Строение и поведение рефлекторного механизма в ЦНС при адаптивной регуляции кризисных участков в общей физиологической системе организма

Межуточный отдел ЦНС является высшим координационным и регуляторным образованием на деятельность органов чувств, а также все вегетативные функции. Доминанта этого отдела, приобретая «сбитый» биоэнергетический режим регуляторного автоматизма может работать в режиме хронического и острого дисрегуляторного автоматизма. Хроническая дисрегуляторная доминанта (функциональный срыв) формирует сложные системы физиологических реакций, входящих в состав функциональных заболеваний. К таким заболеваниям можно отнести гипертонию, ишемическую болезнь сердца, Базедову болезнь и др. В состав сложных физиологических реакций входит цепь основных (нейрогенные – напр., повышенный тонус кровеносных сосудов и висцеральных органов) и промежуточных (гипоксических, метаболических и др.) реакций. Хронический дисрегуляторный автоматизм доминанты повышает тонус сосудов, нарушает кровообращение, при котором может развиваться стойкая гипертония и кислородная гипоксия. Эта ситуация повышает сенсорную чувствительность клеток и тканей, избирательно усиливает ассимиляцию артериальных сосудов белковыми веществами и жирами, при которых измененные артерии утрачивают эластичность и способность мгновенно приспосабливать организм к требованиям органов и тканей и т. д.

Острый декомпенсаторный автоматизм дезадаптивной доминанты рефлекторно формирует тяжелые функциональные заболевания (физиологический катаклизм). При остром декомпенсаторном автоматизме доминанты резко увеличивается стимуляция катехоламинов, которые, в свою очередь, стимулируют другие гормональные системы. Моментально изменяется гормональный фон, производя интеграцию (объединение в единое целое) всех функций организма. Это явление вызывает в органах-мишенях гистотоксическую гипоксию. Что в этом случае может случиться? Да что угодно! Например, инфаркт миокарда, инсульт и т. д.

В общем рефлекторном механизме существуют правила распределения биоэлектрической энергии между уровнями ЦНС, которые «ждут» своей очереди, чтобы адаптировать функции организма. Рефлекторный механизм способен работать в 2-х режимных состояниях: пассивное и адаптивное (активное). Если рефлекторный механизм проводит еще и анализ "что, если…", то при этом прогнозируется и подготовительная перестройка деятельности доминанты с возможным привлечением в адаптивную работу вышестоящих структур ЦНС.

Понятие об иерерархических нейрогенных уровнях имеет широкое значение и относится к системам, которые существуют благодаря связям, объединяющим составляющие их компоненты в целое. Явление пределов активизации регуляторных возможностей одного из уровней действующей доминанты в иерархическом направлении деятельности к резервному уровню доминанты в структурах ЦНС задало исследователям много головоломок. Детали этого явления не нашли своего объяснения до сих пор. При изучении этой проблемы, используя современный уровень развития естественных наук, автор решился на попытку объяснить механизм этого явления. Автор исходил из того, что основная задача работоспособности действующей доминанты – конкурентная способность к резервной адаптации. Конкурентная способность к резервной адаптации у действующей доминанты обычно определяется способностью перехода к вынужденным поискам резервных регуляторных центров способных стабилизировать и ограничивать разрушительные процессы в кризисных участках общей физиологической системы. Поэтому пригодность к адаптивной регуляции определяется не только энергетическими параметрами одного из эволюционных уровней рефлекторного образования, но и перестройкой координационной деятельности между спинным и головным мозгом через специализированные рефлекторные уровни в ЦНС. Закон эволюционного развития ЦНС таков, что в каждом его новом отделе содержатся не только центры для соответствующего органов чувств, в связи с которым он развивается, но и все остальные центры, заложенные в ранее существовавших отделах мозга. Центры, имеющиеся в более старых по развитию частях ЦНС, не исчезают, они сохраняются, но, учитывая определенные правила, вступают в подчинение аналогичным центрам новых отделов. Образуется своеобразная эволюционная система резервных регуляторных уровней среди иерархии специализированных, безусловнорефлекторных центров в стволовых отделах ЦНС. Подвижная система резервной специализации каждого из вышестоящих эволюционных уровней регуляторного управления (ЭУРУ) указывает на непрерывное развитие и на возрастающее их влияние по адаптивному управлению над исполнительными органами организма. Каждый из них отличается пределами формирования параметров энергосенсорной возбудимости, специализированными принципами регуляторной организации масштабами регуляторной подчиненности физиологических активаций частей тела. Кроме того, ЭУРУ является своеобразным ограничивающим фактором для экстремальной энергетической информации. Основными резервными уровнями врожденного регуляторного управления стволового отдела ЦНС следует считать: сегментарные отделы спинного мозга, продолговатый мозг, средний мозг, межуточный мозг, конечный мозг. Каждый ЭУРУ сложной системы сгруппирован и выделен в соответствии с иерархическим принципом. Система резервной смены доминантного управления, направление и результат развития процесса адаптивной регуляции указывает на единство поступательности и преемственности.

