Информационная модель гомеостаза

Одной из целевых функций живого организма при обеспечении выживания является сохранение в относительно постоянном состоянии внутренней среды организма на всех уровнях: от субмолекулярного уровня до органов и тканей - температурного режима, процесса обмена веществ, внутренней биохимической среды клеток и так далее.

“Уже более столетия прошло с тех пор, как Клод Бернар создал учение о постоянстве внутренней среды - учение, которое положило начало почти необозримому числу экспериментальных исследований, теоретических изысканий, нередко спорных и противоречивых суждений...

И лишь после того, как Уолтер Кеннон в 1929 г. окончательно сформулировал теорию гомеостаза, представление о постоянстве внутренней среды, о ее всеобъемлющем значении для жизнедеятельности организма, для его существования получило не только общебиологическое, медицинское, но и глубокое философское звучание... Как ни странно, но само понятие “гомеостаз” не имеет до сих пор четкого, безоговорочного определения...

Согласно всем классическим канонам, под гомеостазом следует понимать относительное динамическое, колеблющееся в строго очерченных границах постоянство внутренней среды (крови, лимфы, внеклеточной жидкости) и устойчивость (стабильность) основных физиологических функций организма (кровообращения, дыхания, пищеварения, терморегуляции, обмена веществ и т.д.).

Является ли эта формулировка безоговорочно признанной? Отнюдь нет. В литературе можно встретить и другие определения, как, например: “Гомеостаз - совокупность процессов, обеспечивающих постоянство внутренней среды”. В этом определении причина и следствие как бы перевернуты. Гомеостазом названы гомеостатические механизмы, т.е. физиологические процессы или управляющие системы, регулирующие, координирующие и корригирующие жизнедеятельность организма, целью которых является поддержание в нем относительно стабильного состояния” (Г. Н. Кассиль “Внутренняя среда организма”, М., “Наука”, 1983 г., стр. 19,20).

Итак, гомеостазом, по мнению многих ученых, следует называть постоянство внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций. Однако при таком подходе внутренняя среда организма выступает как саморегулирующаяся система, хотя совершенно очевидно, что этого просто не может быть. Внутренняя среда должна регулироваться извне (по отношению к самой среде), как это и должно быть в системе автоматического регулирования, каковой и является весь организм, управляемый целиком его разумом. Более того, неверно понимать под механизмом процесс, поскольку процесс - это все-таки продукт чего-то идеального, а механизм - это материальное воплощение системы регулирования.

Сложности, возникшие при толковании сущности гомеостаза, обуславливаются, на мой взгляд, тем, что не всегда можно отделить объект регулирования от механизма регулирования, что и порождает определенную путаницу не только в терминах, но и в понимании явления. Так, например, кровь является, с одной стороны, средой, т.е. объектом регулирования. С другой стороны, кровь сама является и механизмом регулирования других параметров гомеостаза.

Поэтому при любом понимании конкретики гомеостаза его сущность должна пониматься именно как некоторая совокупность (система регулирования), состоящая из собственно среды, относительную стабильность параметров которой поддерживает процесс, управляемый каким-либо образом разумом так, чтобы обеспечивалась требуемая константность внутренней среды, и механизмы регулирования. Иначе говоря, всегда следует рассматривать триединое: среда, механизм и процесс (программа) регулирования.

В этом случае можно проводить определенную дифференцировку уровней гомеостаза: клеточный, гомеостаз органов (как отдельных механизмов организма), систем и центральной нервной системы. Кроме того, только в этом случае обнаруживаются скрытые ранее свойства психики.

“Советский ученый А. А. Логинов в своей интересной книге “Очерки по общей физиологии” (1976) говорит о разных уровнях гомеостаза - цитогенетическом, соматическом (морфологическом), функциональном и онтогенетическом. Он выделяет гомеостаз дыхательный, пищеварительный, выделительный, циркуляторный, двигательный, сенсомоторный, психомоторный, психологический, регуляторный и даже информационный, обеспечивающий оптимальную реакцию на поступающую информацию” (Г. Н. Кассиль “Внутренняя среда организма”, М., “Наука”, 1983 г., стр. 31).

Итак, процессы стабилизации параметров среды организма – это разнородные, иерархически организованные процессы, в которых механизм регулирования одного уровня в другом может выступать как среда, подлежащая регулированию. Для того чтобы процессы регулирования были эффективны, чтобы обеспечивалась достаточная чувствительность в контуре регулирования, организм должен осуществлять определенные изменения внутренней среды непрерывно. Вместе с тем полностью обеспечить совершенно стабильное состояние не только организм, но и любая система автоматического регулирования, не в состоянии.

