Характеристика адаптации

Тем не менее далее авторами постулируется, что «первым результатом деятельности управляющих структур является активизация специфических гомеостатических реакций» [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983]. В доступной нам литературе мы не нашли ни малейшего основания даже для предположения о наличии такой приоритетной гетерохронности специфических реакций в первичных ответах организма на специфические и неспецифические качества единого действующего фактора. В основе ошибочности фактически высказанного мнения авторов [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983] о преимущественной гетерохронии включения специфических (по отношению к неспецифическим) реакций организма в ответ на действие какого-либо фактора лежат, скорее всего, их представления: 1) об изолированности друг от друга этих процессов и 2) о существовании единственно возможной неспецифической адаптационной реакции - стресс. Это подтверждается и представленным ими мнением о том, что «при невысокой силе раздражителей и изменений внешней и внутренней среды, а также при наличии заранее выработанной адаптации к данному конкретному воздействию адаптационная деятельность ограничивается специфическими гомеостатическими реакциями» [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983]. Вместе с этой фразой на свет появляется гипотеза о возможности течения «специфического» адаптационного процесса и без участия того, что H. Selye (1936, 1952, 1960); Ф. З. Меерсон (1981), Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова (1988), В. Н. Платонов (1988) и другие называют общим адаптационным синдромом, а это уже противоречит в том числе и положениям теории адаптации, проповедуемым этими авторами (см. выше). И сегодня отдельными авторами [В. А. Геселевич, 1997 - со ссылками на Р. М. Баевского, 1979, 1989 и В. П. Казначеева, 1981] допускается возможность раздельного (неспецифического и специфического) реагирования организма на средовые воздействия. Однако следует заметить, что, несмотря на явно высказанный мною скепсис по поводу вышеприведенного мнения А. А. Виру с соавт. (1983), ответ на вопрос относительно реакций организма на допороговые по силе раздражители сегодня не может быть однозначным. В главе IV я постараюсь рассмотреть некоторые варианты реакций организма на допороговые воздействия прежде всего с точки зрения теории функциональных систем [П. К. Анохин, 1935, 1958, 1968, 1975, 1980 и др.].

Тем не менее в анализируемой работе [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983] неспецифические адаптационные изменения предлагается «рассматривать как важную часть процесса адаптации», которую авторы предложили обозначить термином «механизм общей адаптации». Далее ими же предполагается, что именно активация «механизма общей адаптации» и является основным признаком состояния стресса. Таким образом всего лишь на полутора страницах литературного «источника» [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983] конкретное физиологическое восприятие термина «стресс» без видимых усилий проделало поистине уникальный процесс «эволюции» от реакции организма на действие экстремальных факторов до активации «механизмов общей адаптации».

Кстати, говоря о «неспецифических адаптационных изменениях» (очевидно, подразумевая под этим стресс), авторы пишут о том, что эти изменения обуславливаются необходимостью активации защитных способностей организма - увеличение иммунологической активности и прочее. Однако, раскрывая физиологический смысл стресса, упомянутые А. А. Виру, П. К. Кырге (1983) в литературном обзоре Л. Х. Гаркави с соавт. (1977) писали о том, что данная реакция организма, по крайней мере на начальном этапе своего «развития», как раз наоборот способствует снижению неспецифической резистентности организма, поскольку адекватная силе раздражителя реакция организма могла бы вызвать его повреждения вплоть до несовместимых с жизнью. И уж никаким образом стресс не может являться «положительным фоном» [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983] для адаптационных реакций организма.

В конечном итоге представление об адаптации А. А. Виру, П. К. Кырге (1983) органично укладывается в представление об этом процессе как о простом увеличении функциональной мощности работающих клеточных структур [Ф. З. Меерсон, 1978, 1981; Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова, 1988; В. Н. Платонов, 1988; и др.]. Так, согласно их утверждению, «основой устойчивой адаптации является увеличение числа активно функционирующих структур и их гиперплазия» и именно «эти изменения и составляют долговременную адаптацию» [А. А. Виру, П. К. Кырге, 1983]. Столь традиционно упрощенное и одностороннее понимание явления адаптации ни в коей мере не соответствует действительности и не отражает всей сложности и многообразия изменений происходящих в организме в процессе адаптации.

А. А. Виру, П. К. Кырге (1983), так же как и В. Н. Платонов (1988), проводят параллели между изменениями (вследствие адаптации к тренировочным нагрузкам) функциональной активности отдельных органов (в частности эндокринных желез) и тренированностью, забывая при этом, что достижение высот функциональной активности отдельных органов, анатомо-физиологических систем и даже функциональных «субсистем» не может ни в какой степени свидетельствовать об уровне тренированности спортсмена в целом, даже и в случае, если отмеченные изменения в достаточной степени специфичны для избранного вида спорта. Несложно представить, что морфофункциональные изменения желез внутренней секреции при тренировке в легкоатлетическом спринте не будут являться критерием тренированности стрелка из лука, но даже предельное повышение мощности эндокринной «системы» в результате беговой стайерской тренировки не позволит этому же спортсмену достичь максимального уровня тренированности в спринте. Кстати именно здесь кроется причина многочисленных «недоразумений» между спортивными педагогами, врачами и физиологами из-за попыток последних оценивать уровень тренированности по результатам неспецифических по отношению к различным видам спорта медико-биологических тестов. И только раскрытие реального (физиологического, а не педагогического - по сути) внутреннего содержания термина «тренированность» может позволить «разрубить узел» в споре ведущих отечественных спортивных педагогов [Ю. В. Верхошанский, 1998а,б; Л. П. Матвеев, 1998, 1999, 2000; Ф. П. Суслов, В. П. Филин, 1998; Ф. П. Суслов, В. П. Шепель, 1999; и др.] по основным проблемам теории спортивной тренировки и разрушить искусственный симбиоз не отвечающей (прежде всего - физиологическим реалиям) «современной теории спортивной тренировки» [Л. П. Матвеев, 1997, 1999; В. Н. Платонов, 1997] и изначально ошибочной, но господствующей и поныне теории адаптации [Ф. З. Меерсон, 1981; Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова, 1988; В. Н. Платонов, 1988; и др.].

