistemov v telesu poteka na podlagi principov hierarhične dominance, multiparametrične in sekvenčne interakcije, sistemogeneze in sistemske kvantizacije življenjskih procesov.

Hierarhična prevlada funkcionalnih sistemov. Eden od parametrov splošne potrebe telesa vedno deluje kot vodilni, prevladujoči, najpomembnejši za preživetje, razmnoževanje ali prilagajanje človeka v zunanjem in predvsem socialnem okolju, ki tvori prevladujoč funkcionalni sistem. Hkrati so vsi drugi funkcionalni sistemi bodisi zavrti ali pa s svojim učinkovitim delovanjem prispevajo k delovanju dominantnega sistema. V zvezi s posameznim dominantnim funkcionalnim sistemom so subdominantni sistemi, v skladu s svojim biološkim pomenom in pomenom za družbeno delovanje človeka, od molekularne do organske in socialne ravni, urejeni v določenem hierarhičnem redu. Hierarhična razmerja funkcionalnih sistemov v telesu so zgrajena na podlagi rezultatov njihovega delovanja.

Večparametrska interakcija. Načelo večparametrske interakcije se še posebej jasno kaže v delovanju funkcionalnih sistemov na homeostatski ravni, pri kateri sprememba enega indikatorja notranjega okolja, ki predstavlja rezultat delovanja funkcionalnega sistema, takoj vpliva na rezultate delovanja. drugih funkcionalnih sistemov, povezanih z njim. Načelo multiparametrične interakcije je jasno razkrito, na primer, v aktivnosti funkcionalnega sistema, ki določa raven indikatorjev plina v telesu.

Konsistentna interakcija funkcionalnih sistemov. V človeškem telesu so dejavnosti različnih funkcionalnih sistemov zaporedno povezane med seboj v času, ko rezultat delovanja enega funkcionalnega sistema dosledno tvori drugo potrebo in ustrezen funkcionalni sistem.

Načelo zaporednega medsebojnega delovanja različnih funkcionalnih sistemov v človeškem telesu se jasno kaže v kontinuumu procesov krvnega obtoka, prebave, dihanja, izločanja itd.

Posebno vrsto zaporedne interakcije funkcionalnih sistemov skozi čas predstavlja procesi sistemogeneze.

P. K. Anokhin je sistemogenezo opredelil kot selektivno zorenje funkcionalnih sistemov in njihovih posamezne dele v procesih pred- in postnatalne ontogeneze.

Kontinuum življenjske dejavnosti vsakega človeka na različne ravni organizacija je zaradi zaporedne interakcije funkcionalnih sistemov razdeljena na ločene, diskretne "systemoquants". Vsak posamezen »sistemski kvant« življenja vključuje nastanek takšne ali drugačne biološke ali socialne potrebe, oblikovanje prevladujoče motivacije na ravni možganov in se z doseganjem vmesnih in končnih rezultatov konča z zadovoljitvijo potrebe. Hkrati se nenehno izvaja ocena različnih parametrov vmesnih in končnih rezultatov dejavnosti s pomočjo povratne aferentacije, ki prihaja iz različnih čutnih organov in receptorjev telesa do aparata za napovedovanje želenega rezultata - akceptorja rezultat dejanja.

Po naravi organizacije lahko ločimo zaporedno, hierarhično in mešano kvantizacijo življenjskih procesov (Sudakov K.V., 1997).

Začenši z izjemnimi deli kanadskega biologa L. von Bertalanffyja, se v biologijo in medicino vedno bolj uvaja sistemski pristop.

Razumevanje funkcionalne lastnosti Izgradnja celotnega organizma je potrebna predvsem za zdravnika, ki se ukvarja z diagnostiko in zdravljenjem bolne osebe. Sodobna realnost nujno zahteva velike teoretične in praktični problemi tesno povezovanje strokovnjakov različnih profilov.

Človeški fiziološki mehanizmi niso več kos ogromnim obremenitvam sodobnih proizvodnih dejavnosti in življenjskih razmer. Ob prisotnosti ogromnega števila povratnih informacij iz različnih parametrov delovanja strojev praktično ni nadzora nad fiziološkimi funkcijami ljudi, ki delajo na teh strojih.

Razmere zaostrujejo družbeno-politične spremembe v mnogih državah sveta, vključno z Rusijo, pa tudi okoljske težave na mnogih območjih sveta.

Teorija funkcionalnega sistema je odprla nove možnosti za zgodnjo diagnozo motenj človekovih fizioloških funkcij v pogojih resnične proizvodne dejavnosti, zlasti v pogojih intenzivnega dela. sodobna proizvodnja(Sudakov K.V.).

Vsaka bolezen, bodisi somatska ali duševna, je manifestacija prilagajanja telesa (osebe) spreminjajočim se razmeram zunanjega in notranjega okolja. Prilagoditev se izvaja glede na številne dejavnike, od bioloških, socialnih in psiholoških značilnosti obolelega organizma, do značilnosti patogenega dejavnika, okoljskih razmer, v katerih se pojavlja. danega vpliva, trajanje in intenzivnost vpliva ipd., vpliva pa na številne morfofunkcionalne ravni, sisteme, organizacije. To pomeni, da se bolezen manifestira kot sistem na več ravneh (S. G. Sukiasyan, 2005).

V zvezi s tem je treba pri oceni različnih kazalcev telesne aktivnosti v patoloških stanjih upoštevati sistemsko integracijo fizioloških funkcij.

Za vsako bolezen je najprej treba ugotoviti: katere funkcionalne sisteme prizadene patološki proces in katere motnje ga poslabšajo; aktivnost katerih funkcionalnih sistemov ima kompenzacijsko usmerjenost (Sudakov K.V.).

Vztrajno zvišanje krvnega tlaka je na primer lahko povezano z motnjami v različnih delih funkcionalnega sistema, ki določa optimalno raven krvnega tlaka v telesu: baroreceptorski aparat, centralni emotiogeni in vazomotorični mehanizmi, periferna vaskularna ali hormonska regulacija, itd. Hkrati se spremeni aktivnost drugih povezanih funkcionalnih sistemov izločanja, vodno-solnega ravnovesja, vzdrževanja telesne temperature itd.

Pri kirurški odstranitvi organa, ki temelji na zamisli, da isti organi sodelujejo pri dejavnostih različnih funkcionalnih sistemov v različnih vidikih njihove presnove, je treba najprej ugotoviti, kateri funkcionalni sistemi so prizadeti in v kolikšni meri. operacija, kateri kompenzacijski mehanizmi še naprej zagotavljajo vodilne fiziološke funkcije telesa, kateri koristni prilagoditveni rezultati telesne dejavnosti so ohranjeni in kateri so moteni, in tudi na katere vidike homeostaze ali vedenja vplivajo?

