Механизмы адаптации

Определение здоровья и болезни как способности организма адаптироваться к условиям внутренней и окружающей среды отводит теории адаптации ключевое место в учении о человеке. Под адаптацией понимают все виды врожденной и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Процесс адаптации – это приспособление строения и функций к условиям существования. В ходе адаптации формируются признаки и свойства, которые оказываются наиболее выгодными для живых существ, благодаря которым организм приобретает способность к существованию в конкретной среде обитания. Адаптация организма к условиям среды может носить различный характер и затрагивать все стороны организации и жизнедеятельности человека.

При сравнении живых и неживых систем процесс приспособления к нагрузкам (адаптация) можно смоделировать следующим образом (табл. № 1).

В первом случае, т.е. у неживых систем (машины, компьютеры) происходит усовершенствование «железа» (замена деталей и конструкций) или регулировка сигнала на выходе. Ключевым в этом случае является воздействие на структуру. Во втором случае, т.е. у живых систем (животные, человек) происходит усовершенствование «памяти» (замена знаний и навыков) или регулировка сигнала на входе. Ключевым в этом случае является воздействие на функцию.

С кибернетической точки зрения, адаптацию у живых систем можно рассматривать как типы управления организмом, которые влияют на внутренние и внешние функции. Так, например, к внутренним функциям можно отнести – сердцебиение, дыхание, пищеварение и др., а к внешним функциям – движение, поведение, речь. Используя структурно-функциональный подход к пониманию сущности «ЧЕЛОВЕКА», можно сказать, что его адаптация осуществляется на уровне «тела» и на уровне «души». В первом случае – это морфологические и биохимические характеристики, основу которых составляет воспаление и регенерация (нейропластичность). Во втором случае – это биофизические (электрический ток) и информационные (программное обеспечение) характеристики, основу которых составляет возбуждение и степень зрелости системы (операционные системы). Для упрощения понимания процессов управления, данные знания можно обобщить и упростить. Таким образом, в первом случае в процесс адаптации включаются специфические реакции(воспаление), а во втором случае в процесс адаптации включаются неспецифические реакции (возбуждение.

Морфологические и биохимические характеристики адаптации

ВОСПАЛЕНИЕ – это защитно-приспособительная реакция организма сосудисто - стромального уровня, которая была сформирована в процессе эволюции вида. Чтобы оценить признаки воспаления использую собирательное понятие – гомеостаз и гомеокинез. Воспаление может создаваться естественным (заражение) и искусственным (прививки) путём. Эти изменения (признаки патологической дизадаптации) имеют определённый диапазон (разброс показателей). Чрезмерные нагрузки на генотип вначале приводят к заболеваниям, а затем к мутациям. Дозированные нагрузки в виде прививок приводят к управляемой адаптации.

Структурные ПРИЗНАКИ адаптации человека

1.1.инфекционное воспаление

1.2.аллергическое воспаление

1.3.репаративное воспаление

СХЕМА ВОСПАЛЕНИЯ:

I этап – белок (воздействие или повреждение);

II этап – альтерация (набухание клеток);

III этап - экссудация или отёк в тканях;

IV этап - фиброз (дистрофия) или регенерация (синтез аминокислот)

Как уже отмечалось, воспаление является защитно-приспособительной реакций живой системы на какое-либо воздействие. С позиции физиологии или ответной реакции организма, это химическое воздействие рассматривается как биохимическая или специфическая реакция. Степень проявления каждого из этапов воспаления может варьировать. Эффект зависит от дозы повреждения (чрезмерное воздействие или дозированное воздействие). В первом случае, конечным этапом воспаления с отрицательным эффектом для человека является фиброз, который проявляется рубцеванием тканей и дистрофией. Во втором случае, конечным этапом воспаления с положительным эффектом для человека является регенерация, которая проявляется репликацией ДНК или синтезом аминокислот.

РЕГЕНЕРАЦИЯ (от лат. regeneratio возрождение) – это свойство всех живых организмов восстанавливать поврежденные структуры (ткани), а иногда и целые потерянные органы. Регенерацией называется восстановление организмом утраченных частей на той или иной стадии жизненного цикла. Регенерация, происходящая в случае повреждения или утраты какого-нибудь органа или части организма, называется репаративной. Регенерацию в процессе нормальной жизнедеятельности организма, обычно не связанную с повреждениями или утратой, называют физиологической. Регенерацию в процессе удаления парных органов называют викарной.