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СИСТЕМ П. К. АНОХИНА

“...Открой мне путь Твой,

дабы я познал Тебя...”

Ветхий завет, Исход, глава 33

2.1 О пространственно-временных отношениях организма со средой

Изучение жизнедеятельности человека невозможна вне учета характеристик окружающей его и постоянно действующей на него среды. «Организм без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен; поэтому в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него» [Сеченов И. М., 1952]. Более того, «…жизнь … вписана многочисленными механизмами во все законы мира, которые существовали до происхождения жизни» [П. К. Анохин, 1978]. Говоря о многомерности окружающего нас пространства, следует подразумевать существование любого тела не в трехмерном, а именно в четырехмерном пространстве, где в качестве четвертого измерения выступает собственно время. Вместе с тем, согласно мнению П. К. Анохина (1968), пространство и время, взятые по отдельности, не являются таким абсолютным законом вселенной, как комплекс пространство - время. Уже примитивные живые существа были «вписаны» в основные законы пространственно-временных соотношений и потому эти законы стали абсолютными факторами, определяющими приспособление живой материи к внешнему миру. Пространственно-временные соотношения - тот фундамент, на котором первичная жизнь приобретала свои приспособительные свойства. Сам факт первичности этих законов определяет их организующую роль в формировании живых существ на различных этапах эволюции [П. К. Анохин, 1968].

Анализируя законы эволюции жизни от простейших ее форм до форм высокоразвитых, П. К. Анохин (1958, 1968, 1975, 1980) обозначил ряд принципов, действующих и на уровне приспособления отдельных индивидуумов в процессе их жизненного цикла к факторам окружающей среды.

Развитие ряда научных дисциплин выдвигает задачу исследования специфических форм пространственно-временной структуры мира на различных уровнях организации материи. «С зарождением жизни на Земле материя обогатилась принципиально новым фактором - активным отношением живой материи к всевозможным превращениям пространственно-временной структуры неорганического мира, и, следовательно, время для животного приобрело свое специфическое значение» и «живая материя, «вписавшись» в уже готовую пространственно-временную систему мира, не могла не отразить на себе ее свойства, ее архитектуру, если только эти свойства имели отношение к основному признаку самой живой материи - выживаемости» [П. К. Анохин, 1978].

Оценивая характер пространственно-временной структуры материального мира неизбежно встречаешься с последовательным перемещением тел в пространстве, с последовательными воздействиями одного тела на другое, с последовательным развитием фаз движения и преобразования материи [П. К. Анохин, 1968]. «Наиболее существенной чертой пространственно временной структуры мира, определяющей временное отношение первичных организмов к внешнему неорганическому миру, является последовательность воздействий внешнего мира на эти организмы независимо от интервала этих воздействий и от качества их энергии. … Этим самым мы вычленяем временной параметр отношений организма к неорганическому миру как в какой-то степени самостоятельный фактор в смысле значения его для приспособительных превращений» [П. К. Анохин, 1978].

С какими же формами и вариантами временного фактора - последовательности воздействий встречается организм? Вычленив некоторые временные параметры из основной формы - последовательности и проанализировав то значение, которое они могли иметь для приспособительных отношений живых существ, П. К. Анохин (1968, 1975) выделил два варианта действий факторов неорганического мира:

Существование ряда таких последовательных явлений, каждое из которых никогда затем не повторяется на протяжении всей жизни организма;

Повторяющиеся ряды последовательных воздействий.

Как в первом, так и в другом случае, имеется главнейшие временные признаки последовательно развивающихся событий - повторяемость и абсолютная или относительная устойчивость. Хотя само свойство повторяемости явлений может иметь бесконечные вариации в длительности ритмов, их устойчивости, составе и продолжительности отдельных компонентов, их пространственной локализации и т. д., при этом при любой множественности и вариативности факторов воздействий именно параметр повторяемости является наиболее характерным и специфическим [П. К. Анохин, 1968, 1975]. При этом повторяемость, которая может быть как абсолютно, так и относительно устойчивой, является главнейшим временным признаком последовательно развивающихся событий [П. К. Анохин, 1968].

Более того, временные параметры (неповторяемость, повторяемость, длительность, устойчивость, изменчивость и т. д.) при взаимодействии с живой природой приобретают такие качества как существенность или несущественность происходящих в Среде изменений для поддержания жизни [П. К. Анохин, 1968]. Данные относительные качества пространственно-временных отношений организма и Среды приобретают значимость не только на весах эволюции, что и будет рассмотрено в IV главе.

Выделяются, по крайней мере, четыре основные формы временной структуры окружающей живой организм среды:

Действие относительно постоянных факторов;

Последовательные ряды внешних воздействий, повторяющиеся ритмически или апериодически;

Ритмические или апериодические воздействия относительно постоянных внешних факторов при активном передвижении живых существ;

Действие последовательных рядов никогда не повторяющихся факторов [П. К. Анохин, 1978].