С другой стороны, для нормального обеспечения жизнедеятельности организма вовсе не требуется сохранение действительно постоянного состояния внутренней среды организма. Скорее наоборот, целесообразны некоторые, постоянно меняющиеся отклонения от нормы, от какого-то среднего состояния. Происходят как малые, едва заметные отклонения, накапливающиеся в ходе жизненного цикла за счет различных изменений в организме, например, от старения или вследствие микроэволюционных преобразований. Происходят и также изменения, имеющие характер колебаний относительно некоторой оптимальной величины в течение суток, времен года и т.п. Кроме того, собственно процесс жизни можно понимать (в том числе и внутри одного организма) как определенную совокупность отмирающих, деградирующих частей, рождение и развитие новых. Безусловно, в данном случае не идет речь о патологических изменениях состояния внутренней среды, возникающих при каких-либо заболеваниях.

“Активная роль разрушения в жизненном процессе, его значение как первоосновы созидания подтверждается теоретическими представлениями, развиваемыми известным советским физиологом И. А. Аршавским. Согласно этим представлениям, растущий организм нуждается в стрессорных влияниях среды (под стрессорными влияниями... понимается воздействие раздражителей самой разнообразной природы, реагируя на которые организм испытывает состояние напряжения - стресса...), стимулирующих его двигательную активность (в частности, в периодическом дефиците кислорода и питательных веществ), сопровождающуюся обязательными энергетическими тратами, которые окупаются индукцией избыточного анаболизма (созидания)...

Нужно сказать, что физиологический стресс необходим не только молодому, растущему, но и взрослому организму. Источником такого стресса является постоянно присутствующий элемент рассогласования его с внешней средой. Дело в том, что адаптация отнюдь не означает абсолютной гармонии во взаимоотношениях организма и среды. В этих отношениях всегда есть элемент противоречия, рассогласованности, необходимый организму для постоянной тренировки и поддержания высокой рабочей готовности его защитных механизмов, которые следует незамедлительно пускать в ход во имя спасения в случае внезапных и резких пертрубаций в среде” (Б. С. Алякринский, С. И. Степанова “По закону ритма”, М., “Наука”, 1985 г., стр. 20-22).

Мне представляется важным признание определенной первичности в регулировании параметров среды организма тех управляющих воздействий разума, в результате чего возникают процессы, которые и обеспечивают относительное постоянство среды, т.е. процессы осуществляются в соответствии с реализацией функции выживания (некоторой программы выживания). В дальнейшем мы покажем, как эти процессы возникают, как протекают. Поэтому будем их рассматривать как процессы жизнеобеспечения, организованные в некотором смысле иерархически.

Для нас важно четко понять, что при любой интерпретации уровней жизнеобеспечения, гомеостаз является итогом процессов жизнеобеспечения, что позволяет выявлять некоторые особенности жизни организма и деятельности разума, давать им определенные объяснения, тогда как при ином подходе становятся необъяснимыми многие проявления психики.

Наличие процессов жизнеобеспечения у всех без исключения живых организмов обязательно, а это может быть обеспечено при условии наличия определенных реакций на изменения внутреннего и внешнего. Следовательно, мы, так сказать, с другой стороны вновь подтверждаем необязательность наличия мозга для осуществления функций разума на любом уровне живой материи.

В порядке постановки проблемы необходимо рассмотреть в крайне ограниченном объеме информационные механизмы, обеспечивающие действие жизненных процессов, и механизмы, связанные с запоминанием и обработкой информации о биохимических процессах в клетках, органах и системах организма. Этот вопрос будет изложен скорее в философском, чем в физиологическом плане, поскольку мне вовсе бы не хотелось вторгаться в области, далекие от психологических проблем. Здесь проблема будет только обозначена.

Для обеспечения нормального функционирования механизмов выживания организм, естественно, должен помнить не только все то, что происходило когда-либо во внешнем мире, но должен запоминать также и все то, что происходило в самом организме.

Иначе говоря, преемственность форм жизни на Земле не означает исчезновения свойств низших организмов при переходе к более сложной организации. Следовательно, каждая клетка живого организма в некотором смысле живет автономно, реализуя свою функцию выживания. Можно также сказать, что любой более сложный, чем одноклеточный, организм представляет собой всего лишь конгломерат автономных одноклеточных организмов.Соответственно, каждый автономный орган сложного организма представляет собой законченный по функциям организм со своими параметрами разума.

“Установлено, что живая клетка, изолированная или составляющая часть сложного многоклеточного организма, представляет подвижную, саморегулирующуюся систему. Она не находится в абсолютном равновесии со своим окружением. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызванных различными воздействиями из внешней и внутренней среды.

Способность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторой средней величины, вызванного тем или иным физическим, химическим, физиологическим фактором, - особое преимущество живой клетки. В известной мере это относится и ко всему организму, который состоит из огромного числа строго дифференцированных клеток” (Г. Н. Кассиль “Внутренняя среда организма”, М., “Наука”, 1983 г., стр. 22).