Совокупность действий системы ЭУРУ направлена на защиту регуляторного механизма от быстрого распространения энергосенсорных перегрузок в ЦНС, создаваемых экстремальными условиями внешней среды. Связи в пределах каждого ЭУРУ носят конкурентный характер. Поэтому говорят об иерархической лестнице рефлекторных уровней. Другая особенность связей действующей доминанты рефлекторных уровней выражается способностью одновременно оповещать резервные энергетические системы распределением к ним тактических и стратегических информаций. Система низшего звена ЭУРУ входит в подчинение системы, следующей за ней, последняя – в ещё более высокую систему. Причина этого явления состоит в том, что чем выше раздражительная слабость нейрогенных структур в рефлекторном механизме, тем выше их реакционная способность. Чем выше реакционная способность регуляторных структур, тем активнее они вступают во взаимодействие с другими структурами, образуя активность новой системы функциональных связей.

Подведем итог изложенному факту – резервирование и специализация в составе ЭУРУ повышает эффективность и надежность решения задач регуляторной адаптации. Сложный акт рефлекторной регуляции состоит из энергосенсорных отношений между разными уровнями рефлекторного механизма. Результатом таких отношений становится появление регуляторного доминирования специализированного центра в одном из уровней функциональной деятельности в рефлекторном механизме в ЦНС, который оказывает решающее влияние на жизнедеятельность участка повреждения в физиологической системе. Эффективность работоспособности рефлекторной доминанты зависит от 2-х определяющих величин: а) ставка на собственные пределы возможностей, б) ставка на резерв. Форма поведения доминанты любого уровня ЦНС адаптивна, если она способна удерживать энергосенсорные переменные в физиологических пределах. Если в очаге регуляции появляется ситуация критического состояния, вновь возникает необходимость в использовании других резервных регуляторных механизмов. При превышении критического порога энергосенсорной информации в афферентных проводниках происходит переход режима работоспособности доминанты из одного состояния в другое в два этапа. На первом этапе оповестительная информация нейрогенного сигнала из действующей доминанты предварительно оповещает вышестоящие регуляторные центры о своих недостаточных регуляторных возможностях. На втором этапе происходит принудительная передача исполнительных регуляторных полномочий вышестоящим регуляторным центрам. Эта ситуация говорит о том, что если уровень энергосенсорных переменных в действующей доминанте переходит от физиологического состояния в состояние запороговое, то происходит эффект переноса передачи действующего доминантного управления из менее низкого в более высокий уровень управления. Иными словами, активация импульса нейрогенной информации в действующей доминанте способна менять и усложнять функции уровневых звеньев рефлекторной цепи ЦНС. Действующая доминанта свойствами диспетчеризации может прогрессивно усложнять уровень своей рефлекторно-функциональной (регуляторной) деятельности способом взаимодействий («ступенчатая» интеграция) с другими регуляторными центрами в иерархической структуре ЦНС. Условие правила передачи действующей доминантной роли «вышестоящим» (претендентным) структурам ЦНС и реализация принципа доминантного резервирования становится возможным, если уровень сенсорных и энергетических значений действующей доминанты превышает ее критическое значение. В таких случаях происходит функциональная перестройка в виде интегративного объединения деятельности обособленных нижних рефлекторных уровней в одну, сводную систему, с целью облегчения энергосенсорных задач адаптирования регуляторным управлением. В этот момент в организме происходят мгновенные и скачкообразные изменения уровня, количества и