Согласно мнению того же П. К. Анохина (1978), «никогда не повторяющиеся воздействия не могли оказать какое-либо решающее влияние на эволюцию высших форм приспособления живой материи к окружающим условиям». Это не значит, что такие воздействия вовсе не оказывают влияния на каждого отдельно взятого индивидуума. Даже однократные в достаточной степени сильные воздействия (радиационные и проч.) вызывающие совместимые, тем не менее, с жизнью изменения генотипа, например, группы живых организмов способных далее дать жизнеспособное потомство, могут, в том числе, играть значительную роль в эволюции. Вместе с тем, вне всякого сомнения, устойчивая и прочная структура живого организма «может появиться только как результат отражения ритмически и апериодически повторяющихся воздействий» среды [П. К. Анохин, 1978]. Т. е. стойкие структурно-функциональные приспособительные изменения в организме индивидуума могут являться лишь следствием такого отражения и «само понятие «приспособление» потеряло бы всякий смысл в мире всегда новых, никогда не испытывавшихся организмом воздействий» [П. К. Анохин, 1968]. Данное обстоятельство крайне важно учитывать при любых попытках построения реально работающей теории адаптации. Крайне важен и тот факт, что «организация живых существ представляет собой в подлинном смысле слова отражение пространственно-временных параметров их конкретной среды обитания» [П. К. Анохин, 1978]. При этом динамика специфических биохимических процессов в живом организме так или иначе связана с физическими параметрами действующих на него факторов среды. Иными словами, специфичность приспособительных изменений в организме всегда определяется специфичностью действия факторов Среды.

Не менее важен акцент, сделанный П. К. Анохиным (1978) на роли ферментов в осуществлении приспособительных реакций живых существ. Указано, что именно специфический катализ, ускорение которого может достигать величины в сотни и даже миллиарды раз, создал в процессе эволюции возможности преимущественных условий для развития тех, а не других цепей реакций. Благодаря этому живыми существами была получена возможность отражать последовательно повторяющиеся ряды внешних воздействий в быстрых химических превращениях их внутренней среды в соответствии с физическим или химическим качеством этих воздействий, т.е. живые существа получили возможность отражать в микроинтервалах времени своих химических реакций те последовательные события внешнего мира, которые по самой своей природе могут развертываться в макроинтервалах времени. На первых стадиях развития жизни «принцип максимальной скорости» дал возможность на фоне в какой-то степени гомогенных коацерватных образований сформировать пути преимущественных цепей реакций, развивающихся с огромной скоростью [П. К. Анохин, 1968]. При этом цепи последовательных химических реакций предстают уже как временные связи. Такое, в высшей степени быстрое (в биохимических реакциях) отражение медленно развертывающихся событий внешнего мира стало универсальной закономерностью в приспособлении организма к внешним условиям и предопределило способность живых существ отражать внешний мир не пассивно, а активно, с опережением последовательно и повторно развертывающихся явлений. Благодаря процессу опережения живые организмы получили возможность с огромной скоростью строить цепи биохмических реакций по первому звену (или звеньям, становящимся при этом сигнальными по отношению к конечному звену этого ряда) много раз повторявшегося последовательного ряда внешних воздействий [П. К. Анохин, 1968]. «…Опережающее отражение действительности есть основная форма приспособления живой материи к пространственно-временной структуре неорганического мира, в котором последовательность и повторяемость являются основными параметрами» [П. К. Анохин, 1978].

Аппаратом, осуществляющим «максимальное и быстрейшее опережение последовательных и повторных явлений внешнего мира» [П. К. Анохин, 1978] является центральная нервная система. Сопоставив различные уровни организации живой материи, можно увидеть, что принцип опережающего отражения внешнего мира является неотъемлемой стороной жизни, ее приспособления к окружающим условиям. У центральной нервной системы, обладающей возможностью отражения в микроинтервалах времени цепи событий, длящихся годами, фактически нет границ для такого опережения действительности [П. К. Анохин, 1975]. «…Центральную нервную систему можно рассматривать как субстрат высокой специализации, который развивался как аппарат максимального и быстрейшего опережения последовательных и повторных явлений внешнего мира» [П. К. Анохин, 1958].

Анализируя с представленных позиций основные положения теории об условном рефлексе [И. П. Павлов, 1926, 1932], П. К. Анохин (1949) пришел к выводу, что «условный рефлекс высших животных, оцениваемый по параметру сигнальности, есть только частный случай высокоспециализированных форм опережающего отражения действительности». При этом опережение событий внешнего мира является универсальным механизмом, определяющим как врожденные, так и условнорефлекторные формы приспособления живого существа [П. К. Анохин, 1978]. Кроме того, именно на основе данной формы отражения был сформирован и специализировался сам мозг как орган психической деятельности, т. е. орган всеобщего отражения мира в мыслительной деятельности человека [П. К. Анохин, 1968]. Данный факт крайне важен, помимо всего прочего, для истинного понимания природы и механизмов психической деятельности человека и позволяет исследователям, в той или иной степени занимающимся изучением высшей нервной деятельности, противостоять необоснованно идеалистическим позициям доминирующих сегодня психологических школ.