S sistemskega vidika gre kompenzacija okvarjenih funkcij vedno v smeri ohranjanja sposobnosti funkcionalnih sistemov, da zagotovijo za telo koristne prilagoditvene rezultate.

Kot so pokazale študije E. L. Golubeva, zaposlenega pri P. K. Anokhinu, je kompenzacijski proces pri odstranitvi enega pljuča povezan ne le z aktivnostjo drugega preostalega pljuča, temveč tudi s funkcijami srca, ledvic, krvi in druge izvršilne komponente razvejane notranje povezave samoregulacije funkcionalnega sistema dihanja. Hkrati se aktivnost drugih funkcionalnih sistemov, ki določajo optimalno raven krvnega in osmotskega tlaka za telo, reakcijo krvi, izločanje ipd., ki po principu večpovezane interakcije kompenzatorno preurejajo svoje dejavnosti, upočasnjuje. je moteno.

Kirurgija, kot je zamenjava ascendentnega aortnega loka s protezo, lahko moti delovanje baroreceptorjev in kemoreceptorjev za homeostazo plinov. V tem primeru kompenzatorna funkcija v veliki meri pade na druge kemoreceptorske cone: sinokarotidne in centralne, katerih stanje je treba v tem primeru oceniti pred operacijo (Sudakov K.V.).

Teorija funkcionalnih sistemov omogoča nov pristop k problemu rehabilitacije okvarjenih človeških funkcij.

Z vidika teorije funkcionalnih sistemov vsi rehabilitacijski ukrepi delujejo kot dodatna zunanja povezava samoregulacije in s tem kompenzirajo nezadostno delovanje določenih funkcionalnih sistemov telesa.

V zvezi s tem si prva informacijska stopnja nastanka patološkega procesa zasluži posebno pozornost ( premorbidno stanje).

Na tej stopnji se porušena informacijska znotraj- in medsistemska razmerja funkcionalnih sistemov v telesu zlahka obnovijo z informacijskimi metodami rehabilitacije: hipnotičnim vplivom, masažo, homeopatijo, akupunkturo, toplo-hladnimi postopki, hipoksijo in drugimi, ki pomagajo preprečiti prehod disfunkcije v stabilno patološko obliko. Na podlagi dejstva, da se bolezen kaže predvsem kot kršitev odnosov informacijskega sistema v telesu, postane jasna vloga kulturnih, družinskih in industrijskih odnosov kot neke vrste "človeške imunosti". Ti isti dejavniki so pomembni za ohranjanje in krepitev učinkov rehabilitacije (Sudakov K.V., 1996).

Vsak organizem ima svojo cono fiziološkega ugodja, v kateri se ohranja največja možna meja kompenzacije funkcij. Z vztrajnimi spremembami okolja telo preklopi na nova raven homeostazo ali »homeorezo« (po: Ado V.D.), za katero so drugi kazalniki homeostaze optimalni. To je stanje prilagajanja. Tako teorija funkcionalnih sistemov P. K. Anokhina, ki obravnava organizem kot celovit biosocialni objekt v filogenetskem in ontogenetskem smislu, potrjuje doktrino adaptacijskega sindroma (Sudakov K. V., Sukiasyan S. G.).

Prilagajanje(prilagoditev) je proces vzdrževanja funkcionalnega stanja homeostatskih sistemov in organizma kot celote, ki zagotavlja njegovo ohranitev, razvoj in maksimalno pričakovano življenjsko dobo v neustreznih pogojih (Kaznacheev V.P., 1973).

Prilagajanje je nedvomno ena temeljnih lastnosti žive snovi. Prisoten je vsem znanim življenjskim oblikam. Razlikujemo naslednje vrste prilagajanja: biološko, fiziološko, biokemično, psihološko, socialno itd.

Pri razvrščanju adaptacijskih procesov je treba upoštevati naslednje:

1. Okoljski dejavniki (fizikalni, kemični, bakterijski, virusni).

2. Lastnosti organizma (zarodek, otrok, odrasel, spol, nacionalnost.)

3. Narava prilagoditvenih sprememb v različnih organskih sistemih (predvsem živčnem, hormonskem, imunskem sistemu, pa tudi kardiovaskularnem, dihalnem, prebavnem itd.).

4. Stopnja organiziranosti biosistema (vrsta, populacija, organizem, sistem, organ itd.).

Glede na pomen za evolucijo so prilagoditvene spremembe lahko: genotipske, fenotipske.

V jedru genotipsko prilagoditev je v trajnih spremembah dednega materiala (mutacije), ki se lahko prenašajo iz generacije v generacijo in utrdijo z delovanjem naravne selekcije in genetskega odnašanja.

Posledica te vrste prilagoditve je pridobitev novih adaptivnih genotipskih značilnosti.

Spodaj fenotipsko prilagoditev razumemo kot variacijo vrednosti lastnosti, ki je posledica delovanja dejavnikov zunanjega okolja. Ta variacija temelji na "reakcijski normi", ki je genetsko nadzorovana in določa obseg variacije lastnosti v posebne pogoje okolju.

S fiziološkega in patofiziološkega vidika je treba koncepte prilagoditve, norme in patologije podati le zato, da bi utemeljili stališče, da so normološki in patološki procesi različne kvalitativne manifestacije istega procesa - prilagoditve ali prilagoditve. Hkrati pa patologija ni vedno prilagoditvena anomalija, niti ni prilagoditvena norma.

Na podlagi tega so skoraj vse bolezni posledica napak v prilagoditvenih reakcijah na zunanje dražljaje. S tega vidika večina bolezni ( živčne motnje, hipertenzija, razjede želodca in dvanajstnika, nekatere vrste revmatičnih, alergijskih, kardiovaskularnih in ledvičnih bolezni) so bolezni prilagajanja, to pomeni, da so patološki procesi in bolezni le značilnosti prilagoditvenih reakcij.

Po teoriji prilagoditvenih reakcij se lahko glede na moč udarca v telesu razvijejo tri vrste prilagoditvenih reakcij:

– na šibke vplive – trening odziva;

– na udarce srednje jakosti – aktivacijska reakcija;

– na močne, ekstremne vplive – stresna reakcija (po: Selye G.).

Trening reakcija ima tri stopnje: orientacijo, prestrukturiranje, trening. V centralnem živčnem sistemu prevladuje zaščitna inhibicija. V endokrinem sistemu se aktivnost glukokortikoidnih in mineralokortikoidnih hormonov najprej zmerno poveča, nato pa se postopoma poveča izločanje mineralokortikoidov in se normalizira izločanje glukokortikoidov v ozadju zmerno povečane funkcionalne aktivnosti ščitnice in spolnih žlez.