качества результатов приспособительных функций в управляемом объекте общей физиологической системы. При этом явлении решающее значение имеет определенное состояние нейро-рефлекторной системы, называемое критическим. Приведенная интерпретация показывает, что процесс передачи доминантных полномочий представляет собой автоматическое переключение регуляторно-рефлекторных связей от нижних к более высоким уровням структурных звеньев ЦНС в единый рефлекторно-функциональный комплекс. Вновь образованная доминанта обладает расширенными возможностями управления действием тканей не только в очаге поражения (напр., расширение или уменьшение масштабов шоковой зоны), но и других структур общей физиологической системы организма. Это вызвано тем, что прежняя программа рефлекторной деятельности, основанная на энергетике автоматизма, оказалась недостаточной. Объясняется это тем, что вместо привычных энергетических нейрогенных возможностей у действующей доминанты возникает потребность вовлечения резервных рефлекторных сил от претендующей доминанты, функциональные возможности которой способны вовлекать в зону физиологического кризиса дополнительные резервы из общей физиологической системы. Формирование превращений претендентного доминантного очага в действующий доминантный очаг в структурах ЦНС зависит от эволюции режима биоэлектрических и сенсорных параметров. Эволюция управляющих свойств энергетических связей из действующего комплексного рефлекторного центра в «вышестоящие» центры ЦНС стало мощным прорывом в развитии регуляторных возможностей в безусловно-рефлекторном механизме.

Значение распределительных свойств нейрогенного импульса

Сенсорно-перцептивные процессы (ощущения и восприятия) происходят посредством отражения воздействий окружающего мира через органы чувств в ЦНС. Эти процессы относятся не только к психосоциологическим процессам, но и психофизиологическим. Физиология изучает исполнительную жизнедеятельность клеток, тканей и органов целого организма под регуляторным влиянием органов неспецифической формы адаптивного надзора (НФАН), главным дирижером среди которых является нейрогенный сигнал ЦНС.

При воздействии контактного экстремального раздражителя на локальный участок тела в его нейрогенных структурах стимулируется нейроимпульс, формирующий запредельный режим работы в виде процессов возбуждения.

Нейрогенный импульс, прежде чем стать адаптивной регуляторно-исполнительной функцией в действующей доминанте, проходит путь аналитического распределения через афферентный нейрон в энергоколебательной системе регуляторного аппарата ЦНС. Физиологические системы, в которых свойствами, делающими их колебательными, в той или иной степени обладают все элементы системы, т. е. эти свойства распределены (дистрибуция) по всей системе. Афферентный нейрон представляет собой распределительное устройство приема колебательных свойств энергии нейрогенного импульса и его распределения между отдельными «потребителями» в ЦНС. Принципиально составной частью в функциональной структуре системы нейрогенной адаптации является наличие афферентного проводника-распределителя, за счет которого происходит функциональная перестройка между резервными структурами системы рефлекторного акта. Цель – обеспечение качественно очерченного приспособительного эффекта. Афферентный проводник, получив через рецептор чрезвычайное сообщение от энергии внешней среды, одновременно и мгновенно распределяет в действующей доминанте избыток информации в проводнике нейрогенного импульса в двух направлениях:

1) Местное – через первичный рефлекторный центр:

а) прямое эфферентное (оперативно-исполнительное) – к скелетной мускулатуре;

б) непрямое эфферентное – обменное взаимовлияние энергетических сил между вегетативными и соматическими рефлекторными центрами спинного мозга – к гладкой мускулатуре висцеральных органов.