«С широкой биологической точки зрения организм всю свою жизнь находится в условиях непрерывного действия последовательно развертывающихся внешних и внутренних факторов его существования» [П. К. Анохин, 1968]. Однако, изучая механизмы приспособления живых существ к пространственно-временным взаимодействиям, П. К. Анохин (1978) говорит о необходимости искусственного выделения отдельных важных моментов в их жизни, что, в свою очередь может привести к представлению о дискретном действии внешних факторов на организм и дискретности течения приспособительных процессов организма животного и человека. Ссылаясь при этом на абсолютный закон о непрерывно-прерывном движении материи, в одинаковой степени неизбежный как для неорганического мира, так и для живой материи, П. К. Анохин (1978), тем не менее, считает, что «биологический экран … вносит существенное дополнение, создавая прерывность в этом движении материи в соответствии с биологической значимостью различных компонентов континуума» [П. К. Анохин, 1978]. В свете сказанного, следует еще раз подчеркнуть выдвинутый самим же автором [П. К. Анохин, 1978] тезис о необходимости именно искусственного выделения отдельных важных моментов в жизни организма, что делается с целью, прежде всего получения возможности изучения его изолированных реакций на некие конкретные изменения среды. В связи с этим «дискретизация», выделение любого приспособительного изменения в организме животного и человека или поведенческого их акта конечно же допустима и, более того, необходима при изучении механизмов данного акта. Тем не менее, это не может являться поводом для обратного «переноса» принципа «дискретности» и возведения его в ранг закона жизнедеятельности организма в целом, вольно или невольно проповедуемого отдельными авторами, занимающимися проблемами адаптации [Ф. З. Меерсон, 1973, 1976, 1981; Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова, 1988; В. Н. Платонов, 1988; и др.]. Об этом же далее в своей монографии пишет и П. К. Анохин (1978), утверждая, что любое тело «находится в непрерывно меняющемся трехмерном пространственно-временном континууме» и, что «отношение живого к внешнему миру нужно понимать как непрерывную обработку информации … в его нервной системе, как обработку континуума воздействий, не имеющего скачкообразного разрыва в пространстве и во времени». Действительно, если окружающее, ежесекундно действующее на нас пространство составляет континуум, а центральная нервная система является «системой» приспособления, то ни одна составляющая этого континуума не может пройти мимо центральной нервной системы. В противном случае приспособление к средовым изменениям было бы невозможно [П. К. Анохин, 1978]. Внешние раздражения поступают в центральную нервную систему непрерывным потоком, «интервалы между которыми оказываются гораздо меньшими, чем временные параметры самого возбуждения, проявляемого рецепторами и нервной системой» [П. К. Анохин, 1968]. При этом в центральной нервной системе и особенно в коре головного мозга, в следовых нейрохимических процессах, происходит непременное объединение и перекрытие отражений воздействий внешнего мира и вызванных ими возбуждений (а следовательно, процессы, вызванные ими в мозгу, взаимодействующие на коротких отрезках времени, имеют возможность вступать в химическое и функциональное взаимодействие друг с другом). «Однако есть один критерий, который вносит разнообразие в эту кажущуюся непрерывную монотонность раздражении. Этот критерий - биологическая, жизненная значимость внешнего воздействия, взвешивание его на весах выживаемости данного организма в его данном состоянии и в данных условиях существования» [П. К. Анохин, 1968].

Искусственная дискретизация явлений внешнего мира (изолированное выделение стимула) и, соответственно реакций на эти явления организма служит необходимой мерой при изучении отдельных его актов в физиологии. В данном случае следует понимать, что «…стимул является лишь толчком к раскрытию и выявлению того, что создавалось в мозгу под влиянием многих факторов как нечто целостное, интегрированное» [П. К. Анохин, 1978]. Данная скрытая внутренняя мозговая интеграция - состояние, выраженное в многочисленных связях нервных элементов, сложившихся в непрерывном континууме в течение предшествующего времени - была названа «предпусковой интеграцией» [П. К. Анохин, 1949, 1958, 1968, 1975, 1978]. Логично предположить, что процесс формирования механизмов предпусковой интеграции начинается с момента зарождения новой жизни (хотя имеет право на существование и мнение, согласно которому централизованные интегративные процессы в живом организме могут начинаться лишь с момента начала формирования в нем нервной системы), т. е. с начала и в процессе эмбриогенеза и во многом обусловлен не только генетическими признаками субъекта, но и условиями его эмбриогенетического и в дальнейшем онтогенетического развития. С учетом пространственно-временных отношений организма со средой, очевидно следует понимать термин «предпусковая интеграция» как физиологическую характеристику динамического состояния прежде всего центральной нервной системы организма, постоянно меняющегося в процессе его эмбриогенетического и онтогенетического развития.

Имея в виду собственно приспособительные процессы в организме, необходимо достаточно четко представлять себе, что же составляет саму природу этих приспособлений. По П. К. Анохину (1978) «приспособление всегда имеет интегральный, системный характер, однако элементарным процессом в этих системах является разрядная деятельность нейрона». В связи с этим следует отметить крайне важный момент, касающийся физиологических свойств нейронов мозга - разнообразие их индивидуальных реакций на приходящие возбуждения [П. К. Анохин, 1978]. Данное свойство нейронов напрямую связано с определенной инертностью (или, по П. К. Анохину, «следовой деятельностью», формирующейся в результате отражения - в том числе опережающего - пространственно-временного континуума) их функциональной активности. «Определенная категория нервных клеток продолжают свои реакции на внешние раздражения и после прекращения действия непосредственного раздражителя, оставляя определенный «след»» [П. К. Анохин, 1978]. Этот «след» - разрядная активность нейронов, основанная на биохимических, метаболических процессах самого нейрона. «Прямые эксперименты с употреблением парных раздражений или целого ряда раздражений показывают, что происходит неизбежное наложение возбуждений, их суммация и значительное пролонгирование активного состояния нервной клетки. Эта «следовая деятельность» может приобретать различный характер, главным же образом меняется конфигурация разрядов возбуждения» [П. К. Анохин, 1978]. Данный разряд нейрона - производный эффект специализированных биохимических процессов, инициированный пришедшим к нейрону возбуждением. «Любые влияния или возбуждения, действующие на нервную клетку, неизбежно проходят стадию химической трансформации, которая и определяет кодирование интегративного результата в нервной деятельности клетки в каждый данный момент в форме того или иного рисунка нервных импульсов. …Наличие следовых разрядов … нервных клеток неизбежно приводит к тому, что химические процессы нейрона, вызванные предыдущими влияниями, перекрываются новыми химическими процессами, вызванными последующим компонентом пространственно-временного континуума» [П. К. Анохин, 1978]. Все это приводит к выводу о том, что «в протоплазме нервных клеток мозга имеет место реальный химический континуум, отражающий непрерывность событий внешнего мира, т. е. его пространственно-временной континуум» [П. К. Анохин, 1978].

