Организм человека как функциональная система

Организм человека устроен чрезвычайно сложно и включает в себя множество структурных подразделений. Сложна и динамична архитектура актов жизнедеятельности, поскольку в них вовлекается огромное множество различных структур. Современное системно-структурное понимание сущности жизни базируется на том, что структура организма на всех уровнях, начиная от клетки и кончая организмом, - это интегральное единство пространственного строения и временной динамической организации.

Идея о том, что живой организм представляет собой функциональную систему, была сформулирована в 30-х годах П.К. Анохиным и сейчас является одним из фундаментальных понятий в биологии. Сам феномен функциональной системы состоит в динамическом объединении различных элементов организма, которое направлено на получение полезного результата действия. Концепция функциональной системы позволяет несколько по-иному посмотреть на организм человека и выполнение им тех или иных действий.

С этой точки зрения каждое движение человека, в том числе и движение спортсмена, можно рассматривать как результат функционального объединения большого количества различных морфологических элементов (костей, связочно-суставного аппарата, мышц, элементов кровеносной и нервной систем), направленного на достижение определённого двигательного эффекта. Каждая из перечисленных морфологических структур выполняет в двигательном акте свои определённые функции, однако это не мешает "функциональному ансамблю" структурных элементов работать согласованно. Функциональную систему можно выделить на любом уровне: и на клеточном, и на органном, и на организменном. Отсюда становится понятным многостороннее влияние физических упражнений и спорта на организм человека. Выполнение любого движения неизбежно отражается на состоянии костей, их соединений, мышц, внутренних органов, сердца, сосудов, органов внутренней секреции, нервной системы, т.е. и на системах исполнения, и на системах обеспечения.

Особое значение в логической структуре функциональной системы имеет результат действия. Понятие результата действия, как и цели действия, является центральным пунктом в системной концепции П.К. Анохина. Самоуправляемая система в ней определяется через понятие полезного для организма результата его собственной деятельности, так как полезность результата действия обеспечивает стабилизацию и устойчивое состояние системы. "Все звенья функциональной системы связаны взаимовлиянием, которое не происходит хаотически или не ориентировано, а развивается таким образом, что все компоненты системы содействуют друг другу, т.е. их усилия фиксируются на путях получения полезного результата для данной системы и для организма в целом. Следовательно, в функциональной системе результата является универсальным организующим фактором. Именно это и определяет, в каком месте и в какое время включится тот или иной компонент системы" (П.К. Анохин, 1968). Таким образом, главным управляющим фактором в саморегулирующих системах, в том числе и в биологических, является результат их деятельности и полезность достигнутого результата для последующего поведения системы.

В процессе приспособления в животном мире создавались доминирующие линии нервных и гуморальных реакций, не только отвечающих настоящему моменту, но и опережающих события внешнего мира. Принцип опережающего отражения обеспечивает приспособление к будущим, ещё не наступившим событиям. Этот принцип играет важную роль в подготовке спортсменов к соревнованиям, в предстартовом периоде, особенно в плане обеспечения максимальной подготовленности систем организма к физическим нагрузкам.

Понятие адаптации

Как уже говорилось, под влиянием занятий спортом и в мышечной, и в костной, и в сердечно-сосудистой системах происходят прогрессивные морфологические изменения, которые обеспечивают приспособляемость организма спортсмена к высоким тренировочным и соревновательным нагрузкам. Любые изменения в одном органе или группе органов, возникшие под влиянием занятий спортом, влекут за собой согласованную морфологическую перестройку во всех других органах и системах организма. Эта взаимообусловленность морфологических изменений в организме спортсмена отражает сущность биологического приспособления его к физическим нагрузкам.

Важнейшим свойством любого организма является поддержание постоянства его внутренней среды, которое получило название гомеостаза. Гомеостаз внутренней среды находит своё отражение в устойчивости строения внутренних органов и мышечной системы на протяжении жизни каждого индивидуума. Несмотря на то что все ткани и клетки постоянно обновляются в процессе жизни, тканевый состав внутренних органов остаётся постоянным (стабильным).