2) Центральное – через иерархическое продолжение афферентного проводника в действующую доминанту:

в) из действующей доминанты – общее афферентно-оповестительное (в два этапа: вначале предупредительное – ориентировочная реакция, а затем – исполнительное) направление.

При недостатке регуляторных возможностей с помощью общей афферентно-оповестительной информации через продолжение афферентного проводника низший уровень безусловного рефлекторного центра может одновременно вступать в частные резервные связи с верхними уровнями безусловных рефлекторных структур в ЦНС – тактическое направление. Одновременно и параллельно с тактической оповестительной информацией существует направление стратегической оповестительной информации, которая поступает из кризисного очага в организме по проводнику, ответвленному от общего афферентного проводника, через нейроны зрительного бугра в чувственный анализатор коры головного мозга. Кора должна знать все, что в данный момент происходит в организме. Побудительной силой оповестительной нейрогенной информации могут быть процессы и в самом кризисном очаге тела. Система нейрогенной диспетчеризации, получив от афферентного проводника оповестительную информацию о заданной программе для взаимодействия структур внутри анализатора коры головного мозга и отдельно для уровневой доминанты в стволовом отделе ЦНС, способом сенсорного воздействия на резервные доминанты, программирует подготовку эффекторного решения адаптивных задач. Согласно закону обратной связи каждая из указанных структур ЦНС взаимодействует между собой результатами своей деятельности и этим программирует реализацию эфферентного решения по управлению исполнительными органами. Эфферентное объединение сенсорной и биоэлектрической функций нейрогенного импульса в единое целое может быть абсолютным сигналом для адаптивного (вредного или полезного) воздействия на общую физиологическую систему организма.

Причиной появления изменения возбуждения в продолговатом мозгу (вышестоящий резервный уровень) возникает не только в результате прихода к нервным центрам воздействий от причинного раздражителя, но и является результатом, возникшего от вторичных процессов, протекающих в тканях кризисного участка организма. Например, сигнал об изменении окислительных процессов в очаге нарушенного кровообращения.

Сложные рефлекторные реакции

В. Г. Казаков и Л. Л. Кондратьева (1989) указывают, что в основе сенсорно-перцептивных процессов лежат 2 вида нервных связей: связи, образуемые в пределах одного анализатора, и межанализаторные связи. Первый случай наблюдается при воздействии на организм комплексного раздражителя одной модальности. Это может быть мелодия, представляющая собой своеобразные сочетания отдельных звуков, воздействующих на слуховой анализатор, или произведение живописи, представляющее своеобразное сочетание отдельных цветов, воздействующих на зрительный анализатор. И в том, и в другом случае комплекс раздражителей действует как один сложный раздражитель. При этом нервные связи образуются не только на сам частные раздражители, входящие в комплекс, но и на их соотношение – временное, пространственное. В результате в коре больших полушарий происходит процесс интегрирования, сложный синтез.