Следовая деятельность нейронов, длящаяся от миллисекунд до секунд и минут, является связующим звеном прошлого, настоящего и будущего мозга. При этом мозг в процессе эволюции выработал специальные структуры и их соотношения, предназначенные для воспроизведения пространственно-временного континуума внешнего мира. Так, развитие структур мозга, обладающих способностью к генерализованной активации «обеспечило одну из важнейших функций поведенческих актов - их сигнальный характер» [П. К. Анохин, 1978].

Приобретение живыми существами способности к свободному передвижению стало едва ли не самым важным этапом в процессе эволюции жизни на Земле. Целенаправленное движение живого организма позволило ему не только расширить континуум внешних раздражений своих анализаторов, но и получать новые мощные стимулы от собственных энтерорецепторов, провоцирующие расширение его приспособительных возможностей. В целенаправленном движении «организм как «открытая система» активно ищет для своих «входов» точно запрограммированные ее обменом веществ недостающие компоненты» [П. К. Анохин, 1978]. Появление полезного результата деятельности живого организма - следствие, прежде всего, его активного отношения к пространственно-временному континууму. В свете сказанного «поведение человека в пространственно-временном континууме предстает … как континуум больших и малых результатов с непременной оценкой каждого из них с помощью обратной афферентации», и, соответственно, «…непрерывность явлений внешнего мира отражается на «биологическом экране» как «прерывность» жизненно важных событий, отставленных друг от друга во времени, но связанных континуумом малозначащих результатов целого поведенческого акта животных и человека» [П. К. Анохин, 1978].

2.2 Функциональные системы организма

Впервые понятие системности в русской физиологии с целью исследования жизнедеятельности целого организма и в приложении к процессам высшей нервной деятельности ввел И. П. Павлов (1932): «...Человек есть, конечно система ..., как и всякая другая в природе, подчиняющаяся неизбежным и единым для всей природы законам, но система в горизонте нашего научного видения, единственная по высочайшему саморегулированию ... система в высочайшей степени саморегулирующаяся, сама себя поддерживающая, восстанавливающая...» [И. П. Павлов, 1951]. Вместе с тем, с расширением знаний о механизмах поведенческого акта, развитием и усовершенствованием методики исследований, с появлением новых фактов, вступавших в противоречие с канонами рефлекторной теории, ограниченной узкими рамками афферентно-эффекторных отношений, становилось все более ясно, что условный рефлекс, объясняющий тот или иной поведенческий акт по декартовской формуле «стимул-реакция» не может полностью объяснить приспособительный характер поведения человека и животных. Согласно классическому рефлекторному принципу, поведение заканчивается только действием, хотя важны не столько сами действия, сколько их приспособительные результаты [П. К. Анохин, 1949; К. В. Судаков, 1987].

Интенсивный рост числа результатов различных исследований способен привести исследователя к ощущению беспомощности перед половодьем аналитических фактов. Очевидно, что только нахождение какого-то общего принципа может помочь разобраться в логических связях между отдельными фактами и позволить на ином, более высоком уровне проектировать новые исследования. Системный подход в науке позволяет осмыслить то, чего нельзя понять при элементарном анализе накопленного в исследованиях материала. Системность - тот ключ, который позволяет соединить уровень целостного и уровень частного, аналитически полученного результата, заполнить пропасть разделяющую эти уровни. Создание концепции функциональной системы - серьезнейшая задача, решение которой позволяет сформулировать принцип работы, находящийся, с одной стороны в области целостности, и носящий черты интегративного целого, а с другой - в аналитической области. Функциональная система позволяет осуществлять исследование в любом заданном участке целого с помощью любых методов. Но эти исследования находятся в тесном единстве благодаря функциональной системе, показывающей где и как ведутся данные исследования [П. К. Анохин, 1978]. «…Только физиологический анализ на уровне функциональной системы может охватить функцию целого организма в целостных актах без потери физиологического уровня трактовки ее отдельных компонентов» [П. К. Анохин, 1968].

Отмечено множество попыток создания теории систем. Более того, коллективом авторов из NASA было даже предложено выделить специальную науку о "биологических системах" ["Biologikal Systems Science", 1971]. Потребность введения целостного подхода при объяснении функций организма ощущалась большинством исследователей, но решалась ими различным образом. Одними исследователями отрицалось наличие чего-либо специфического в целостной организации и делалась попытка объяснить ее, основываясь только на свойствах элементов целостных образований, что характерно для механистического подхода в понимании целого. Другая группа ученых допускала существование некоей неорганической силы, обладающей качеством «одухотворения» и формирования организованного целого, в большей или меньшей степени отстаивая виталистические позиции [П. К. Анохин, 1978].

