Кора больших полушарий

Кора больших полушарий, анализируя информацию, поступающую к ней, посылает импульсы в подкорковые образования, изменяя их активность. Именно таким образом поддерживается постоянство внутренней среды в непрерывно меняющихся условиях внешнего и внутреннего мира.
В осуществлении гомеостазиса мозга, несомненно, принимают участие как специфическое, так и неспецифические образования, осуществляющие в кольцевом взаимодействии с корой десинхронизирующие или синхронизирующие эффекты .
Обычно процесс саморегуляции связывают с процессом управления с отрицательной обратной связью.
Однако в теории автоматического управления используются два принципа: принцип Ползунова — Уатта (принцип обратной связи, управление по выходной величине) и принцип Понселе (управление по возмущению). Системы, которые сочетают оба принципа управления, называются комбинированными и дают возможность создания наиболее совершенных систем регулирования.
Углубленное исследование процессов саморегуляции органов и систем организма и, прежде всего, головного мозга позволит нам приблизить то время, которое предсказывал И. П. Павлов в своей знаменитой речи «Естествознание и мозг»: «Таким образом, вся жизнь от простейших до сложнейших организмов, включая, конечно, и человека, есть длинный ряд все усложняющихся до высочайшей степени уравновешиваний внешней среды. Придет время — пусть отдаленное,— когда математический анализ, опираясь на естественнонаучный, охватит величественными формулами уравнений все эти уравновешивания, включая в него и самого себя».


 Системный подход

Системный подход позволяет определить иерархию уровней организации в природе как единой и целостной системе. С другой стороны,, системный подход очень важен при анализе частных явлений, при рассмотрении того, как определенная система входит уже в качестве элемента в более широкую систему явлений.
Это особенно важно при изучении мозга, центральной нервной системы и моделирования ее функций.
Очевидно, что функциональное единство нервной системы определяется взаимозависимостью комплексов нейронов. В таком комплексе, помимо общих законов функционирования, присущих каждому нервному элементу, мы сталкиваемся с закономерностями, характерными именно для данного морфо-физиологического объединения. Функциональные ансамбли, как и условные рефлексы, работают «сходу», так как цель их — обеспечить организму оптимальный вариант поведения. Именно поэтому с биологической точки зрения «упражнение» синапса (или «проторение путей», о чем писали многие) отходит на второй план, поскольку смысл замыкательной деятельности мозга состоит именно в том, что организм зачастую уже с первого совпадения раздражителей обеспечивает себе адаптацию в среде (П. К. Анохин). Это принципиально важное положение.


 Рефлекторные акты

Анализируя рефлекторные акты, понятие обратной связи систематически применял с 1925 г. немецкий ученый Р. Багнер. Оно было прежде всего использовано для объяснения управления скелетной мускулатурой. Ученый утверждал, что необходимо заменить понятие разомкнутой рефлекторной дуги понятием регуляционного кольца. Ведь принцип кольца является ведущим во всех проявлениях саморегуляции живых организмов и аналогичен обратной связи в автоматах. Большинство регуляционных колец организма принадлежит к тому типу, где сигнал обратной связи пропорционален как величине входного сигнала, так и его первой производной по времени. Р. Багнер отмечал, что последний вид сигналов, очевидно, применяется для процесса экстраполяции. В последнее время ученый указывает на наличие в организме самовозбуждающихся систем с положительной обратной связью, примером которых являются механизмы роста в эмбриогенезе.
Таким образом, процессы саморегуляции организма, направленные на поддержание устойчивости, сохранение своего состояния (гомеостазиса), осуществляются с помощью обратных связей. Структурной основой процессов самоорганизации и саморегуляции служит кольцевая система связей между отдельными звеньями анализаторов (так, как понимал это И. П. Павлов) или подсистемами центральной нервной системы человека и животных.


 Саморегуляция

Саморегуляция как циклическая форма приспособительной деятельности, справедливо замечает советский физиолог К. В. Судаков, с регулируемым конечным приспособительным эффектом заключает в себе все общие закономерности кибернетики. Принцип саморегуляции заставляет рассматривать приспособительную деятельность живых существ с принципиально новых позиций системных образований организма.
В последнее время предприняты попытки адекватно отразить сложность биологических систем регулирования. Так, советский исследователь Г. И. Поляков выделяет шесть функций, каждой из которых соответствует свой анатомо-физиологический механизм: регуляция и саморегуляция, контроль и самоконтроль, управление и самоуправление.
К сфере регуляции и саморегуляции относятся системы, обеспечивающие постоянство внутренней среды. Самоконтроль осуществляют анализаторно-координационные механизмы типа мозжечка и верхнего двухолмия среднего мозга. Контроль — это влияния, которые системы анализаторов оказывают на самоконтролирующиеся рефлекторные приспособлеыия. Самоуправление — формы и компоненты поведения, программы которых вырабатываются на протяжении жизни вида (инстинктивные реакции). Наконец, управление — это как «свободное», или произвольное (у человека — сознательное), управление, так и автоматизированное (у человека— бессознательное) управление.


 Процесс саморегуляции

Существует мнение, что процесс саморегуляции можно определить как выражение приспособительной деятельности организма, осуществляемое с помощью прямых и обратных связей между центрами и периферическими аппаратами, направленное па поддержание гомеостазиса, распространяемое на деятельность любой подсистемы организма. Это нз сводится, как считали до сих пор, к описанию процесса ликвидации последствий возмущающего воздействия и возвращения к «норме», но, прежде всего, определяется как реакция системы па возмущения посредством изменения параметров системы и перехода ее в новое поле действия. Чрезмерно сильные раздражители, вызывающие выход параметров саморегулирующихся систем за пределы физиологической нормы, порождают в рецепторном аппарате импульсацию, превосходящую обычный диапазон возбуждений. Вследствие этого накопление возбуждений в соответствующих рефлекторных центрах ведет к критическому состоянию определенных групп нейронов и их торможению.
На наш взгляд, следует отличать внутреннее уравновешивание (термин И. П. Павлова), направленное на сохранение гомеостазиса (клеток, органов, подсистем организма), и внешнее, обеспечивающее выбор оптимального поведения. Нас прежде всего интересует первая сторона проблемы, то есть как «гомеостаты мозга» сохраняют функциональный уровень подсистем мозга, необходимый для его нормальной деятельности. Мозг содержит тонкие механизмы саморегуляции своей активности.


 Поведение человека

В результате многолетних исследований не только укрепился взгляд на мозг как центр, регулирующий поведение человека и животных, но и получены данные, которые позволяют строить гипотезы о методах функционирования центральной нервной системы. Может показаться странным, что теперь психолог пишет книгу «Мозг как вычислительная машина», а инженеры и математики называют свой сборник «Вычислительная машина и мозг». Однако речь идет о глубокой внутренней аналогии, существующей между организмами, автоматическими и общественно-экономическими системами, которую кратко можно определить так: эти динамические системы сохраняются и устойчиво функционируют вопреки потокам разрушительных и отклоняющих воздействий (энтропии), обрушивающихся на них извне и изнутри, благодаря процессам управления и регулирования.
Проблемы управления, саморегуляции в живом организме широко обсуждались, исходя из идей кибернетики и прежде всего — принципа обратной связи.
Значение обратной связи в осуществлении нервной деятельности физиологи отмечали еще в прошлом веке. Ч. Белл еще в 1826 г. указывал на наличие «нервного круга» между мозгом и мышцами. Роль центростремительных импульсов в регуляции движений была проанализирована И. М. Сеченовым, Ч. Шеррингтоном, В. Магнусом, а затем И. П. Павловым и Л. А. Орбели.