Системная организация адаптации организма к дополнительному респираторному сопротивлению

Размещено на http://www.allbest.ru/

Системная организация адаптации организма к дополнительному респираторному сопротивлению

Ю.Ю. Бяловский Профессор кафедры патофизиологии, д.м.н., профессор, Рязанский государственный медицинский университет имени акад. И.П. Павлова, Россия, г. Рязань

С.В. Булатецкий Профессор кафедры уголовного процесса и криминалистики, д.м.н., Рязанский филиал Московского университета МВД России имени В.Я. Кикотя, Россия, г. Рязань

Аннотация

В статье с позиций теории функциональных систем рассматривается системная организация адаптации организма человека при увеличении резистивной нагрузки на систему внешнего дыхания.

Ключевые слова: адаптация, дополнительное респираторное сопротивление, дыхание, резистивные нагрузки, системная организация функций, функциональная система.

Для современной медицины, как и для науки в целом, характерен системный подход к познанию сути различных явлений, в том числе и к раскрытию функций человеческого организма. Системная организация функций предполагает применение положений системного подхода к явлениям жизнедеятельности, а системный подход направлен на изучение целостности и механизмов ее управления [5, 13]. В качестве ведущих принципов системного подхода выделяют следующие: 1) принцип целостного рассмотрения биологических объектов; 2) системе присуще свойство эмерджентности, т.е. она обладает свойством или свойствами, которые отсутствуют у ее частей; 3) целостность системы реализуется из понятия связи; 4) специфическим свойством систем, особенно биологических, является иерархическое их строение [5, 15]. В качестве наиболее разработанной системной парадигмы в области медико-биологических дисциплин, следует считать концепцию функциональных систем П.К. Анохина (1935-1974).

П.К. Анохин [3] определял функциональную систему (ФуС) как «… комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов на получение фокусированного полезного результата». Краеугольным камнем в системной организации функций, по мнению П.К. Анохина, служил полезный приспособительный результат, который рассматривался как ведущий системообразующий фактор. К.В. Судаков исходит из того, что результаты деятельности различных функциональных систем являются критериями их объективного существования, т.е. результат - это объективное событие реальной действительности [15]. Биологической основой, детерминирующей состав событий полезного результата, признана степень удовлетворения ведущих потребностей. Под потребностью понималось «большее или меньшее отклонение показателей организма от уровня, обеспечивающего нормальную жизнедеятельность» [15, 16]. Адаптивная деятельность человека связана с удовлетворением весьма широкого диапазона потребностей [14], часть которых детерминирована генетически (биологические первичные потребности), другая же формируется в процессе индивидуального развития на базе генетических предпосылок под влиянием социального окружения (социально обусловленные потребности), динамизм которых приводит к постоянному возникновению новых целей. респираторный резистивный дыхание

Рассмотрим организацию функциональной системы, обеспечивающей удовлетворение гомеостатических - дыхательных (ФуС оптимизации газового состава организма) потребностей. Полезным приспособительным результатом представленной ФуС являлось определенное (оптимальное) соотношение концентрации кислорода и углекислого газа во внутренней среде организма. В случае нарушения этого соотношения (сдвига мультипараметрической константы) возбуждаются хеморецепторы кровеносных сосудов и тканей и по каналам обратной афферентации возбуждение передается в нервный центр. После обработки поступившей информации центр подает команды на исполнительные органы с целью откорректировать газовый состав внутренней среды. Число исполнительных механизмов, обеспечивающих полезный результат, представлялось П.К. Анохину довольно значительным (механизмы внешнего дыхания, кровообращения, крови, выделения и др.). Развивая выдвинутый П.К. Анохиным [1] принцип иерархической организации ФуС, К.В. Судаков [16] предположил, что интегральный результат любой адаптивной деятельности может быть достигнут деятельностью избирательно вовлеченных субсистем поведенческого и гомеостатического уровней.