Информационные и биофизические характеристики адаптации

ВОЗБУЖДЕНИЕ - это защитно-приспособительная реакция организма нервно - психического уровня, которая была сформирована в процессе исторического развития общества. Чтобы оценить признаки возбуждения используют собирательное понятие – электростатика и электродинамика. Возбуждение может создаваться естественным (стресс) и искусственным (упражнения) путём. Эти изменения (признаки функциональной дизадаптации) имеют определённый диапазон (разброс показателей). Чрезмерные нагрузки на фенотип человека вначале приводят к депрессии основного ритма мозга, а затем к пароксизмальным реакциям мозга. Дозированные нагрузки в виде упражнений приводят к направленной адаптации.

Функциональные ПРИЗНАКИ адаптации человека

1.1.медленные волны (I-ая сигнальная система по Павлову)

1.2.быстрые волны (II-ая сигнальная система по Павлову)

1.3.степень физической, психической и речевой зрелости

СХЕМА ВОЗБУЖДЕНИЯ:

I этап – раздражитель (возмущение или повреждение);

II этап – потенциал действия (генерация сигнала);

III этап - пессимальное торможение или фаза рефрактерности;

IV этап - арефлексия (нарушение памяти) или синхронизация (устойчивый режим управления)

Как уже отмечалось, возбуждение является защитно-приспособительной реакций живой системы на какое-либо возмущение. С позиции нейрофизиологии или ответной реакции организма, это физическое воздействие рассматривается как биофизическая или неспецифическая реакция. Степень проявления каждого из этапов возбуждения может варьировать. Эффект зависит от дозы повреждения (чрезмерное возмущение или дозированное возмущение). В первом случае, конечным этапом возбуждения с отрицательным эффектом для человека является арефлексия, который проявляется коротким замыканием и нарушением памяти. Во втором случае, конечным этапом возбуждения с положительным эффектом для человека является синхронизация, которая проявляется общей жизнедеятельностью или устойчивым режимом управления.

СИНХРОНИЗАЦИЯ (от греч. συνχρόνος одновременный) - это процесс приведения к одному значению одного или нескольких параметров (модальностей) от разных анализаторов. Так, например, сильное возмущение системы приводит к повышению амплитуды колебаний в ней. В это время система становится неустойчивой. В результате пространственно-временной синхронизации устанавливается устойчивое электродинамическое равновесие, которое характеризует степень зрелости всей нервной системы. Таким образом, на разных этажах мозга (уровни мозга) устанавливается и поддерживается общий режим колебаний двух и более ритмов (фазовая синхронизация).

Например, если имеется связанная система, состоящая из двух автоколебательных систем с частотами ω1 и ω2, то в случае, когда ω2 близко к ω1, происходит С. к., т. е. системы начинают колебаться с одной и той же частотой ω. Чем больше величина связи между системами, тем при большей разности частот Δω= |ω2—ω1|происходит С. к.; Δω называется полосой С. к. Различают взаимную С. к. связанных систем, при которой каждая из систем действует на другую и частота С. к. отличается от обеих исходных частот, и принудительную С. к., или Захватывание частоты, при котором связь между системами такова, что одна из них (синхронизирующая) влияет на другую (синхронизируемую), а обратное влияние полностью исключено; в этом случае в системе устанавливается колебание с частотой синхронизирующей системы.

Причина появления взаимной С. к. 2 систем состоит в том, что при наличии связи между ними в каждой из них, кроме собственных колебаний, возникают вынужденные колебания под воздействием второй системы. Вынужденные колебания в автоколебательной системе (например, в генераторе) оказывают двоякое воздействие на собственные колебания этой системы. С одной стороны, происходит увлечение частоты собственных колебаний и её приближение к частоте внешней силы; с другой — вынужденные колебания подавляют амплитуду собственных колебаний и могут их полностью погасить.

