Тренированная клетка гораздо устойчивее, чем атрофичная, поскольку спесобна поддержать гомеостазис при большом диапазоне внешних воздействий и имеет энергию (АТФ) для восстановительных процессов. Дозирование нагрузок в течение болезни имеет большое значение: покой в процессе восстановления почти так же опасен, как перегрузки в период нарастания патологических сдвигов.
Клетки в сложном организме находятся в тесной зависимости друг от друга. Для большинства из них «внешней средой» являются регулирующие системы целостного организма — кровь с ее химией и гормонами, нервная система '. При высокой дифферен-цировке клеток организма каждый орган обеспечивает специфическую функцию всех других клеток, действуя через кровь, поэтому существует много положительных и обратных связей, способствующих генерализации патологических процессов по типу «лавин» и «порочных кругов» (термины, принятые в патологии). Отсюда вытекает важность тренировки всех жизненно важных органов, чтобы придать устойчивость целому организму.
Принципиальная схема организма высших животных отличается от одноклеточного только тем, что на «входе», кроме энергетического материала и физических условий, действует еще информация — то есть сведения, передаваемые сигналами с очень низкой физической энергией. Соответственно на «выходе» подается как энергия движения, так и информация. Схематически это показано на рис. 33. У человека информационные взаимодействия со средой очень важны, поскольку социальная система во много раз сложнее, чем физическая среда.
Программы деятельности человека очень сложны. Хотя все они представлены движениями мышц, но пространственное разнообра-
1 Подробнее см.: Амосов Н. М. Регулирование жизненных функций и кибернетика.—Киев: Наукова думка, 1964.— 116 с.
зие движений и их протяжен- __________ Информация. ность во времени весьма вели- ' ' э—"—- ——••
ки и, следовательно, модели таких движений требуют системы управления соответствующей сложности. Такую сложность и обеспечивает кора
Организм
Энергия питания.
Физические и другие
условия
Энергия движения, информация
большого мозга, представляющая собой огромную модели- Рис 33. Связи организма с внешней рующую установку, предназна- средой ченную для оптимизации действий по реализации основных программ поведения — инстинктов, измененных социальными условиями.
Более сложная схема организма показана на рис. 34. Рабочие органы представлены мышцами, которые являются средством воздействия на внешний мир, и внутренними органами, выполняющими функции обеспечения организма энергией и защиты от микробов. Управляющие подсистемы можно грубо разделить на две части: а) анимальная нервная система, обеспечивающая «внешнее поведение» человека — переработку информации, получаемой извне и из тела через рецепторы, и управление движениями (мышцами) с целью силового и информационного воздействия на внешнюю среду; б) вегетативная нервная и эндокринная системы, призванные регулировать функцию внутренних органов, обеспечивающих внешнюю деятельность.
Стимулы поведения — чувства — как производные инстинктов имеют корни в эндокринной и нервно-вегетативной системах с вторичным представительством в коре, а модели социального поведения первично закладываются в коре через обучение.
Кора действует по принципу управления (включая отдельные, дискретные функциональные акты), а подкорка выполняет функции регулирования путем непрерывного поддержания управляемого гомеостазиса — уровня физических и химических констант, запрограммированного применительно к степени мышечной и психической активности. При напрлженной деятельности, как правило, поддерживаются более высокие уровни многих функциональных показателей, например артериального давления, температуры и др.
Все функции организма осуществляются через дифференцированные клетки, организованные в органы. Деятельность органов описывается количественными характеристиками, подобными характеристикам специфической деятельности их основных клеток (рис. 31). Энергия «выхода» органа — будь то механическая энергия сокращения мышцы или сердца или химическая энергия в секретах или инкретах железы, изменяется, прежде всего, в зависимости от специфического «входа», регулирующего воздействия со стороны регулирующий систем — частоты нервных импульсов или концентрации гормона. Неспецифические воздействия в виде, например, констант крови, уровня кислорода или глюкозы должны поддерживаться на постоянном уровне механизмами гомеостазиса
117
Кора-психика
Органы чувств
I»
I И
* С:
Вегетативная нервная счете на. Эндокринная система. Кровь и лимфа
I
Внутренние органы. Покровы
Химические, физические и биологические факторы
среды, В том числе
питание
Мышцы
Механическое сопротивление среды
Механические и информационные воздействия на среду
"5 У
е-
•§
РИС. 34. Функциональная схема организма
и не должны поэтому влиять на «выходы». Однако в случае патологического отклонения этих показателей от заданного уровня выходные характеристики органов существенно смещаются вниз или вверх. Чем меньше уровень «резервов мощности» (ниже тренированность), тем значительнее и быстрее проявляется влияние на клетку (орган) нарушения гомеостазиса.