Aktivacijska reakcija ima dve stopnji: primarno aktivacijo in stopnjo vztrajne aktivacije. V centralnem živčnem sistemu prevladuje zmerno, fiziološko vzburjenje. V endokrinem sistemu se poveča izločanje mineralokortikoidov ob normalnem izločanju glukokortikoidov ter poveča funkcionalna aktivnost ščitnice in spolnih žlez. Povečanje aktivnosti endokrinih žlez je bolj izrazito kot med odzivom na trening, vendar nima narave patološke hiperfunkcije. V obeh fazah aktivacijske reakcije se poveča aktivna odpornost proti škodljivim dejavnikom različne narave.

Odziv na trening in aktivacijski odziv sta tisti prilagoditveni reakciji, ki se pojavita med normalnim življenjem telesa. Te reakcije so nespecifične fizioloških procesov, kot tudi stres, je nespecifična osnova patoloških procesov.

Vsaka prilagoditvena reakcija telesa temelji na določenih biokemičnih transformacijah. Nobena vrsta prilagoditve se ne more zgoditi brez pomembnih biokemičnih preureditev.

Biokemijska prilagoditev opravlja naslednje glavne funkcije v celici:

1. Ohranjanje strukturne celovitosti makromolekul (encimov kontraktilnih proteinov, nukleinskih kislin itd.), ko delujejo v določenih pogojih.

2. Zadostna oskrba celice:

a) energetska valuta - ATF;

b) zmanjševanje ekvivalentov, potrebnih za potek biosinteznih procesov;

c) prekurzorji, ki se uporabljajo pri sintezi hranilnih snovi (glikogen, maščobe itd.), nukleinskih kislin in beljakovin.

3. Vzdrževanje sistemov, ki uravnavajo hitrost in smer presnovnih procesov v skladu s potrebami telesa in njihovimi spremembami ob spremembi okoljskih razmer.

Obstajajo tri vrste mehanizmov biokemične prilagoditve:

1. Prilagoditev makromolekularnih komponent celic ali telesnih tekočin:

a) spremenijo se količine (koncentracije) obstoječih vrst makromolekul, kot so encimi;

b) nastanejo nove vrste makromolekul, na primer novi izoencimi, ki nadomestijo makromolekule, ki so bile prej prisotne v celici, vendar niso postale povsem primerne za delovanje v spremenjenih pogojih.

2. Prilagoditev mikrookolja, v katerem delujejo makromolekule. Bistvo tega mehanizma je, da se prilagoditvene spremembe v strukturnih in funkcionalnih lastnostih makromolekul dosežejo s spreminjanjem kvalitativne in kvantitativne sestave okolja, ki obdaja te makromolekule (na primer njegove osmotske koncentracije ali sestave raztopljenih snovi).

3. Prilagoditev na funkcionalni ravni, ko sprememba učinkovitosti makromolekularnih sistemov, zlasti encimov, ni povezana s spremembo števila makromolekul, prisotnih v celici, ali njihovih vrst. Ta vrsta biokemično prilagoditev imenujemo tudi presnovna regulacija. Njegovo bistvo je uravnavanje funkcionalne aktivnosti makromolekul, ki jih je prej sintetizirala celica.

Pri proučevanju vpliva kompleksa dolgotrajnih okoljskih dejavnikov na človeško telo pomembna naloga naredi oceno strategije prilagajanja. Na podlagi poznavanja strategije prilagajanja je mogoče predvideti obnašanje organizma skozi čas, ko pride v stik s spremenljivimi dejavniki okolja.

Pod strategijo prilagajanja razumejo funkcionalno-časovno strukturo tokov informacij, energije, snovi, ki zagotavljajo optimalno raven morfofunkcionalne organizacije biosistemov v neustreznih okoljskih razmerah.

Kriterij, ki je podlaga za identifikacijo različnih prilagoditvenih strategij (vrst odzivov), je čas, potreben za opravljanje submaksimalnega dela. Ta relativna vrednost je vedno obratno sorazmerna z odpornostjo telesa na uničujoče vplive okolja, pod pogojem, da telo opravlja delo submaksimalne intenzivnosti.

Obstajajo tri možnosti za "strategijo" prilagoditvenega vedenja človeškega telesa.

1. Vrsta strategije ( sprinterska strategija): telo ima sposobnost močnih fizioloških reakcij z visoka stopnja zanesljivost kot odziv na pomembna, a kratkoročna nihanja v zunanjem okolju. Vendar pa tak visoka stopnja fiziološke reakcije se lahko ohranijo relativno kratko obdobje. Do dolgotrajnih fizioloških preobremenitev iz zunanji dejavniki, tudi če so povprečne velikosti, so takšni organizmi slabo prilagojeni.

2. Druga vrsta ( strategija tipa "stayer".): telo je manj odporno na kratkotrajna pomembna nihanja v okolju, vendar ima sposobnost vzdržati dolgo časa fiziološke obremenitve srednje jakosti.

3. Večina optimalen tip strategija je vmesni tip, ki zavzema srednji položaj med temi skrajnimi vrstami.

Oblikovanje prilagoditvenih strategij je genetsko pogojeno, vendar se lahko v procesu individualnega življenja, ustreznega izobraževanja in usposabljanja njihove možnosti popravijo. Opozoriti je treba, da imajo lahko različni homeostatski sistemi pri isti osebi različne strategije fiziološke prilagoditve.

Ugotovljeno je bilo, da je pri ljudeh s prevlado strategije prvega tipa ("sprinter") hkratna kombinacija delovnih in obnovitvenih procesov šibko izražena in ti procesi zahtevajo jasnejši ritem (to je časovno razdelitev).

Pri ljudeh s prevladujočo strategijo tipa 2 ("stayer"), nasprotno, rezervne zmogljivosti in stopnja hitre mobilizacije niso visoke, vendar se delovni procesi lažje kombinirajo s procesi okrevanja, kar daje možnost dolgotrajnega delovna obremenitev.

Tako se v severnih zemljepisnih širinah pri ljudeh z variantami "sprinterske" strategije pojavi hitra izčrpanost in oslabljena lipidno-energijska presnova, kar vodi v razvoj kroničnih patoloških procesov. Hkrati so pri ljudeh, ki pripadajo varianti strategije "ostanka", prilagoditvene reakcije na specifične razmere visokih zemljepisnih širin najbolj ustrezne in jim omogočajo, da ostanejo v teh pogojih dolgo časa brez razvoja patoloških procesov.

Da bi ugotovili učinkovitost adaptacijskih procesov, določena merila in metode za diagnosticiranje funkcionalnih stanj telesa.

R. M. Baevsky (1981) je predlagal, da se upošteva pet glavnih meril:

1 – stopnja delovanja fizioloških sistemov;

2 – stopnja napetosti regulativnih mehanizmov;

3 – funkcionalna rezerva;

4 – stopnja kompenzacije;

5 – ravnotežje elementov funkcionalnega sistema.