Взаимная С. к. имеет место при частотах, близких к кратным ω1/ω2 = п/т (где п и т— целые числа). При этом чем больше п и т, тем уже область С. к. Поэтому С. к. при больших п и т наблюдается лишь в случае, когда хотя бы один из взаимодействующих генераторов является генератором релаксационного типа, например генератором пилообразных колебаний. При взаимной С. к. двух генераторов, сильно различающихся по мощности, более мощный генератор играет роль синхронизирующего, а менее мощный — синхронизируемого. Этот случай является переходным от взаимной С. к. к принудительной.

С. к. имеет большое значение в технике, поскольку позволяет автогенераторам, генераторам переменного тока, синхронным моторам и др. нелинейным системам входить в синхронный режим и устойчиво работать в пределах конечной полосы частот, а также позволяет нескольким генераторам устойчиво работать на общую сеть энергосистемы или нескольким радиопередатчикам на одну антенну. С. к. используется при создании умножителей и делителей частоты. В сложных нелинейных системах, генерирующих несколько частот, возможна С. к. на различных комбинационных частотах системы. Например, С. к. на разностной частоте применяется при синхронизации мод Лазера. С. к. применяется в медицине, когда, например, больным с нарушением ритма сердца вживляют электронный синхронизатор сердечного ритма (т. н. кардиостимулятор).

Существует генотипическая адаптация, в результате которой на основе наследственности, мутаций и естественного отбора формировались современные виды животных. Разнообразие моторных, поведенческих и коммуникативных реакций отражён в устойчивых стереотипах (безусловный рефлекс). Комплекс видовых наследственных признаков – генотип – становится исходным пунктом следующего этапа адаптации, приобретаемой в процессе жизни отдельной особи. Эта так называемая индивидуальная, или фенотипическая, адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей средой обитания и обеспечивается специфическими для этой среды морфо-функциональными изменениями. Начиная с рождения (механизм родов) каждый человек имеет широкую возможность адаптации. Переход из одной среды в другую сопровождается структурными и функциональными изменениями. В основе максимальной адаптации новорождённого к новой среде обитания лежит всем известный механизм физиологических родов (дозированный эустресс).

В процессе индивидуальной адаптации человек создаёт запасы памяти и навыков. В результате образования условных реакций формируются векторы развития основных функций (движение, поведения, речь). В основе тренировки и научения лежит механизм электрических (генерация сигнала и электрический ток) и электрохимических реакций (селективная экспрессия генов банка памятных структурных следов). Механизм перехода информации их кратковременной памяти (внешняя среда) в долговременную (внутренняя среда) отражается в механизме формирования условных рефлексов (замыкание электрической цепи и новое программное обеспечение). Адаптационные структурно-функциональные следы имеют важное био-психо-социальное значение. Они формируют резерв функций (защищают человека от предстоящих встреч с неадекватными и опасными факторами среды), а также возможность перестройки (развитие новых качеств и переход из одного состояния в другое). Фенотипическая программа реагирования (условный рефлекс) предусматривает не заранее сформировавшуюся адаптацию, а возможность эффективной реализации жизненно необходимых условных реакций под влиянием среды обитания. Сформировавшийся условный рефлекс обеспечивает экономное, направляемое средой расходование энергетических и структурных ресурсов организма, а также формирование «зон ближайшего развития» (по Выготскому). Селекция умений, навыков, знаний осуществляется в процессе импринтинга, воспитания, обучения и самообразования. В процессе жизни каждый человек сталкивается с огромным количеством нагрузок (стрессов). Двигательные, поведенческие или речевые умения, которые становятся автоматизированы, переходят в блок долговременной памяти. Выгодным для сохранения вида следует считать тот фактор, который в процессе активации мозга вызвал структурно-функциональную перестройку фенотипа. Результат фенотипической адаптации исследован в рамках импринтинга (жёсткое запечатление).

Каждое новое поколение адаптируется заново к широкому спектру иногда совершенно новых факторов, требующих выработки новых специализированных реакций. Однако ключевым звеном и механизмом всех форм фенотипической адаптации является существующая у ЧЕЛОВЕКА взаимосвязь между функцией и генотипическим аппаратом. Исследования показали, что благодаря сложной, биологически целесообразной и разветвлённой архитектуре структурного следа активная адаптация к одному фактору, например гипоксии, нередко повышает резистентность организма к целому комплексу других факторов (перекрёстная адаптация).