Для обеспечения этой стабильности эволюция избрала принцип избыточной организации. Это, в частности, выражается в характерном для организма дублировании органов и процессов. Парность органов заслуживает особого внимания, так как в нормальных условиях для обслуживания организма достаточно одного из них. Человек может обходиться одной почкой, одним лёгким, может жить, потеряв треть крови. Избыточность организации страхует организм от случайностей. Однако из этого следует и другой вывод: прочность организма намного больше, чем ему действительно требуется. Значит, предел физических возможностей организм не исчерпывается в обычных ситуациях, он рассчитан ещё и на предельные нагрузки. В основе развития морфологических структур и функциональных отправлений лежит единство организма и внешней среды. Оно привело в процессе эволюции к формированию большого количества приспособительных реакций и механизмов, имеющих то или иное морфологическое выражение. Способность реагировать на экзогенные факторы и поддерживать постоянство внутренней среды является эволюционно выработанным механизмом адаптации живых систем. Приспособляемость организма к внешней среде осуществляется тонкой и содружественной деятельностью многих систем организма, координируемых нейрогуморальными механизмами.

Под термином " адаптация" понимают довольно широкий круг явлений, среди которых можно выделить две основные группы:

а) фенотипические приспособления (индивидуальная адаптация), когда адаптационный акт осуществляется в течение жизни индивидуума под влиянием изменившихся факторов среды;

б) генотипические приспособления (видовая адаптация), являющиеся врождёнными и отражающие видовую приспособленность.

Большинство работ медицинского профиля посвящено изучению фенотипической адаптации и её морфологическому проявлению на различных уровнях организации человеческого организма. В этом плане рассматривается адаптация организма к гипоксии, к физическим нагрузкам, к воздействию климатических условий и т.п.

При рассмотрении адаптации необходимо отметить два важных фактора:

Всякая адаптация возникает под влиянием раздражения в течение некоторого периода времени: от нескольких минут до многих поколений. В качестве примеров можно привести соответственно адаптацию органов чувств и генетические сдвиги в организме.

Адаптация характеризуется адекватностью сдвигов в организме (включая и морфологические) изменениям внешней среды. Значение вклада отечественных учёных в изучение адаптации трудно переоценить. Об этом свидетельствуют основополагающие работы школ А.Н. Северцова, И.И. Шмальгаузена, И.П. Павлова, П.К. Анохина и открытие многих механизмов приспособительных реакций. П.К. Анохин (1962) отмечает, что адаптивные реакции играют роль своеобразного буфера, призванного смягчить эффект воздействия внешней среды и предотвратить сдвиги в течении жизненно важных процессов.

Несмотря на то, что взгляды исследователей на основное содержание понятия "адаптация" ещё не в полной мере согласованы, всё же можно очертить круг основных явлений, которые попадают под это понятие. Под адаптацией понимаются те приспособительные изменения в организме, которые отражают расширение его функциональных возможностей, увеличение работоспособности, повышение сопротивляемости внешним воздействиям. Адаптация такого рода может быть одной из основ морфологического преобразования живых систем в их сложном взаимоотношении с внешней средой.

Важнейшим фактором адаптации является автоматизм работы систем организма. Сюда относится обеспечение актов внешнего дыхания и деятельности сердечно-сосудистой системы. Каждому органу, каждой функциональной системе присущи собственные ритмы и диапазоны приспособляемости.

Морфофункциональные изменения, происходящие в организме в процессе мышечной деятельности, существенны и выражаются в основном в гипертрофии поперечнополосатых мышц при силовых нагрузках, в преобразовании конструкции мышцы как органа, в морфологической перестройке костей, сердечно-сосудистой системы и т.п. Адаптационные изменения в двигательном аппарате спортсмена неодинаковы. В зависимости от особенностей вида спорта, в котором спортсмен специализируется, длительности занятий или уровня спортивного мастерства, способов решения двигательных задач эти изменения носят тотальный (общий) или локальный (местный) характер. Правильнее рассматривать локальную перестройку в единстве с общими изменениями в организме спортсмена. Обычно локальные изменения имеют место там, где в наибольшей мере действует нагрузка и где она проявляется специфически.

Принято различать две стадии адаптации: первая стадия - функциональная адаптация - характеризуется развитием таких адаптационных реакций в системах организма, когда приспособление идёт на функциональном уровне, а морфологические изменения незначительны и носят полиморфный характер; вторая стадия - морфофункциональная адаптация - соответствует такому состоянию системе, когда наряду с гиперфункцией имеет место выраженная морфологическая перестройка органов.