Krvožilni sistem lahko štejemo za pokazatelj funkcionalnega stanja celotnega organizma. Upoštevane so tri lastnosti cirkulacijskega sistema, s pomočjo katerih je mogoče oceniti prehod iz enega funkcionalnega stanja v drugo. To:

– raven delovanja. To je treba razumeti kot vzdrževanje določenih vrednosti glavnih kazalcev miokardne hemodinamske homeostaze: udarni in minutni volumen, srčni utrip in krvni tlak;

– stopnja napetosti regulativnih mehanizmov, ki ga določajo indikatorji avtonomne homeostaze, na primer stopnja aktivacije simpatičnega oddelka avtonomnega živčnega sistema in stopnja vzbujanja vazomotornega centra.

– funkcionalna rezerva. Za oceno se običajno uporabljajo funkcionalni stresni testi, kot so ortostatski ali obremenitveni testi.

Razvrstitev funkcionalnih stanj pri razvoju prilagoditvenih bolezni (Baevsky R. M., 1980):

1. Stanje zadovoljive prilagoditve okoljskim razmeram. Za to stanje so značilne zadostne funkcionalne sposobnosti telesa, homeostaza se vzdržuje z minimalnim stresom na regulacijske sisteme telesa. Funkcionalna rezerva se ne zmanjša.

2. Stanje napetosti mehanizmov prilagajanja. Funkcionalne sposobnosti telesa niso zmanjšane. Homeostaza se ohranja zaradi določene napetosti regulativnih sistemov. Funkcionalna rezerva se ne zmanjša.

3. Stanje nezadovoljive prilagoditve okoljskim razmeram. Funkcionalnost telesa je zmanjšana. Homeostaza se ohranja zaradi znatne napetosti v regulatornih sistemih ali zaradi vključitve kompenzacijskih mehanizmov. Funkcionalna rezerva se zmanjša.

4. Neuspeh (razčlenitev) mehanizmov prilagajanja. Močan upad funkcionalnost telo. Homeostaza je motena. Funkcionalna rezerva se močno zmanjša.

Disadaptacija in razvoj patoloških stanj potekata postopoma. S stališča biokibernetike je prehod od zdravja k bolezni postopna sprememba metod nadzora. Vsako stanje ustreza svojemu značaju strukturne in funkcionalne organizacije biosistema.

Začetna stopnja mejnega območja med zdravjem in patologijo je stanje funkcionalne napetosti prilagoditvenih mehanizmov. Njegova najbolj značilna lastnost je visoka stopnja delovanja, ki jo zagotavlja intenzivna ali dolgotrajna napetost regulatornih sistemov. Stanje napetosti prilagoditvenih mehanizmov, ki ni zaznano med tradicionalnim kliničnim pregledom, je treba razvrstiti kot prezonološko, to je pred razvojem bolezni.

Kasnejša stopnja mejnega pasu je stanje nezadovoljive prilagoditve. Zanj je značilno zmanjšanje ravni delovanja biosistema, neusklajenost njegovih posameznih elementov ter razvoj utrujenosti in prekomernega dela. Stanje nezadovoljive prilagoditve je aktiven adaptivni proces. Telo se poskuša prilagoditi pogojem obstoja, ki so zanj pretirani, tako da spremeni svojo funkcionalno aktivnost posamezne sisteme in temu primerno napetost regulativnih mehanizmov. Stanje nezadovoljene prilagoditve je mogoče razvrstiti kot premorbidno, saj znatno zmanjšanje funkcionalne rezerve omogoča, da s pomočjo funkcionalnih testov ugotovimo neustrezen odziv telesa, kar kaže na skrito ali začetno patologijo.

S kliničnega vidika se samo neuspeh prilagoditve nanaša na patološka stanja, saj ga spremljajo opazne spremembe tradicionalno merjenih kazalcev: srčnega utripa, utripnega in minutnega volumna, krvnega tlaka itd.

V svojih manifestacijah so prilagoditvene bolezni polimorfne narave in zajemajo različne sisteme telesa. Najpogostejše prilagoditvene bolezni se pojavijo med dolgotrajnim bivanjem ljudi v neugodnih razmerah (gorska bolezen itd.). Zaradi dolgotrajne napetosti regulatornih mehanizmov, pa tudi celičnih mehanizmov, pride do izčrpavanja in izgube najpomembnejših rezerv telesa (Mountain E. P., 1999). Zato se za preprečevanje prilagoditvenih bolezni uporabljajo metode za povečanje učinkovitosti prilagajanja.

Metode za povečanje učinkovitosti prilagajanja je lahko specifična ali nespecifična.

TO nespecifične metode vključujejo: aktivno rekreacijo, kaljenje, povprečje psihične vaje, adaptogeni in terapevtski odmerki različnih zdravilnih dejavnikov, ki lahko povečajo nespecifično odpornost in normalizirajo aktivnost glavnih telesnih sistemov.

Adaptogeni– to so sredstva, ki izvajajo farmakološko regulacijo adaptivnih procesov v telesu. Glede na izvor lahko adaptogene razdelimo v dve skupini: naravne in sintetične. Viri naravnih adaptogenov so kopenske in vodne rastline, živali in mikroorganizmi. Najpomembnejši adaptogeni rastlinskega izvora vključujejo ginseng, Eleutherococcus, Schisandra chinensis, Aralia Manchurian, zamanikha, šipek itd. Pripravki živalskega izvora vključujejo: pantokrin, pridobljen iz jelenovega rogovja; rantarin - iz rogovja severnega jelena, apilak - iz matičnega mlečka. Široko se uporabljajo snovi, izolirane iz različnih mikroorganizmov in kvasovk (prodigiogan, zymosan itd.). Vitamini imajo visoko adaptogeno aktivnost. Številne učinkovite sintetične spojine so pridobljene iz naravnih proizvodov (nafta, premog itd.).

Posebne metode povečanje učinkovitosti prilagajanja temelji na povečanju odpornosti telesa na kateri koli specifični okoljski dejavnik: mraz, hipoksija itd. zdravila, fizioterapevtski postopki, posebno usposabljanje itd. (Mountain E. P., 1999).

Teorija funkcionalnih sistemov

Teorija funkcionalnih sistemov- model, ki opisuje strukturo vedenja; ustvaril P.K.Anokhin.

"Načelo funkcionalnega sistema" je združitev zasebnih mehanizmov telesa v celovit sistem prilagodljivih vedenjskih dejanj, ustvarjanje "integrativne enote".