Хочу напомнить, что в середине ХХ в. Г.Селье было осуществлено открытие, которое перевернуло всё понимание о живом. Острый стресс или внезапное и чрезмерное воздействие на организм всегда приводит к болезни. Если это необратимое повреждение приводит к поломке генотипа, то этот острый дистресс приводит к смерти. В ХХI в. знание о человеке достигло своего апогея. Было сделано открытие, которое гласит, что эустресс или длительное и дозированное многократно повторяющееся воздействие на человека всегда приводит к генерации электрических сигналов и нейропластичности (регенерация). Эффект суммации электрических колебаний в ЦНС, которые формируются в анализаторах (обогащённая среда) приводят к эффекту разжигания мозга. Пространственно-временная синхронизация биопотенциалов мозга формирует единую форму реагирования человека в процессе своей жизнедеятельности. Иными словами афферентная сенсорная атака (стимуляция двигательного, зрительного, слухового и др. анализаторов) приводит к системной генерации биоэлектрической активности мозга («киндлинг» эффект). Системная активация генетического аппарата нейрона в процессе тренировки на грани переносимости (вид тренинга – «до отказа») и научения приводит к селективному развитию фенотипа (новые функциональные состояния). Таким образом, одна и та же нагрузка может привести к смерти или к усовершенствованию. Разница только в дозе и режиме воздействия:

• разрушающий – чрезмерный и сверхпороговый раздражитель
• тренировочный – дозированный и длительный раздражитель.

Различают три типа приспособительного поведения живых организмов: бегство от неблагоприятного раздражителя, пассивное подчинение ему и, наконец, активное противодействие за счёт развития специфических адаптивных реакций. Канадский учёный Ганс Селье называл пассивную форму сосуществования с раздражителем синтаксической, а активную форму борьбы и сопротивления – катотаксической. Приведём простой пример. Наступают холода, и в животном мире – от простейших организмов до человека – мы найдём три формы приспособления. Некоторые животные «уходят» от холода, прячась в тёплые норы; большая группа живых существ, называемых пойкилотермными, снижает температуру тела, впадая в сонное состояние (гипобиоз) до наступления теплых дней. Это – пассивная форма приспособления к холоду. Другая значительная группа приспособления (в том числе человек), называемых гомойтермными, реагирует на холод сложным балансированием теплопродукции и теплоотдачи, сохраняя при низкой температуре окружающей среды стабильной температуру своего тела. Этот тип адаптации - активный, сопряжённый с развитием специфических и неспецифических реакций – и послужит предметом дальнейшего рассмотрения.

Смысл активной адаптации состоит в поддержании гомеостаза и электродинамики, позволяющего существовать в изменённой внешней среде. Напомним, что гомеостазом называется динамическое постоянство состава внутренней среды и показателей деятельности различных систем организма, что обеспечивается определёнными регуляторными механизмами. Электродинамикой у человека называется динамическое постоянство биоэлектрической активности ЦНС, что обеспечивается генерацией электрических сигналов со стороны нервных, мышечных и эндокринных клеток.

Как только окружающая среда или какие-либо существенные её компоненты изменяются, организм вынужден менять и некоторые константы своих функций. Происходит перестройка электродинамики и гомеостаза, адекватная конкретным условиям среды, что и служит основой адаптации.