При всеобщем понимании необходимости системного подхода в оценке целостных и разрозненных функций живого организма («Главные проблемы биологии ... связаны с системами и их организацией во времени и пространстве» - Н. Винер, 1964; «...поиски «системы» как более высокого и общего для многих явлений принципа функционирования могут дать значительно больше, чем только одни аналитические методы при изучении частных процессов» - П. К. Анохин, 1978) до настоящего времени нет единства в трактовке определения системности у различных авторов [В. В. Парин, Р. М. Баевский, 1966; М. М. Хананашвили, 1978; О. С. Андрианов, 1983; В. А. Шидловский, 1973, 1978, 1982; Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова, 1988; В. Н. Платонов, 1988; и др.]. Более того, попытки соблюсти принципы системности приобрели различные формы, среди которых выделены:

1. Количественно-кибернетический «системный» подход, рассматривающий биологические системы с позиций теории управления и широко использующий математическое моделирование физиологических функций в попытках выявления общих закономерностей.

2. Иерархический «системный» (или «системно-структурный») подход, рассматривающий процессы взаимодействия отдельных частей в организме в плане их усложнения: от молекул - к клеткам, от клеток - к тканям, от тканей к органам и т. д. ...употребление термина уровни (“интегративные уровни”, “структурные уровни”, “иерархия систем” и др.)... находится в абсолютном противоречии с понятием “система”. ... ни в одной концепции уровни не обладают какой-либо функциональной архитектоникой. ... как способ соединения уровней, так и механизмы, удерживающие единство всей архитектуры целого, естественно, не могут быть найдены (П. К. Анохин, 1978)

3. Анатомо-физиологический «системный» подход, отражающий объединение органов по их физиологическим функциям: «сердечно-сосудистая система», «пищеварительная система», «нервная система» и проч. При ... системном подходе вопрос идет об акценте не на каком-либо анатомическом признаке участвующего компонента, а на принципах организации многих компонентов (из многих анатомических систем) с непременным получением результата деятельности этой разветвленной гетерогенной системы (П. К. Анохин, 1978). [П. К. Анохин, 1978; К. В. Судаков, 1987].

Едва ли есть хоть одно направление в современной науке, где так или иначе не употреблялся бы термин «система», имеющий, к тому же весьма древнее происхождение. Вместе с тем, термин «система» в большинстве случаев употребляется как характеристика чего-то собранного вместе, упорядоченного, организованного, но при этом вне упоминания или даже «подразумевания» критерия, по которому компоненты собраны, упорядочены организованы [П. К. Анохин, 1978]. В качестве примера достаточно вспомнить широко распространенное употребление учеными и практиками в медицине и физиологии словосочетаний «сердечно-сосудистая система», «легочная система» и др., что принимается ими самими за доказательство «системности» их образа мышления при анализе имеющегося фактологического материала. Представление о системе, как о взаимодействующих компонентах и, собственно, их взаимодействие «не может сформировать систему, поскольку анализ истинных закономерностей функционирования с точки зрения функциональной системы раскрывает скорее механизм «содействия» компонентов, чем их «взаимодействие»» и «...система, при своем становлении приобретает собственные и специфические принципы организации, не переводимые на принципы и свойства тех компонентов и процессов, из которых формируются целостные системы» [П. К. Анохин, 1978].

Вместе с тем, «характерной чертой системного подхода является то, что в исследовательской работе не может быть аналитического изучения какого-то частичного объекта без точной идентификации этого частного в большой системе» и «...одной из главных целей поисков системы является именно ее способность объяснить и поставить на определенное место даже тот материал, который был задуман и получен исследователем без всякого системного подхода» [П. К. Анохин, 1978].

Теория функциональной системы, была разработана П. К. Анохиным (1935) в результате проводимых им исследований компенсаторных приспособлений нарушенных функций организма. Как показали эти исследования, всякая компенсация нарушенных функций может иметь место только при мобилизации значительного числа физиологических компонентов, зачастую расположенных в различных отделах центральной нервной системы и рабочей периферии, тем не менее всегда функционально объединенных на основе получения конечного приспособительного эффекта. Такое функциональное объединение различно локализованных структур и процессов на основе получения конечного (приспособительного) эффекта и было названо «функциональной системой» [П. К. Анохин, 1968]. При этом принцип функциональной системы используется как единица саморегуляторных приспособлений в многообразной деятельности целого организма. «Понятие функциональной системы представляет собой прежде всего динамическое понятие, в котором акцент ставится на законах формирования какого-либо функционального объединения, обязательно заканчивающегося полезным приспособительным эффектом и включающего в себя аппараты оценки этого эффекта» [П. К. Анохин, 1958]. Ядром функциональной системы является приспособительный эффект, определяющий состав, перестройку эфферентных возбуждений и неизбежное обратное афферентирование о результате промежуточного или конечного приспособительного эффекта. Понятие функциональной системы охватывает все стороны приспособительной деятельности целого организма, а не только взаимодействия или какую-либо комбинацию нервных центров («констелляция нервных центров» - А. А. Ухтомский, 1966) [П. К. Анохин, 1958].