Obstajata dve vrsti funkcionalnih sistemov:

• Sistemi prve vrste zagotavljajo homeostazo z uporabo notranjih (že obstoječih) virov telesa, ne da bi presegli njegove meje (na primer krvni tlak).
• Sistemi druge vrste ohranjajo homeostazo s spreminjanjem vedenja, interakcijo z zunanjim svetom in podlago različne vrste obnašanje

Faze vedenjskega dejanja:

• Aferentna sinteza Vsako vzbujanje v centralnem živčni sistem obstaja v interakciji z drugimi vzbujenji: možgani analizirajo ta vzbujanja. Sintezo določajo naslednji dejavniki:
  • Sprožilna aferentacija (vzburjenja zaradi pogojnih in brezpogojnih dražljajev)
  • Situacijska aferentacija (navdušenje zaradi poznavanja situacije, ki povzroča refleks in dinamične stereotipe)
  • Spomin (vrstni in individualni)
• Odločanje
  • Oblikovanje akceptorja rezultata akcije (ustvarjanje idealne podobe cilja in njegovo zadrževanje; domnevno na fiziološki ravni predstavlja vzbujanje, ki kroži v obroču internevronov)
  • Eferentna sinteza (oz faza akcijskega programa; integracija somatskega in avtonomnega vzburjenja v en sam vedenjski akt. Dejanje je oblikovano, vendar se ne manifestira navzven)
• Akcija (izvedba vedenjskega programa)
• Ocenjevanje rezultata dejanja

Na tej stopnji je primerjava dejansko izvedenega dejanja z idealno podobo, ustvarjeno na stopnji oblikovanja akceptorja rezultata dejanja (pojavi se povratna aferentacija); Na podlagi rezultatov primerjave se akcija bodisi prilagodi ali prekine.

• Zadovoljitev potrebe (stopnja odobritve odpovedi)

Izbira ciljev in načinov njihovega doseganja so ključni dejavniki, ki uravnavajo vedenje. Po Anokhinu v strukturi vedenjskega dejanja primerjava povratne aferentacije z akceptorjem rezultata dejanja daje pozitivno ali negativno situacijskičustva, ki vplivajo na popravek ali prenehanje dejanj (druga vrsta čustev, voditeljičustva, je povezana z zadovoljstvom ali nezadovoljevanjem potreb na splošno, torej z oblikovanjem cilja). Poleg tega spomini na pozitivna in negativna čustva vplivajo na vedenje.

Na splošno je za vedenjsko dejanje značilna namenskost in aktivna vloga subjekta.

Literatura

• N.N. Danilova, A.L. Krylova Fiziologija višje živčne dejavnosti. - Rostov na Donu: "Feniks", 2005. - Str. 239-251. - 478 str. - (Učbeniki Moskovske državne univerze). - 5000 izvodov. - ISBN 5-222--06746-7

Fundacija Wikimedia. 2010.

Poglejte, kaj je "Teorija funkcionalnih sistemov" v drugih slovarjih:

Teorija funkcionalnih sistemov- koncept organiziranja procesov v celotnem organizmu, ki sodelujejo z okoljem. Razvil P. K. Anokhin. V središču T.f. z. leži zamisel o delovanju organizma, ki dosega prilagoditveni rezultat v interakcijah z okoljem.... ... Enciklopedični slovar psihologije in pedagogike

Teorija funkcionalnih sistemov je model, ki opisuje strukturo vedenja; ustvaril P.K.Anokhin. Teorija funkcionalnih sistemov (diskretna matematika) je del diskretne matematike, ki se ukvarja s proučevanjem funkcij, ki opisujejo delovanje diskretnih ... ... Wikipedia

Ta izraz ima druge pomene, glejte Teorija funkcionalnih sistemov (pomeni). Teorija funkcionalnih sistemov je veja diskretne matematike, ki se ukvarja s proučevanjem funkcij, ki opisujejo delovanje diskretnih pretvornikov. V teoriji... ... Wikipedia

Teorija funkcionalnih sistemov je veja diskretne matematike, ki se ukvarja s proučevanjem funkcij, ki opisujejo delovanje diskretnih pretvornikov. V teoriji funkcionalnih sistemov se upoštevajo naslednji razredi funkcij: Boolove funkcije k-vrednostne funkcije ... ... Wikipedia

teorija funkcionalnih sistemov- koncept organiziranja procesov v celotnem organizmu, ki sodelujejo z okoljem. Razvil P.K. Osnova F.S. je ideja o delovanju organizma kot doseganju prilagoditvenega rezultata v interakciji z okoljem.

TEORIJA FUNKCIONALNIH SISTEMOV- koncept organiziranja procesov v celovitem organizmu, ki sodeluje z okoljem, ki ga je razvil P.K. Anohin. V središču F. s. t. leži zamisel o funkciji kot doseganju prilagoditvenega rezultata organizma v interakciji z okoljem.... Psihomotorika: slovar-priročnik

Komunikacija: raziskovanje funkcionalnih sistemov- Splošna teorija funkcionalnosti, ki jo je oblikoval P.K. sistemov (1968) ena od smer sistematičen pristop do pojavov narave in družbe (L. von Bertalanffy). Po teoriji funk. sistemov, O. proces tvori sistemska arhitektonika psihe... ... Psihologija komuniciranja. enciklopedični slovar

teorija funkcionalnih sistemov- koncept organiziranja procesov v celovitem organizmu v interakciji z okoljem. Razvil P.K. Temelji na ideji delovanja organizma, ki dosega prilagoditveni rezultat v interakcijah z okoljem. Tolmačenje..... Velika psihološka enciklopedija

TEORIJA SISTEMOV- (TEORIJA SISTEMOV) V petdesetih in šestdesetih letih 20. stoletja. sistemska teorija je bila prevladujoča paradigma v sociologiji; povezana je bila predvsem s skupino družbenih teoretikov, ki so se na univerzi Harvard združili okoli T. Parsonsa. Izvori...... Sociološki slovar

Victor Vasnetsov. Vitez na razpotju. 1878 Teorija odločanja je študijsko področje, ki vključuje koncepte in metode matematike, statistike ... Wikipedia

knjige

• Razvoj terminologije in diagramov funkcionalnih sistemov v znanstveni šoli P. K. Anohin, K. V. Sudakov, I. A. Kuzichev, A. B. Nikolaev. Avtorji so prevzeli zelo pomembno in mukotrpno delo - pokazati bralcem dinamiko razvoja splošnih predstav o funkcionalnih sistemih telesa in teoriji funkcionalnih sistemov, ...

FS je morfo-fiziološka osnova HMF kot niza vseh procesov, ki potekajo v različne sisteme, ki zagotavljajo delovanje HMF (aferentne in eferentne komponente).