Фундаментальное триединство духа, души и тела,  является основой общности научного знания о человеке. Поэтапное познание  человека - его функций (движение, поведение и общение) послужило первоначально истоком единой культуры исследования. В понятии нервная система, психика и речь как ни странно переплетено огромное количество  знаний, мировоззрений.  Для того чтобы понять путь моих рассуждений от гипотезы до результатов, нужно проследить длинную дорогу вымощенную булыжниками противоречий. Каждый кирпичик является книгой (теорией) с конкретным автором, который и привёл меня к цели. Это словесное введение в историю науки «Человекознание» в определенной мере успокаивает мою совесть, но вам оно не поможет, если я не преподнесу эту тему интересно. С учетом поставленной задачи и заранее принося извинения, если мне не удастся ее выполнить, давайте отправимся путешествовать в прошлое и познакомимся с пионерами в области изучения человека. Рассматриваемые физические, психические и речевые воздействия в процессе восстановления несформированных или утраченных функций являются ни чем иным как стрессом для больного человека. Известно, что управление стрессом (глубокая гимнастическая растяжка, глубинная психотерапия, глубокое растормаживание речи) крайне сложны и в руках непрофессионала оказываются неэффективными и даже вредны. Еще сложнее дозировать воспаление, внушение и коммуникации инвалиду с проблемами нервной системы, психики и речи. Это связано с тем, что процессы регенерации, гипноза и  кодирования у человека до сих пор остаются мало изученными. В виду огромного количества теорий и терминов, нет системного подхода, нет единого порядка в толковании процессов, осуществляющихся в нервной системе, психике и речи. А самое главное специалисты, памятуя о «ложном гуманизме», не могут подобрать оптимальную дозу раздражения (напряжения) для больных с проблемами нервной системы, психики и речи. Активируя ген-о-тип, фен-о-тип и тип общения у инвалидов с двигательными, психическими и речевыми дефектами специалисты обязательно сталкиваются с этическими нормами. Это связано с тем, что  при физических, психических и речевых воздействиях  у людей с ограниченными возможностями всегда возникает боль, страх и крик.   

Первого человека, которого я вам представлю, зовут Уолтер Кэннон. В начале ХХ в. У.Кэннон был известным психологом, работавшим в Гарвардской медицинской школе. Именно он впервые описал реакцию организма на стресс. Представьте себе такую картину: ночью вы идете по темной аллее, совсем один и к тому же вы забыли свои очки дома.  А полпути (когда уже бессмысленно возвращаться назад) вы замечаете мощную фигуру с дубиной, которая преграждает вам путь. В то время как у вас в голове вертится мысль:  «Боже, как мне не повезло!», ваше сердце начинает биться все сильнее и чаще, дыхание также учащается, вы потеете, ваши мускулы напрягаются – в состоянии вашего организма происходят разные изменения. У.Кэннон – первый исследователь, который назвал эту реакцию человека на стресс реакцией борьбы или бегства. Оказавшись перед лицом опасности, ваше тело готовится к борьбе до победы или бегству. Там, на аллее, реакция такого рода будет эффективной, потому что вы захотите быстро мобилизоваться, чтобы предпринять какие-либо действия.

Чтобы понять, что такое стресс вовсе не обязательно заглядывать в словари – достаточно посмотреть вокруг. Стресс – это все что нас окружает. Стресс – это наша жизнь. В мире Pepsi и компьютеров мы не можем жить вне этого состояния. Он врывается в нашу жизнь с самого утра, вместе со звонком будильника, а потом... Потом все по накатанной схеме - пробки (для автомобилистов), утренняя толкотня в транспорте (для остальных), работа, вызов к начальнику, проблемы с детьми, ссоры с близкими, «не такой» секс, плохой сон. «И такая дребедень каждый день». Можно ли жить без стресса? Наука утверждает, что нельзя. Жизнь не терпит постоянства и стабильности, и конечно же именно она - главный источник стресса, поэтому полностью избавиться от стресса можно только с приходом смерти.

