Понятия о процессах управления в живых системах

Живые организмы представляют собой, так называемые открытые системы, неразрывно связанные внешней средой. Это системы, которые наряду с остальными свойствами живого характеризуются способностью к самовоспроизведению и саморегуляции. В связи с необходимостью приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям среды способность к саморегуляции является необходимым условием жизнедеятельности организма. Саморегуляция, а точнее управление в живых системах – это совокупность действий, производимых над органами и системами, с целью достижения положительного для организма результата. Управление осуществляется за счет процессов регуляции, инициации и координации.

Инициация – это процесс управления, при котором происходит запуск деятельности органа, не обладающего автоматией. Например, инициируется деятельность скелетных мышц. Координация – это вид управления, при котором согласуется деятельность нескольких органов и систем, с целью достижения положительного результата. Функционирование организма как единого целого, взаимодействие отдельных его частей и относительное постоянство свойств и состава внутренней среды организма – гомеостаза – осуществляется двумя регуляторными системами: нервной и гуморальной. Тогда как уровней регуляции три: нервный, гуморальный и местный.

Соматическая регуляция связана с регуляцией деятельности скелетной мускулатуры и анализаторов, автономная – с регуляцией деятельности внутренних органов и поддержанием постоянства внутренней среды организма – гомеостаза.

Нервная регуляция деятельности органов и систем осуществляется посредством рефлексов – реакций организма на раздражение. Любой рефлекс реализуется при обязательном участии нервной системы. Регуляция соматических функций осуществляется только нервным путем, тогда как для рефлекторной регуляции деятельности внутренних органов характерно и гуморальное звено. Гуморальная регуляция основана на управлении деятельностью органа или системы через специфические рецепторы различных гормонов и биологически активных веществ (БАВ), расположенных в соответствующем органе – мишени. Осуществляется гуморальная регуляция (лат. гумор – жидкость) через кровь, лимфу и тканевую жидкость.

Кроме того, биологически активные вещества (БАВ) вырабатываются неспециализированными клетками – это так называемые тканевые гормоны или парагормоны. К ним относятся биогенные амины (гистамин и серотонин), простагландины и кинины. Эти вещества определяют чувствительность клеток к нервным и гуморальным влияниям за счет изменения проницаемости мембран, интенсивности обменных процессов, чувствительности клеточных рецепторов. Действие гормонов или парагормонов непосредственно на соседние клетки, минуя кровь, называют паракринным действием.

Возможности гуморальной регуляции функций ограничены тем, что она действует сравнительно медленно и не может обеспечить мгновенной реакции на экстренные раздражители. Кроме того, гуморальным путем происходит вовлечение в ответную реакцию множества различных органов и систем. Тогда как с помощью нервной системы, благодаря адресной передаче импульса, возможно быстрое и точное управление различными отделами целостного организма. Оба этих механизма тесно связаны, однако ведущую роль в регуляции функций играет нервная система.

Местный уровень управления осуществляется с помощью нервной и гуморальной регуляторной систем. Местная регуляция может осуществляться тремя путями: по типу нервной регуляции, по типу гуморальной регуляции или за счет использования различных свойств регулируемого объекта.

Управление по типу нервной регуляции осуществляется за счет наличия в органах периферической рефлекторной дуги, включающей в себя нейроны метасимпатической нервной системы, расположенные в стенках внутренних органов, обладающих моторной активностью (сердца, легких, ЖКТ, матки и т.д.).

В работающей мышце появляются метаболиты – молочная кислота, АДФ, ионы калия, которые могут «маскировать» альфа-адренорецепторы гладкомышечных клеток. В результате блокировки этих рецепторов диаметр сосудов в работающих мышцах возрастает, и создаются условия для нормального обеспечения работающей мышцы кровью. Управление за счет использования свойств регулируемого объекта. Например, обеспечение мышечного сокращения регуляторными белками – тропонином и тропомиозином, определяющими возможность взаимодействия нитей актина и миозина мышечного волокна. Таким образом, в процессах управления участвуют центральная нервная система, эндокринные железы, БАВ-продуцирующие клетки и управляемые ими органы и системы.