Preučevanje fiziološke strukture vedenjskega dejanja je P.K. Anokhin je prišel do zaključka, da je treba razlikovati med zasebnimi integracijskimi mehanizmi, ko ti zasebni mehanizmi vstopijo v kompleksno usklajeno interakcijo drug z drugim. Glavne določbe teorije funkcionalnega sistema je oblikoval P. K. Anokhin že leta 1935. Teorija funkcionalnih sistemov, ki jo je predlagal P. K. Anokhin, postavlja bistveno nov pristop k fiziološkim pojavom. Spreminja tradicionalno “organsko” razmišljanje in odpira sliko o celostnih integrativnih funkcijah telesa. Izhaja iz teorije pogojni refleksi I.P. Pavlova je bila teorija funkcionalnih sistemov njen ustvarjalni razvoj. Hkrati pa je v procesu razvoja same teorije funkcionalnih sistemov presegla okvire klasične refleksne teorije in se oblikovala v neodvisen princip organizacija fizioloških funkcij. Funkcionalni sistemi imajo ciklično dinamično organizacijo, ki se razlikuje od refleksnega loka, katerega vse dejavnosti sestavnih komponent so usmerjene v zagotavljanje različnih prilagoditvenih rezultatov, koristnih za telo in njegovo interakcijo z okoljem in lastno vrsto.

Najbolj temeljno stališče teorije je, da so sistemi lahko zelo različni po vrsti problemov, ki jih rešujejo, in po kompleksnosti teh problemov, vendar arhitektura sistemov ostaja enaka. To pomeni, da imajo različni funkcionalni sistemi - od sistema termoregulacije do sistema političnega nadzora - podobno zgradbo. Glavne komponente katerega koli funkcionalnega sistema so naslednje:

Aferentna sinteza;

odločanje;

Model rezultatov akcije (akceptor akcije) in akcijski program;

Dejanje in njegov rezultat;

Povratne informacije.

Aferentna sinteza je posplošitev informacijskih tokov, ki prihajajo od zunaj in od zunaj. Podkomponente aferentne sinteze so dominantna motivacija, situacijska aferentacija, sprožilna aferentacija in spomin. Funkcija dominantne motivacije je zagotavljanje splošne motivacijske aktivacije. "Osnovni vzrok" vsakega dejanja je potreba, motivacija. Prehranjena žival ne bo mrzlično iskala hrane; oseba brez ambicij se malo ukvarja z željo po napredovanju po karierni lestvici. Funkcija situacijske aferentacije je zagotoviti splošno pripravljenost za ukrepanje. Takoj, ko se v okolju pojavi nekaj, kar lahko zadovolji naše potrebe, se sproži sprožilni aferentacijski mehanizem. Sprožilna aferentacija sproži vedenje. Tako se na podlagi interakcije motivacijskih, vzburjenih okoljskih in spominskih mehanizmov oblikuje tako imenovana integracija oziroma pripravljenost na določeno vedenje. Da pa se lahko spremeni v ciljno usmerjeno vedenje, je potrebna izpostavljenost sprožilnim dražljajem. Sprožilna aferentacija je zadnja komponenta aferentne sinteze.

Procesi aferentne sinteze, ki zajemajo motivacijsko vzburjenje, sprožilno in okoljsko aferentacijo ter spominski aparat, se izvajajo s posebnim modulacijskim mehanizmom, ki zagotavlja potreben ton možganske skorje in drugih možganskih struktur. Ta mehanizem uravnava in razporeja aktivirajoče in deaktivirajoče vplive, ki izhajajo iz limbičnega in retikularnega sistema možganov. Vedenjski izraz povečanja stopnje aktivacije v centralnem živčnem sistemu, ki ga ustvarja ta mehanizem, je pojav orientacijskih raziskovalnih reakcij in iskalne aktivnosti živali.

Zaključek faze aferentne sinteze spremlja prehod v fazo odločanja, ki določa vrsto in smer vedenja. Stopnja odločanja se uresničuje v posebni in zelo pomembni fazi vedenjskega akta - oblikovanju akceptorskega aparata za rezultate delovanja. To je naprava, ki programira rezultate prihodnjih dogodkov. Posodablja prirojeni in individualni spomin živali in ljudi v zvezi z lastnostmi zunanjih predmetov, ki lahko zadovoljijo nastajajoče potrebe, kot tudi metode delovanja, katerih cilj je doseči ali se izogniti ciljnemu predmetu. Pogosto je ta naprava programirana s celotno potjo iskanja ustreznih dražljajev v zunanjem okolju. Predpostavlja se, da akceptor rezultatov delovanja predstavlja mreža internevronov, ki jih pokriva obročna interakcija. Vzbujanje, ko je enkrat v tej mreži, še dolgo kroži v njej. Zahvaljujoč temu mehanizmu se doseže dolgoročno ohranjanje cilja kot glavnega regulatorja vedenja.

Naslednja faza je dejanska izvedba vedenjskega programa. Eferentno vzbujanje doseže aktuatorje in dejanje se izvede.

Zahvaljujoč aparatu sprejemnika rezultatov delovanja, v katerem so programirani cilj in metode vedenja, ima telo možnost, da jih primerja z vhodnimi aferentnimi informacijami o rezultatih in parametrih dejanja, ki se izvaja, tj. z obratno aferentacijo. Rezultati primerjave določajo nadaljnjo konstrukcijo vedenja, bodisi se popravi ali ustavi, kot v primeru doseganja končnega rezultata.

Posledično, če se signaliziranje končanega dejanja v celoti ujema s pripravljenimi informacijami, vsebovanimi v akceptorju dejanj, se iskanje konča. Ustrezna potreba je zadovoljena.

• < Назад
• Naprej >

Slika prikazuje diagram funkcionalni diagram po Anohinu.