Само понятие "стресс" появилось сравнительно недавно – в 1936 году "с легкой руки" ученого, лауреата Нобелевской премии, эндокринолога Ганса Селье (хотя, конечно же, стресс существовал и раньше.  Г.Селье позаимствовал технический термин «стресс», означающий "напряжение", "нажим", "давление", из науки о сопротивлении материалов и метко употребил его по отношению к человеку. Точнее, сначала не к человеку, а к лабораторным крысам, с которыми он в то время экспериментировал. Во время вскрытия крыс Г.Селье обнаружил патологические нарушения во внутренних органах. Когда Г.Селье открывал клетки, крысы нередко убегали и потом долго носились по всей лаборатории, спасаясь от своего мучителя. Проходило немало времени, прежде чем он ловил их и водворял на место. По мнению Г.Селье, именно процесс бегства и поимки являлся причиной обнаруженных патологических изменений. Затем Г.Селье поступил с крысами совсем некрасиво, и лаборатория стала чем-то напоминать застенки инквизиции, хотя сам Г.Селье называл все это всего лишь «специальным созданием стрессовых ситуаций». Фантазия изобретателя стресса не знала границ. Иногда он внезапно подавал ток на клетку, от чего крысы подпрыгивали в воздух, иногда - пеленал их так, чтобы они не могли пошевелиться, иногда заставлял подолгу плавать или подвергал воздействию громких звуков. После всего этого крысы попадали под скальпель исследователя, и у них обнаруживались все те же патологические изменения, что и привело Г.Селье к следующему выводу: неважно, какому именно воздействию подвергались крысы - вскрытие должно было показать одну и ту же патологию. У его крыс появилось значительное увеличение коры надпочечников, уменьшение или атрофия тимуса (вилочковая железа), селезенки, лимфатических узлов и других лимфатических структур; практически полностью исчезали эозинофильные клетки (разновидность лейкоцитов); появились кровоточащие язвочки в желудке и двенадцатиперстной кишке. Таким образом, происходит неконтролируемая активация всех желез внутренней (печень, поджелудочная железа, щитовидная железа, яичники или яички, надпочечники и др.) и внешней секреции (потовые, сальные, молочные и др.). Стресс был определен как "универсальная реакция организма на различные по своему характеру раздражители". Иными словами, Г.Селье сделал вывод, что причиной патологических изменений является не само внешнее воздействие (электрошок, пеленание или шум), а реакция организма крысы на эти воздействия. Таким образом, факторы, вызывающие стресс, различны, но они запускают одинаковую в сущности реакцию стресса: по команде мозга, в кровь выбрасывается адреналин, заставляющий сердце биться быстрее; одновременно повышается артериальное давление и содержание сахара в крови; приток крови к мозгу и конечностям увеличивается, а к органам пищеварения и коже уменьшается; дыхание учащается и становится поверхностным; резервы жира и сахара начинают активно тратиться, давая дополнительную энергию. Все эти многочисленные изменения, которые чаще всего нами не осознаются, происходят для того, чтобы обеспечить мышцы кислородом и питательными веществами, позволяя развить максимальное мышечное усилие - сильнее ударить или скорее убежать. Этот механизм работает одинаково как у животных, так и у человека. И в данном случае такие эмоции, как гнев или страх, нецензурные выражения или просто звериный оправданны. Они подготавливают человека к необходимому действию, мобилизуют все его ресурсы, чтобы вступить в драку или спастись бегством. Наши предки выживали и побеждали именно благодаря этим механизмам - мгновенно взбирались на дерево, спасаясь от пещерного медведя или, сжав  в руке тяжелый каменный топор, кидались на разъяренного саблезубого тигра. Сегодня - совсем не те времена. Вместо звериной шкуры - элегантный костюм, вместо каменного топора - мобильник, а вместо злого саблезубого тигра - не менее злой босс.

Но наш организм отвечает на непредвиденные ситуации традиционным каскадом эмоций и постоянным внутренним вопросом – «Что делать?». Получается, что фитиль зажжен, но выстрела не последовало, но по закону сохранения энергии в этом мире ничего не исчезает бесследно, и в итоге "пушка стреляет вовнутрь". В результате этого мы жалуемся "на сердце", "на печень". А действительная причина плохого самочувствия в том, что в мышцах, как след неотреагированных эмоций и не высказанного, образуются участки "застывшего" напряжения - болезненные уплотнения. Последние же, в свою очередь, в зависимости от их расположения, влияют на внутренние органы, имитируя их расстройства - нарушения ритма сердца, боли в груди, изжогу, спазмы или комок в горле, хриплый голос и т.д. Результаты исследований Г.Селье были впервые опубликованы в его ставшей классической книге «Стресс в нашей жизни». Г.Селье разбил стрессовую реакцию на три стадии и создал концепцию адаптивного синдрома:

