Основные положения теории функциональных систем

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 невозможно 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].