Для обеспечения полезного приспособительного результата, ФуС оптимизации газового состава организма включает внутреннее и внешнее звенья саморегуляции. Внутреннее звено саморегуляции осуществляется за счет многочисленных внутренних, генетически детерминированных вегетативных механизмов. Сюда относятся механизмы кровообращения (ЧСС, ударный объем сердца, скорость кровотока), механизмы системы крови (буферные свойства крови, количество гемоглобина, кислородная емкость крови, количество эритроцитов, сродство гемоглобина к кислороду, эритропоэз) [10], механизмы выделения (выделительная функция почек, потоотделение, выделение в ЖКТ). Внешнее звено связано с взаимодействием организма с внешней средой. Это механизмы, обеспечивающие потребление кислорода из окружающего воздуха и выделение в окружающую среду двуокиси углерода. Сюда же относится и поведенческое звено саморегуляции, которое проявляется, как правило, только в экстремальных условиях жизнедеятельности, связанных с уменьшением содержания кислорода или накоплением углекислоты в окружающей среде. В момент включения резистивной нагрузки немедленно вступают в действие адаптивные реакции, направленные на сохранение объема альвеолярной вентиляции, соответствующего интенсивности метаболизма, т.е. активируются исполнительные механизмы ФуС поддержания оптимального газового состава крови [2, 19, 20] или механизмы дыхательного гомеостата [7, 17]. Результат деятельности данной ФуС является многопараметренным. Он включает тканевое напряжение кислорода (рО2) и двуокиси углерода (рСО2). С данными показателями тесно связан показатель кислотности тканей (рН). Существенно, что все эти три показателя регулируются взаимосвязано - принцип мультипараметрического взаимодействия физиологических функций в организме [18, 19, 21]. Исходя из этого принципа, ФуС оптимизации газового состава направлена своей деятельностью не на один конечный показатель, а постоянно определяет динамическое оптимальное перераспределение газовых показателей рО2, рСО2 и рН в организме. Таким образом, деятельность ФуС оптимизации газового состава обеспечивает сохранение газового гомеостаза при разных условиях существования организма.

Какие ведущие потребности человека призвана удовлетворить адаптация к дополнительному респираторному сопротивлению (ДРС)? Проведенные исследования с применением диагностической системы для изучения внешнего дыхания в условиях действия респираторных резистивных нагрузок [9] с последующим анализом актуальных потребностей человека, находящегося на разных стадиях адаптации к ДРС [11], показали, что срочная адаптация к резистивным нагрузкам характеризовалась жесткостью параметров достигаемого результата: обеспечение социально детерминированных потребностей (потребность в достижениях, удовлетворение материальных и моральных потребностей) при максимальном сохранении газового гомеостаза и кислотно-щелочного состояния крови. Такой результат адаптации достигался высокой напряженностью работы эффекторов, по существу в рамках механизмов стресс-реакции. Не случайно, но уже на этом этапе адаптации по ряду критериев (поведенческих, психологических, психофизиологических, физиологических) выделяются индивидуальные поведенческие тактики адаптации (типа «преодоления» и «избегания») [4]. Как было показано в работе, основной эффект подобных тактик состоял в уменьшении адаптационного напряжения за счет привлечения ряда защитных механизмов.

Долговременная адаптация к резистивным нагрузкам сопровождалась изменением потребностно-мотивационной сферы испытуемых, что проявлялось прежде всего уменьшением потребности в безусловном поддержании постоянства газовой среды, т.е. у адаптированных лиц наблюдалось расширение диапазона газовых показателей в крови и легких (гипоксически-гиперкапнические сдвиги). Это существенно снижало напряженность работы системных механизмов адаптации к резистивным нагрузкам. Одновременно, в ходе долговременной адаптации актуализировалась другая потребность - потребность функциональной минимизации, прежде всего за счет уменьшения работы дыхания. Данная потребность удовлетворялась работой многочисленных системных механизмов, и, в итоге, обеспечивала существенное снижение напряженности адаптации.

Таким образом, итогом (результатом) долговременной адаптации к резистивным нагрузкам, можно считать установление оптимального соотношения между параметрами социально детерминированной деятельности (удовлетворение социальной потребности) и показателями функционального состояния индивида (малонапряженная работа эффекторов организма). Этот вывод дал возможность целенаправленного поиска способов и средств, повышающих адаптивные возможности человека, вынужденного работать в условиях ДРС [6, 8, 12, 17].