Каждый орган тренируется интенсивностью своей специфической функции: мышца — силой и длительностю сокращений, железа — секрецией, нервный узел — частотой импульсов его нейронов. Но все органы тренируются через внешнюю деятельность целого организма, а точнее—через его мышечную деятельность. Работа мышц требует больше всего энергии и этим нагружает все обеспечивающие внутренние органы, а через них и регулирующие системы.
Законы тренировки организма те же, что и клетки, потому что организм тренируется через тренировку клеток. При этом тренируют только те нагрузки, которые доводят организм до предела физиологической нормы.
Гомеостазис сложного организма выражается в поддержании постоянства основных показателей внутренней среды — крови (рН, Рсо2 и Ро2 артериальной крови, щелочной резерв, уровень глюкозы, содержание белков и пр.). Работа мышц, изменение физических констант внешней среды, временные ограничения пищи и воды, повреждения и кровотечения вызывают нарушение гомео-
118
стазиса, а деятельность регулирующих систем и внутренних органов направлена на выравнивание этих нарушений.
Резервы гомеостазиса измеряются диапазоном изменений внешней среды и физических нагрузок во времени, при которых константы крови еще поддерживаются в пределах физиологической нормы. Они определяются уровнем тренированности или «резервными мощностями» «рабочих» органов и регулирующих систем, достигнутых в результате тренировки. Если бы этот показатель — резерв гомеостазиса — можно было легко определить, то он служил бы самым точным количественным выражением уровня здоровья как показатель устойчивости организма в отношении агентов, вызывающих патологию (степень отклонения констант от нормы уже давно является количественным выражением тяжести состояния больного).
Резервные механизмы гомеостазиса для сложного организма выражаются в специальных программах регулирования, которые включаются в условиях чрезмерных внешних раздражителей, сигнализирующих об угрозе или прекращении ее для особи. Они особенно развиты у высших млекопитающих и у человека. В аспекте психологии это выражается эмоциональными состояниями — гневом, страхом, радостью, горем. Физиология эмоций — это изменение активности избранных высших вегетативных центров в подкорке, в свою очередь стимулирующих функции эндокринных желез. При этом имеет место и обратная связь: гормоны поддерживают активность нервной системы, усиливая эмоции. Изменение активности «регуляторов обеспечения» включается от коры мозга, но само находит отражение в коре в субъективных чувствах, эмоции. На «рабочих органах» — мышцах, сердце, сосудах, бронхах, печени и др.— эмоциональное состояние отражается в виде резкого изменения их функций — повышения одних и торможения других. При этом в зависимости от уровня резервов в клетках этих органов экстремальное регулирование (эмоции) могут оставлять функции в пределах нормальных режимов или переводить в экстремальные (см. участок э на кривых рис. 31) или даже в патологические (участок п на том же рисунке).
Внешние сигналы — угрозы, воспринимаемые рецепторами и распознаваемые корой,— могут включить экстремальную регуляцию рабочих органов, но непосредственная энергетика их определяется интенсивностью актов поведения (борьбы, бегства, пляски, радости) и «сопротивления» среды этим актам. Возникает обратная связь: эмоции оказывают влияние на психику и на регулирующие системы обеспечения — вегетативную, нервную и эндокринную. У диких животных сила эмоций обычно соответствует энергии двигательных актов, поэтому продукты экстремального регулирования, особенно адреналин, быстро разрушаются, и организм снова возвращается в условия нормальной регуляции. Эмоции у животных нестойки еще потому, что у них короткая память. Высокая тренированность рабочих органов тоже способствует сохранению гомеостазиса при эмоциях.