Funkcionalni sistem je kombinacija elementov različne anatomske lokalizacije, ki medsebojno delujejo, da dosežejo prilagodljiv rezultat.
Prilagodljivi rezultat je sistemski faktor FS. Doseči rezultat pomeni spremeniti odnos med organizmom in okoljem v smeri, ki je za organizem koristna.
Obstajajo funkcionalni sistemi prve in druge vrste.
Funkcionalni sistem prve vrste- funkcionalni sistem, ki zagotavlja konstantnost parametrov notranjega okolja s sistemom samoregulacije, katerega dejanja ne presegajo meja samega organizma. Dve glavni konstanti homeostaze sta osmotski tlak in pH krvi. Prvi tip funkcionalnega sistema samodejno kompenzira nihanja krvnega tlaka, telesne temperature in drugih parametrov.
Funkcionalni sistem druge vrste z uporabo zunanje povezave samoregulacije; zagotavljanje prilagoditvenega učinka s komunikacijo z zunanjim svetom zunaj telesa in spremembo vedenja.
Funkcionalni sistemi imajo različne specializacije. Nekateri izvajajo dihanje, drugi so odgovorni za gibanje, tretji za prehrano itd. FS lahko pripadajo različnim hierarhičnim ravnem in imajo različne stopnje kompleksnosti.
Funkcionalni sistemi razlikujejo po stopnji plastičnosti, tj. z zmožnostjo spreminjanja njegovih sestavnih delov. Če je vedenjsko dejanje sestavljeno pretežno iz prirojenih struktur (brezpogojni refleksi, na primer dihanje), bo plastičnost nizka in obratno
Glavne komponente:
Glavne komponente so shematično prikazane na sliki
1. Aferentna sinteza. Naloga te stopnje je zbrati potrebne informacije o različnih parametrih zunanjega okolja, izbrati glavne izmed različnih dražljajev in začrtati cilj. AF je vedno individualen. Na AF vplivajo 3 komponente: motivacija, situacijska aferentacija (informacije o okolju) in spomin.
2. Odločanje
3. Sprejemnik rezultatov akcije. Model ali slika pričakovanega rezultata.
4. Povratna aferentacija. Proces popravka, ki temelji na tem, kar možgani prejmejo od zunaj o rezultatih dejavnosti, ki se izvaja.
Pomen za psihofiziologijo: FS se obravnava kot enota integrativne dejavnosti telesa.
Luria je verjel, da uvedba teorije funkcionalnih sistemov omogoča nov pristop k reševanju številnih problemov v organizaciji fizioloških temeljev vedenja in psihe.
Zahvaljujoč teoriji FS:
- poenostavljeno razumevanje dražljaja kot edinega povzročitelja vedenja so nadomestile kompleksnejše predstave o dejavnikih, ki določajo vedenje, vključno z modeli zahtevane prihodnosti ali podobo pričakovanega rezultata;
- oblikovana je bila ideja o vlogi "povratne aferentacije" in njenem pomenu za prihodnja usoda dejanje, ki se izvaja, slednje radikalno spremeni sliko in pokaže, da je vse nadaljnje vedenje odvisno od uspešnosti izvedenega dejanja;
- uvedena je bila ideja o novem funkcionalnem aparatu, ki primerja začetno sliko pričakovanega rezultata z učinkom resničnega dejanja - "sprejemnika" rezultatov dejanja.

Veliko raziskav na področju umetne inteligence se sooča s problemom trenutnega pomanjkanja kakršne koli močne teorije o zavesti in možganski aktivnosti. Pravzaprav imamo precej omejeno znanje o tem, kako se možgani učijo in dosegajo prilagoditvene rezultate. Vendar pa na ta trenutek Opazen je porast medsebojnega vpliva področja umetne inteligence in nevrobiologije. Na podlagi rezultatov matematičnega modeliranja možganske aktivnosti so postavljeni novi cilji za eksperimente na področju nevrobiologije in psihofiziologije, eksperimentalni podatki biologov pa v veliki meri vplivajo na vektor razvoja AI.

Na podlagi zgoraj navedenega postane jasno, da prihodnji uspešen razvoj bionične umetne inteligence zahteva tesno sodelovanje med matematiki in nevroznanstveniki, ki bo na koncu plodno za obe področji. Za to je še posebej potrebno preučiti sodobne dosežke teoretične nevrobiologije.

Trenutno so na področju teoretične nevrobiologije tri najbolj razvite in deloma eksperimentalno preizkušene teorije strukture zavesti: teorija funkcionalnih sistemov P.K. Anokhina, teorijo selekcije nevronskih skupin (nevrodarvinizem) Geralda Edelmana in teorijo globalnih informacijskih prostorov Jean-Pierra Changea (prvotno oblikovan Bernard Baars). Preostale teorije so bodisi modifikacije omenjenih bodisi niso potrjene z nobenimi eksperimentalnimi podatki. Ta članek bo obravnaval prvo od teh teorij - Teorije funkcionalnih sistemov P.K. Anokhina.

Paradigme reaktivnosti in aktivnosti

Najprej je treba povedati, da jih lahko ob vsej raznolikosti teorij in pristopov, ki se uporabljajo v psihologiji, psihofiziologiji in nevroznanosti, razdelimo v dve skupini. V prvi skupini se reaktivnost obravnava kot glavno metodološko načelo, ki določa pristop k preučevanju vzorcev možganske organizacije vedenja in dejavnosti, v drugi - aktivnost (slika 1).

riž. 1. Dve paradigmi nevrofiziologije - reaktivnost in aktivnost

V skladu s paradigmo reaktivnosti dražljaju sledi reakcija - vedenjska pri posamezniku, impulz pri nevronu. V slednjem primeru se impulz presinaptičnega nevrona obravnava kot dražljaj.

V skladu s paradigmo aktivnosti se dejanje konča z doseganjem rezultata in njegovim vrednotenjem. Diagram vključuje model prihodnjega rezultata: za osebo, na primer, stik s ciljnim predmetom.

V skladu s pristopom reaktivnosti povzročitelj ne bi smel biti aktiven v odsotnosti dražljajev. Nasprotno, pri uporabi paradigme dejavnosti lahko dopustimo primer, ko agent ni prejel nobenega dražljaja iz zunanjega okolja, vendar bi po agentovih pričakovanjih moral priti. V tem primeru bo agent deloval in se naučil odpravljati neusklajenost, kar se ne bi moglo zgoditi v primeru najenostavnejšega brezpogojnega odziva agenta na dražljaj iz zunanjega okolja.

Teorija funkcionalnih sistemov

V teoriji funkcionalnih sistemov determinanta vedenja ni pretekli dogodek glede na vedenje – dražljaj, temveč prihodnost – rezultat. Funkcionalni sistem obstaja dinamično razvijajoč se široko porazdeljen sistem heterogenih fizioloških formacij, katerih vsi deli prispevajo k doseganju določenega koristnega rezultata. Vodilni pomen rezultata in modela prihodnosti, ki so ga ustvarili možgani, nam omogoča, da ne govorimo o reakciji na dražljaje iz zunanjega okolja, temveč o popolnem postavljanju ciljev.

riž. 2. Splošna arhitektura funkcionalnega sistema
(OA – situacijska aferentacija, PA – sprožilna aferentacija)

Arhitektura funkcionalnega sistema je prikazana na sl. 2. Diagram prikazuje zaporedje dejanj pri izvajanju enega funkcionalnega sistema. Najprej pride do aferentne sinteze, ki kopiči signale iz zunanjega okolja, spomin in motivacijo subjekta. Na podlagi aferentne sinteze se sprejme odločitev, na podlagi katere se oblikuje program delovanja in akceptor rezultata delovanja - napoved učinkovitosti izvedenega ukrepa. Po tem se dejanje izvede neposredno in vzamejo se fizični parametri rezultata. Eden najpomembnejših delov te arhitekture je povratna aferentacija – povratna informacija, ki vam omogoča presojo uspeha določene akcije. To subjektu neposredno omogoča učenje, saj je s primerjavo fizikalnih parametrov dobljenega rezultata in napovedanega rezultata mogoče oceniti učinkovitost ciljno usmerjenega vedenja. Poleg tega je treba opozoriti, da na izbiro enega ali drugega dejanja vplivajo številni dejavniki, katerih celota se obdeluje v procesu aferentne sinteze.