Следует отметить, что предложенная концепция системной организации адаптации к ДРС не исключает возможного расширения круга механизмов приспособления, особенно в ряду неспецифических адаптационных реакций.

Литература

1. Анохин, П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса / П.К. Анохин. М., 1968. 547 с.

2. Анохин, П.К. Внутреннее торможение как проблема физиологии / П.К. Анохин. М., 1958. 472 с.

3. Анохин, П.К. Очерки по физиологии функциональных систем / П.К. Анохин. М., 1975. 447 с.

4. Белов, А.Ф. Психофизиологические характеристики индивидуальных поведенческих тактик адаптации к увеличенному сопротивлению дыханию / А.Ф. Белов, Ю.Ю. Бяловский // Физиология человека. 1997. Т. 23. № 6. С. 83-91.

5. Белов, А.Ф. Системный подход в изучении подкрепления как системообразующего фактора в формировании целенаправленного поведения животных // Актовая речь. Рязань, 1989. 48 с.

6. Булатецкий, С.В. Физиологические механизмы успешности профессиональной подготовки курсантов образовательных учреждений МВД России: автореф. дис. ... докт. мед. наук. Рязань, 2008. 48 с.

7. Бутейко, К.П. Гомеостат дыхания: свойства и патология / К.П. Бутейко // В кн.: Гомеостатика живых, технических, социальных и экологических систем. Новосибирск, 1990. С. 225-229.

8. Бяловский, Ю.Ю. Неспецифические адаптационные механизмы в оптимизации тренирующих и реабилитационных мероприятий // Ю.Ю. Бяловский, С.В. Булатецкий, В.Н. Абросимов. Рязань, 2006. 384 с.

9. Бяловский, Ю.Ю. Пневматический дозатор внешнего сопротивления дыханию / Ю.Ю. Бяловский, В.Н. Абросимов // Описание изобретения к патенту Российской Федерации № 2071790; зарег. 20.01.97. 4 с.

10. Бяловский, Ю.Ю. Реакции системы гомеостаза на дополнительное респираторное сопротивление / Ю.Ю. Бяловский, В.Н. Морозов // Физиология человека. 1998. Т. 24. № 5. С. 40-43.

11. Бяловский, Ю.Ю. Системная организация адаптивной деятельности в условиях дополнительного респираторного сопротивления: автореф. дис. … докт. мед. наук. Рязань, 1996. 46 с.

12. Бяловский, Ю.Ю. Условный дыхательный рефлекс на увеличенное сопротивление дыханию как экспериментальная модель адаптивной деятельности / Ю.Ю. Бяловский // Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова. 2012. № 2. С. 75-84.

13. Воложин, А.И. Адаптация и компенсация - универсальный биологический механизм приспособления / А.И. Воложин, Ю.К. Субботин. М., 1987. 176 с.

14. Симонов, П.В. Эмоциональный мозг / П.В. Симонов. М., 1981. 215 с.

15. Судаков, К.В. Общая теория функциональных систем / К.В. Судаков. М., 1984. 224 с.

16. Судаков, К.В. Функциональные системы организма / К.В. Судаков. М., 1987. 432 с.

17. Урюмцев, Д.Ю. Функциональная организация системы внешнего дыхания при слабом дополнительном респираторном сопротивлении: автореф. дис. ... канд. мед. наук. Новосибирск, 2016. 20 с.

18. Шидловский, В.А. Современные теоретические представления о гомеостазе / В.А. Шидловский // В кн.: Итоги науки и техники. Сер. Физиология человека и животных. М., 1982. № 2. С. 47-52.

19. Юматов, Е.А. Многосвязное регулирование дыхательных и гемодинамических показателей / Е.А. Юматов // Вопросы кибернетики. Вып. 37. Системный анализ вегетативных функций. М., 1978. С. 98-105.

20. Юматов, Е.А. Роль дыхательных показателей в регуляции частоты и амплитуды дыхания / Е.А. Юматов // 12 съезд Всесоюзного физиологического общества Тбилиси: Материалы съезда. 1975. Т. 1. С. 129

21. Юматов, Е.А. Центральные нейрохимические механизмы устойчивости к эмоциональному стрессу: автореф. дис. ... докт. мед. наук. М., 1986. 38 с.

Размещено на Allbest.ru