Согласно теории функциональных систем центральным системообразующим фактором каждой функциональной системы является результат ее деятельности, определяющий в целом для организма нормальные условия течения метаболических процессов [П. К. Анохин, 1980]. Именно достаточность или недостаточность результата определяет поведение системы: в случае его достаточности организм переходит на формирование другой функциональной системы с другим полезным результатом, представляющим собой следующий этап в универсальном континууме результатов. В случае недостаточности полученного результата происходит стимулирование активирующих механизмов, возникает активный подбор новых компонентов, создается перемена степеней свободы действующих синаптических организаций и, наконец, после нескольких «проб и ошибок» находится совершенно достаточный приспособительный результат. Таким образом, системой можно назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов для получения конкретного полезного результата [П. К. Анохин, 1978].

Были сформулированы основные признаки функциональной системы как интегративного образования:

Функциональная система является центрально-периферическим образованием, становясь, таким образом, конкретным аппаратом саморегуляции. Она поддерживает свое единство на основе циклической циркуляции от периферии к центрам и от центров к периферии, хотя и не является «кольцом» в полном смысле этого слова.

Существование любой функциональной системы непременно связано с получением какого-либо четко очерченного приспособительного эффекта. Именно этот конечный эффект определяет то или иное распределение возбуждений и активностей по функциональной системе в целом.

Другим абсолютным признаком функциональной системы является наличие рецепторных аппаратов, оценивающих результаты ее действия. Эти рецепторные аппараты в одних случаях могут быть врожденными, в других это могут быть обширные афферентные образования центральной нервной системы, воспринимающие афферентную сигнализацию с периферии о результатах действия. Характерной чертой такого афферентного аппарата является то, что он складывается до получения самих результатов действия.

Каждый результат действия такой функциональной системы, формирует поток обратных афферентаций, представляющих все важнейшие признаки (параметры) полученных результатов. В том случае, когда при подборе наиболее эффективного результата эта обратная афферентация закрепляет последнее наиболее эффективное действие, она становится «санкционирующей афферентацией» [П. К. Анохин, 1935].

В поведенческом смысле функциональная система имеет ряд дополнительных широко разветвленных аппаратов.

Жизненно важные функциональные системы, на основе которых строится приспособительная деятельность новорожденных животных к характерным для них экологическим факторам, обладают всеми указанными выше чертами и архитектурно оказываются созревшими точно к моменту рождения. Из этого следует, что объединение частей функциональной системы, (принцип консолидации) должно стать функционально полноценным на каком-то сроке развития плода еще до момента рождения [П. К. Анохин, 1968].

Согласно концепции П. К. Анохина (1958, 1968, 1975, 1980) обязательным фактором, обеспечивающим выживание любого организма, является требование полноценности жизненно важных функциональных систем уже к моменту его рождения. Каждая из этих систем уже к моменту рождения должна непременно включать в себя следующие, окончательно сформированные звенья: а) специфические рецепторные аппараты, воспринимающие воздействия экологических факторов, б) проводниковые аппараты, доставляющие периферическую информацию к центральной нервной системе, в) центральные межнейрональные (синаптические) соотношения, определяющие наиболее ответственный участок интегрирования полноценного акта, г) совокупность периферических рабочих аппаратов с их нервными окончаниями (органные синапсы), позволяющие получить рабочий эффект системы, д) совокупность афферентных аппаратов, в сумме обеспечивающих обратную афферентацию о степени успешности данного жизненно важного приспособительного действия новорожденного. Отсутствие или тотальное нарушение функции любого из указанных звеньев приводит к нарушению в деятельности жизненно важных функциональных систем и делает невозможным дальнейшее существование организма.

Следует обратить внимание, что здесь П. К. Анохин (1968) делает акцент именно на «жизненно важных функциональных системах» («целых» - еще одно их обозначение автором теории), к которым он относит системы объединенные прежде всего по признаку требования выживаемости индивида в Среде.

Функциональная система всегда гетерогенна. Конкретным механизмом взаимодействия компонентов любой функциональной системы является освобождение их от избыточных степеней свободы, не нужных для получения данного конкретного результата, и, наоборот, сохранение всех тех степеней свободы, которые способствуют получению результата. В свою очередь, результат через характерные для него параметры и благодаря системе обратной афферентации имеет возможность реорганизовать систему, создавая такую форму взаимодействия между ее компонентами, которая является наиболее благоприятной для получения именно запрограммированного результата. Смысл системного подхода состоит в том, что элемент или компонент функционирования не должен пониматься как самостоятельное и независимое образование, он должен пониматься как элемент, чьи оставшиеся степени свободы подчинены общему плану функционирования системы, направляемому получением полезного результата. Таким образом, результат является неотъемлемым и решающим компонентом системы, создающим упорядоченное взаимодействие между всеми другими ее компонентами.