Takšni funkcionalni sistemi se razvijajo v procesu evolucija in vseživljenjsko učenje. Če posplošimo, je celoten namen evolucije razvoj funkcionalnih sistemov, ki bodo dali najboljši prilagoditveni učinek. Funkcionalni sistemi, ki jih je razvila evolucija, se razvijejo že pred rojstvom, ko ni neposrednega stika z okoljem, in zagotavljajo primarni repertoar. Prav to dejstvo kaže na evolucijsko naravo teh pojavov. Takšni postopki so splošno znani kot primarna sistemogeneza .

Sistemsko evolucijska teorija, ki jo je razvil V.B. Shvyrkov. na podlagi teorije funkcionalnih sistemov je celo zavračala koncept "sprožilnega dražljaja" in obravnavala vedenjsko dejanje ne izolirano, temveč kot komponento vedenjskega kontinuuma: zaporedje vedenjskih dejanj, ki jih posameznik izvaja skozi vse življenje ( Slika 3). Naslednje dejanje v kontinuumu se izvede po doseganju in ovrednotenju rezultata prejšnjega dejanja. Takšna presoja je nujen del procesov organiziranja naslednjega dejanja, ki jih tako lahko obravnavamo kot transformacijske ali procese prehoda iz enega dejanja v drugega.

riž. 3. Vedenjsko-časovni kontinuum

Iz vsega navedenega izhaja, da mora imeti posameznik in celo posamezen nevron sposobnost razvijanja podobe rezultata dejanja in sposobnost ocenjevanja učinkovitosti svojega vedenja. Ko so ti pogoji izpolnjeni, lahko vedenje z gotovostjo imenujemo ciljno usmerjeno.

Vendar se procesi sistemogeneze v možganih ne dogajajo samo med razvojem (primarna sistemogeneza), temveč tudi med življenjem subjekta. Sistemogeneza– je oblikovanje novih sistemov v procesu učenja. V okviru sistemsko-selektivnega koncepta se učenje - oblikovanje novega sistema - obravnava kot oblikovanje novega elementa posameznikove izkušnje v učnem procesu. Nastajanje novih funkcionalnih sistemov med učenjem temelji na izbiri nevronov iz »rezerve« (predvidoma nizko aktivnih ali »tihih« celic). Te nevrone lahko imenujemo predspecializirane celice.

Izbor nevronov je odvisen od njihovih individualnih lastnosti, tj. o značilnostih njihovih presnovnih »potreb«. Izbrane celice postanejo specializirane glede na novonastali sistem - sistemsko specializirane. Ta specializacija nevronov glede na novo nastale sisteme je stalna. torej nov sistem se izkaže kot "dodatek" k predhodno oblikovanim, "plasti" na njih. Ta proces se imenuje sekundarna sistemogeneza .

Naslednje določbe sistemske evolucijske teorije:
o prisotnosti v možganih živali različni tipi veliko število "tihih" celic;
o povečanju števila aktivnih celic med treningom;
da novonastale nevronske specializacije ostanejo konstantne
da se med učenjem novačijo novi nevroni, namesto da se prešolajo stari,
so skladni s podatki, pridobljenimi pri delu številnih laboratorijev.

Ločeno bi rad opozoril, da glede na sodobne ideje psihofiziologijo in sistemsko-evolucijsko teorijo število in sestavo posameznikovih funkcionalnih sistemov določajo tako procesi evolucijskega prilagajanja, ki se odražajo v genomu, kot posameznikovo vseživljenjsko učenje.

Teorija funkcionalnih sistemov je bila uspešno raziskana s simulacijskim modeliranjem in na njeni podlagi so zgrajeni različni modeli za upravljanje prilagodljivega vedenja.

Namesto zaključka

Teorija funkcionalnih sistemov je nekoč prva uvedla koncept ciljno usmerjenega vedenja s primerjavo napovedi rezultata z njegovimi dejanskimi parametri ter učenje kot način odpravljanja neskladja med organizmom in okoljem. Številne določbe te teorije zdaj zahtevajo znatno revizijo in prilagoditev ob upoštevanju novih eksperimentalnih podatkov. Vendar pa je trenutno ta teorija ena najbolj razvitih in biološko ustreznih.

Še enkrat želim poudariti, da je z mojega vidika nadaljnji razvoj področja umetne inteligence nemogoč brez tesnega sodelovanja z nevroznanstveniki, brez gradnje novih modelov, ki temeljijo na močnih teorijah.

Bibliografija

. Aleksandrov Yu.I. "Uvod v sistemsko psihofiziologijo." // Psihologija XXI stoletja. M.: Per Se, str. 39-85 (2003).
. Aleksandrov Yu.I., Anokhin K.V. in drugi. Obdelava signala. Plastika. Modeliranje: temeljni vodnik. Tjumen: Založba državne univerze v Tjumenu (2008).
. Anohin P.K. Eseji o fiziologiji funkcionalnih sistemov. M.: Medicina (1975).
. Anohin P.K. "Ideje in dejstva v razvoju teorije funkcionalnih sistemov." // Psihološki vestnik. Zvezek 5, strani 107-118 (1984).
. Anohin P.K. "Sistemogeneza kot splošni vzorec evolucijskega procesa." // Bilten za eksperimentalno biologijo in medicino. št. 8, letnik 26 (1948).
. Shvyrkov V.B. Uvod v objektivno psihologijo. Nevronski temelji psihe. M.: Inštitut za psihologijo RAS (1995).
. Aleksandrov Yu.I. Psihofiziologija: učbenik za univerze. 2. izd. Sankt Peterburg: Peter (2003).
. Aleksandrov Yu.I. "Učenje in spomin: sistemska perspektiva." // Druga Simonova branja. M.: Založba. RAS, str. 3-51 (2004).
. Teorija sistemogeneze. Spodaj. izd. K.V. Sudakova. M.: Horizont (1997).
. Jog M.S., Kubota K., Connolly C.I., Hillegaart V., Graybiel A.M. "Gradnja nevronskih predstavitev navad." // Znanost. vol. 286, str. 1745-1749 (1999).
. Red"ko V.G., Anokhin K.V., Burtsev M.S., Manolov A.I., Mosalov O.P., Nepomnyashchikh V.A., Prokhorov D.V. "Projekt "Animat Brain": Oblikovanje sistema za nadzor živali na podlagi teorije funkcionalnih sistemov" // Predvidevajoče vedenje v prilagodljivem učenju Sistemi LNAI 4520, str. 94-107 (2007).
. Red"ko V.G., Prokhorov D.V., Burtsev M.S. "Teorija funkcionalnih sistemov, prilagodljivi kritiki in nevronske mreže" // Zbornik IJCNN 2004. Str. 1787-1792 (2004).