Функциональное единство периферических и центральных нейрогенных структур может формировать сложные уровни рефлекторных реакций в связях, образуемых в пределах одного анализатора, и межанализаторных связей. Кроме циркуляции уровня активации энергетического импульса в рефлекторном уровне любой сложности нейрогенная адаптация зависит от появления, а также сохранения в его свойствах высоких параметров информации в виде сенсорного ощущения (чувствительное ощущение). Клиническая практика в медицине подтверждает, что при сохранении или усилении болевых ощущений дестабилизация конфликтного участка тела может сохраняться и нарастать. Нарастающее вторжение дестабилизирующей работы рефлекторного центра провоцирует отрицательную работоспособность вышестоящей системы быстрого реагирования на регуляцию деятельности конфликтных участков тела до критического состояния: наступает парез сократительных факторов (прекращается местный кровоток), резко изменяется водно-электролитный баланс, меняется баланс простых и сложных белков и т. д. Нарушение работоспособности физиологических структур в местном кризисном участке до шокового состояния связано с превышением предела, а затем с отказом регуляторной работоспособности доминантного очага в сегментарном комплексном рефлекторном центре. В связи с превышением, а затем с отказом («срывом») режима работоспособности регулируемой части организма появляется потребность дальнейшего поиска (ориентировочная реакция), а затем введения в действие дополнительных (резервных) адаптивно-структурных единиц управления, активизированная деятельность которых необходима для стабилизации и восстановления нарушенного режима равновесия в состоянии местного гомеостаза. Этот факт указывает на то, что при нарастающем избытке сенсорной активизации рефлекторных центров господствующая роль уровнего управления будет нарастать и передаваться в следующем возрастающем порядке: спинной мозг, продолговатый мозг, средний мозг, межуточный мозг. При ситуации неустойчивой работоспособности уровневой доминанты масштабная дестабилизация кризисного очага в общей физиологической системе будет только усугубляться.

При длительном воздействии на организм экстремальных условий внешней среды наиболее ярко хроническая дестабилизация может сформироваться у отдельных его исполнительных органов. Например, длительное, бесконтрольное нарушение питания организма приводит к заболеванию пищеварительной системы. В принципе любому должно быть понятно, что понимание сложившейся ситуации в этот период дестабилизации организма позволяет специалистам делать необходимые рекомендации таким пациентам.

В кризисных ситуациях саморегуляции организма возникает потребность в новой регуляторной тактике и стратегии, при которых энергосенсорный избыток параметров в действующем доминантном иерархически регуляторном уровне направляет свои разветвленнные оповестительные действия на поиск нейрогенных состояний, способных обеспечить стабилизирующее равновесие режима работы в очаге физиологического поражения.

Движущей силой разветвляемой оповестительной информации является принудительный энергоинформационный поиск устойчивой регуляторной работоспособности среди доминант вышестоящих рефлекторных уровней. Предельное состояние режима работоспособности у действующей уровневой рефлекторной доминанты становится побудительной силой поиска резервов для привлечения в помощь со стороны «вышестоящих» структур ЦНС, регуляторные действия которых способны использовать адаптивные возможности из общей физиологической системы. Согласно поисковому закону резервных адаптивнорегуляторных преобразовательных действий общая оповестительная информация афферентного нейрогенного сигнала реализуется разветвленным распределением свойств доминанты в вышестоящие центры в 2-х функциональных направлениях:

а) оповестительно-афферентное тактическое направление – поэтапный поиск резервированного управления от автономизированного спинального уровня в сторону «вышестоящего» безусловного регуляторного уровня в ЦНС. Основа тактического направления переработки афферентной информации представляет собой поэтапную возрастающую перестройку биоэлектрических и биохимических (гормоны) параметров в активации доминант в безусловных иерархических уровнях рефлекторного механизма в ЦНС. Цель – доминантная подготовка к изменению масштаба и интенсивности деятельности безусловного рефлекса при регуляции исполнительных органов;

б) оповестительно-афферентное стратегическое направление нейрогенной информации через корковый анализатор может формировать в доминантном очаге нервной системы особое функциональное состояние в виде разных типов сенсорной недостаточности, которое называется реактивным восприятием внешней среды. Согласно закону поиска резервных адаптаций происходит взаимодействие активированных элементов анализатора коры головного мозга и вегетативных центров подкорки. Возникает сенсорное явление ощущений, связанное с очередной трансформацией энергии внешнего раздражителя в факт сенсорного сознания (ощущения). Дальнейшее оформление болевых ощущений происходит в корковых связях со специализированными центрами подкорковых и стволовых образованиях. Цель – формирование в очаге раздражения физического сигнала об опасности (боль), обеспечивающего широкое адаптивное приспособление приобретенных признаков в исполнительных структурах. Стратегическое направление переработки афферентного сигнала обеспечивает принудительное формирование параметров сенсорной активации доминанты в стволовом отделе ЦНС под сенсорным контролем коры головного мозга. Стратегический сигнал в сторону коры головного мозга создан и с другой определенной целью – программировать деятельность системы по фиксации (хранению) в памяти принятого решения и по воспроизведению, при определенных условиях, эфферентного выведения адаптивной регуляторной информации. Известно, что такая программа представляет собой специфический акт, основанный на волевом противостоянии потребностям и желаниям.