119
Другое дело — современный человек. Обладая высоким интеллектом, он заранее предвидит настоящие и мнимые опасности и ощущает состояние тревоги. Эмоции активизируют эндокринную систему и включают программы экстремального регулирования, но отсутствие физической нагрузки (борьбы или бегства) не обеспечивает их гармонического развертывания. При низкой тренированности клетки рабочих органов легко впадают в патологический режим. Так развиваются «болезни регуляции», которые связывают со стрессорными условиями, в которых будто бы живет человек в индустриальном обществе.
Можно ли стресс приравнять к понятию экстремального регулирования, или это патологические последствия несоответствия регулирования в условиях угрозы и резервов гомеостазиса? Нам кажется, что правильнее последнее. «Образованность» переоценила угрожаемость среды, а физическая детренированность «рабочих органов» в условиях механизации труда превратила нормальную реакцию на эмоции в патологическую.
Основными «рабочими» функциями сложного организма являются движение, питание, защита от физических, химических и бактериальных воздействий внешней среды. Программы формирования новых структур — рост, регенерация, размножение — относятся скорее к управляющим функциям. Наибольшего напряжения механизмов гомеостазиса требует движение, поскольку мощность как количество энергии в единицу времени изменяется у человека от 6300 до 25 100 кДж (1500 до 6000 ккал) в сутки, а если взять пиковые нагрузки, исчисляемые несколькими минутами, то диапазон изменений может возрастать в 20—30 раз. Однако все другие функции осуществляются по тем же принципам, что и функция движения. Это означает, что характеристики «вход — выход» и постоянства параметров внутриклеточной среды такие же, как показано на рис. 31.
Следовательно, для соединительнотканных, нервных, железистых клеток действуют те же законы нормальных, экстремальных и патологических режимов, что и для мышечных, осуществляющих движения. Все эти клетки тренируемы по тем же законам. Для них тоже можно определить резервы гомеостазиса как отношение максимального значения специфической функции к ее состоянию покоя.
Любая тренировка осуществляется через напряжение и неравномерность функции. Можно тренировать органы пищеварения разнообразием количества и качества пищи, терморегуляцию — и холодом и жарой, неспецифический иммунитет — порциями микробов, нервно-вегетативную и эндокринную системы — стрессовыми ситуациями. Однако главным условием здоровья являются большие резервы энергетических мощностей, достигаемых тренировкой к физическим нагрузкам — как пиковым, так и продолжительным. Они тренируют почти все рабочие системы обеспечения — сердце, сосуды, легкие, печень, почки и одновременно — регулирующие системы, поскольку любая пиковая мышечная нагрузка является
120
«физиологическим» стрессом. Она отличается от «патологического» стресса, вызываемого часто психическими раздражителями, за которыми не следует работа. Физическая тренировка позволяет также ослабить отрицательный эффект избыточного питания, ку-тания, чрезмерной стерильности окружения и пищи. Впрочем — ослабить, но не полностью компенсировать.
После высказанных выше «кибернетических» взглядов на механизм здоровья нетрудно объяснить возрастание болезней цивилизации и смертности от них. Физическая детренированность, связанная с механизацией, избыточное питание и тепличные условия жизни — вот причины уменьшения «количества здоровья», или резервов гомеостазиса. К сожалению, наша теоретическая медицина еще не занялась вплотную конкретным количественным изучением механизмов регулирования функций, значения резервов мощностей и влияния на все это тренировки. Кибернетика и теория автоматического регулирования дают достаточные исходные идеи для проведения таких работ.
Едва ли стоит врачам ожидать теоретиков. Нужно уже сейчас практически изучать влияние уровня тренированности людей на динамику заболеваемости и смертности от «болезней цивилизации» — сердечно-сосудистых, нервных, обменных, которые угрожают свести на нет преимущества легкой работы и безбедного существования, о котором люди мечтали столько веков.
ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ТРЕНИРОВОК И ГИПОДИНАМИИ НА ГЕМОДИНАМИКУ
Многочисленные физиологические исследования показывают, что под влиянием физических тренировок существенно улучшаются функции основных органов и систем человека, и это приводит к выраженным положительным сдвигам гемодинамики.
(Ним кислорода, паашеИ-ляемыи Йе
Сердечный дебит
(Ч)
Киаюрад-ныи.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35