Все ранее известные формулировки систем построены на принципе взаимодействия множества компонентов. Вместе с тем элементарные расчеты показывают, что простое взаимодействие огромного числа компонентов например человеческого организма ведет к бесконечно огромному числу степеней их свободы. Даже оценивая только число степеней свобод основных компонентов центральной нервной системы, но, принимая при этом во внимание наличие по крайней мере пяти возможных изменений в градации состояний нейрона [T. Bullock, 1958], можно получить совершенно фантастическую цифру с числом нулей на ленте длиной более 9 км [П. К. Анохин, 1978]. То есть простое взаимодействие компонентов реально не является фактором, объединяющим их в систему. Именно поэтому в большинство формулировок систем входит термин «упорядочение». Однако, вводя этот термин, необходимо понять, что же «упорядочивает» «взаимодействие» компонентов системы, что объединяет эти компоненты в систему, что является системообразующим фактором. П. К. Анохин (1935, 1958, 1968, 1978, 1980 и др.) считает, что «таким упорядочивающим фактором является результат деятельности системы». Согласно предложенной им концепции только результат деятельности системы может через обратную связь (афферентацию) воздействовать на систему, перебирая при этом все степени свободы и оставляя только те, которые содействуют получению результата. «Традиция избегать результат действия как самостоятельную физиологическую категорию не случайна. Она отражает традиции рефлекторной теории, которая заканчивает «рефлекторную дугу» только действием, не вводя в поле зрения и не интерпретируя результат этого действия» [П. К. Анохин, 1958]. «Смешение причины с основанием и смешение действия с результатами распространено и в нашей собственно повседневной речи» [M. Bunge, 1964]. «Фактически физиология не только не сделала результаты действия предметом научно объективного анализа, но и всю терминологию, выработанную почти на протяжении 300 лет, построила на концепции дугообразного характера течения приспособительных реакций («рефлекторная дуга»)» [П. К. Анохин, 1968]. Но «результат господствует над системой, и над всем формированием системы доминирует влияние результата. Результат имеет императивное влияние на систему: если он недостаточен, то немедленно эта информация о недостаточности результата перестраивает всю систему, перебирает все степени свободы, и в конце концов каждый элемент вступает в работу теми своими степенями свободы, которые способствуют получению результата» [П. К. Анохин, 1978].

«Поведение» системы определяется прежде всего ее удовлетворенностью или неудовлетворенностью полученным результатом. В случае удовлетворенности системы полученным результатом, организм «переходит на формирование другой функциональной системы, с другим результатом, представляющим собой следующий этап в универсальном непрерывном континууме результатов» [П. К. Анохин, 1978]. Неудовлетворенность системы результатом стимулирует ее активность в поиске и подборе новых компонентов (на основе перемены степеней свободы действующих синаптических организаций - важнейшего звена функциональной системы) и достижении достаточного приспособительного результата. Более того, одним из главнейших качеств биологической самоорганизующейся системы состоит в том, что система в процессе достижения окончательного результата непрерывно и активно производит перебор степеней свободы множества компонентов, часто даже в микроинтервалах времени, чтобы включить те из них, которые приближают организм к получению конкретного запрограммированного результата. Получение системой конкретного результата на основе степени содействия ее компонентов определяет упорядоченность во взаимодействии множества компонентов системы, а, следовательно, любой компонент может быть задействован и войти в систему только в том случае, если он вносит свою долю содействия в получение запрограммированного результата. В соответствии с этим, в отношении компонентов, входящих в систему, более пригоден термин «взаимосодействие» [П. К. Анохин, 1958, 1968 и др.], отражающий подлинную кооперацию компонентов множества отобранных ею для получения конкретного результата. «Системой можно назвать только комплекс таких избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношения принимают характер взаимосодействия компонентов для получения фокусированного полезного результата» [П. К. Анохин, 1978].

Именно потому, что в рассматриваемой концепции результат оказывает центральное организующее влияние на все этапы формирования системы, а сам результат ее функционирования является по сути функциональным феноменом, вся архитектура системы была названа функциональной системой [П. К. Анохин, 1978].

Функциональная система всегда «стремится» получить запрограммированный результат и ради получения этого результата может пойти на самые большие возмущения во взаимодействиях своих компонентов и поскольку организм живет в среде непрерывного получения результата, в подлинном континууме результатов, то после достижения определенного фазного результата начинается его «беспокойство» по поводу последующего результата [П. К. Анохин, 1978].

Оценивая роль результата, как системообразующего фактора следует иметь в виду следующее:

В функциональной системе результат представляет собой ее органический фактор, оказывающий решающее влияние как на ход ее формирования, так и на все ее последующие реорганизации.

Наличие вполне определенного результата как решающего компонента функциональной системы делает недостаточным понятие «взаимодействие» в оценке отношений компонентов системы между собой. Именно результат отбирает все адекватные для данного момента степени свободы компонентов системы и фокусирует их воздействие.

Если деятельность системы заканчивается полезным в каком-то отношении результатом, то «взаимодействие» компонентов данной системы всегда будет протекать по типу их взаимосодействия, направленного на получение результата.

Взаимосодействие компонентов системы достигается тем, что каждый их них под влиянием афферентного синтеза или обратной афферентации освобождается от избыточных степеней свободы и объединяется с другими компонентами только на основе тех степеней свободы, которые вместе содействуют получению надежного конечного результата.

Включение результата в функциональную систему исключает необходимость применять как несовершенные формулировки самой системы, так и многие другие («управляющая система», «управляющий объект», «биоуправление» и др.) [П. К. Анохин, 1978].

Теория функциональных систем включает приспособительный результат функционирования системы как ее органическую часть. Функциональная система, строящаяся на основании результата ее деятельности, кроме всего прочего, благодаря наличию совершенно определенной операциональной рабочей архитектонике со специфическим механизмом и специфическими свойствами (которая и допускает постановку вопроса в аналитическом плане), позволяет избежать «скачков» от целого прямо к аналитической детали. Важным следствием включения результата в систему в качестве решающего операционального фактора является то, что сразу же становятся понятными механизмы освобождения компонентов системы от избыточных степеней свободы. Кроме того, в данном случае «введение физиологических детерминистических понятий сняло видимость телеологичности целого. Целое - это есть нечто, запрограммированное в конкретных афферентных параметрах будущего результата» [П. К. Анохин, 1978]. И крайне важным является момент отмеченный П. К. Анохиным (1968): «результаты действия только тогда станут реальным фактом, допускающим их научный анализ, если в каждом отдельном случае будут перечислены максимально полно все те параметры результатов, которые вместе и определяют афферентную информацию о полученных результатах».