Принцип энергорефлекторной дополнительности при взаимодействии двух разных нейрогенных импульсов (сенсорный и биоэлектрический) играет важную роль при формировании инстинктов самосохранения. Инстинкты самосохранения, в свою очередь находятся под контролем эмоциональных центров ЦНС. Инстинкты самосохранения – врождённая реакция организма в ответ на чрезвычайные раздражители внешней среды. Они требуют немедленных действий.

Тактическое направление нейрогенной адаптации основано на использовании регуляторных возможностей со стороны резервных уровней в безусловно-рефлекторной организации стволового мозга, способных управлять режимом работы в дополнительном масштабе со стороны общей физиологической системы. Тактические вопросы регуляторного обеспечения ЦНС охватывают организацию адаптивного обеспечения защитных сил из общей физиологической системы в различных видах кризисных ситуаций, в том числе организацию регуляторной работы резервных этапов среди специализированных центров, безусловных рефлекторных уровней.

Тактическое направление этапного взаимодействия нейрогенного сигнала из спинального рефлекторного центра со структурами резервных уровней безусловных рефлексов позволяет дополнительно привлекать к адаптивной деятельности масштаб физиологических процессов: количественно меняются обменные процессы организма, активизируется неспецифический иммунитет, меняется деятельность внутренних органов, мышечной и сердечнососудистой системы.

Стволовой и корковый отделы ЦНС являются относительно самостоятельными биоэнергетическими системами, в которых инстинкт самосохранения ставит задачи, а информационная ориентация тактики и стратегии обеспечивает их выполнение. В основе формирования суммарного результата от интегративной деятельности между корой головного мозга и подкорки лежит конвергенция афферентно-тактических и афферентно-стратегических информационных потоков. В результате конвергенции информационных потоков от энергетических систем со стороны корковых и подкорковых образований происходит образование биоэнергетической системы с общим уровнем сложности, которая приобретает принципиально новое качество: в нем начинает формироваться эфферентный процесс адаптивного самовыражения. Стратегическое направление воздействия нейрогенного сигнала на кору головного мозга является основой для формирования не только расширения пределов связей внутри одного анализатора, но и также межанализаторных связей (условных рефлексов). Благодаря этому свойству высшей нервной деятельности (первая сигнальная система) формируется развитие разных высших форм чувствительности. Отличительные признаки свойств коры головного мозга: наличие активизации специализированных аналитических структур с развитой системой количественного обмена сенсорными данными при реализации деятельности отдельных подкорковых центров; наличие дистанционной и контактной связи с источниками и потребителями информации; расширенный состав аналитической обработки нейрогенной информации; возможность интегративной и многопрограммной регуляторной работы. Функциональная интеграция коры головного мозга с вегетативными центрами подкорковых отделов ЦНС является высшим чувствительным интергатором для эффекторной системы экстренного биологического реагирования и также играет важную роль в реагировании внутренней среды организма на социальные раздражители. Длительное влияние психогенных или контактных сверхсильных экстремальных раздражителей внешней среды, сложные условия социальной жизни вызывают в организме энергетическое перенапряжение деятельности сенсорных корково-подкорковых систем регуляции, которые при истощении резервного управления доминанты приводят к неадекватным результатам приспособления, извращению информационных потоков. При этом организм не может равновесно поддерживать оптимальный режим саморегуляции, и, значит, сохранять постоянство внутренней среды. Повышается чувствительность к внешним раздражителям, погодным и социальным условиям. Это может спровоцировать развитие острых или хронических заболеваний.