ФАЗА 1 -  «Реакция тревоги». В результате первичного столкновения со стрессором в организме происходят изменения. Сопротивляемость организма снижается. Эта первая фаза – «аварийная» - развивается в самом начале воздействия как физиологического (саногенного), так и патологического фактора или измененных условий внешней среды. При этом в первую очередь реагируют системы кровообращения и дыхания. Этими реакциями управляет ЦНС с широким вовлечением гормональных факторов, в частности гормонов мозгового вещества надпочечников (катехоламинов), что, в свою очередь, сопровождается повышенным тонусом симпатической системы. Следствием активации симпато-адреналовой системы являются такие сдвиги вегетативных функций, которые имеют катаболический характер и обеспечивают организм нужной ему энергией как бы в предвидении необходимых в скором будущем затрат. Эти предупредительные меры являются яркой иллюстрацией проявления «опережающего» возбуждения биоэлектрической активности мозга на разных этажах (кора, подкорка, промежуточный мозг, средний мозг, спинной мозг).

В аварийной фазе повышенная активность высших вегетативных центров (таламус и гипофиз) протекает некоординированно. Происходит срочная мобилизация тех систем, которые могут обеспечить «защиту» организма от воздействующего фактора. Реакции генерализованы и неэкономны (на ЭЭГ неустойчивые электродинамические состояния или «нелинейный» процесс) и часто превышают необходимый для  данных условий уровень. Число изменённых показателей в деятельности различных систем неоправданно велико. Управление физиологическими функциями со стороны нервной системы и гуморальных факторов недостаточно синхронизировано, вся фаза в целом носит «как бы поисковый характер» и представляется попытка адаптироваться к новому фактору или к новым условиям, главным образом за счёт системных механизмов.

Тканевые, а тем более молекулярные процессы в клетках и мембранах в этой фазе направленно не изменяются, так как для их стационарной перестройки требуется более значительное время.

Аварийная фаза адаптации в основном протекает на фоне повышенной возбудимости мозга (амплитуда на ЭЭГ более 100 мкВ.), а иногда пароксизмальной активности (отрицательная модальность). Следовательно, в механизмы протекания этой фазы также включаются все элементы ЦНС, которые обеспечивают эмоциональные («эмоцио» по др. греч. – возбуждение) сдвиги в организме. Аварийная фаза адаптации может быть выражена по-разному, в зависимости не только от фенотипических особенностей, но и от силы раздражающих факторов (чем они сильнее, тем более эта фаза выражена).

ФАЗА 2 – «Стадия сопротивления». Если стрессор не прекращает своего воздействия и к нему можно адаптироваться, в организме зарождается сопротивление. Признаки реакции тревоги в организме практически исчезают. Сопротивление становится выше нормы, таким образом, он приспосабливается к новым условиям. Вторая фаза – переходная к устойчивой адаптации. Она характеризуется уменьшением общей возбудимости ЦНС, формированием функциональных систем, обеспечивающих управление адаптацией к возникающим новым условиям. Снижается интенсивность гормональных сдвигов, постепенно включается ряд систем и органов, первоначально не вовлечённых в реакцию. В ходе этой фазы приспособительные реакции организма постепенно переключаются на более глубокий тканевой уровень. Гормональный фон видоизменяется, усиливают своё действие гормоны коры надпочечников.

ФАЗА 3 – «Стадия истощения». В результате длительного взаимодействия со стрессором, к которому организм уже привык, энергия, затрагиваемая на адаптацию, иссякает. Вновь появляются признаки реакции тревоги, но теперь их уже нельзя изменить, и индивид умирает. Если воздействие прекращается, вслед за переходной фазой наступает третья фаза – фаза устойчивой адаптации, или резистентности. Она является собственно адаптацией – приспособлением – и характеризуется новым уровнем деятельности клеточных мембран (фаза рефрактерности), перестроившихся благодаря временной активности ядра клетки, которое управляет синтезом аминокислот.

Основными особенностями этой фазы являются:

• мобилизация энергетических ресурсов;
• повышенный синтез структурных и ферментативных белков;
• мобилизация иммунной системы.

Именно в третьей фазе организм приобретает неспецифическую и специфическую резистентность – устойчивость организма. Управляющие механизмы в ходе третьей фазы скоординированы (на ЭЭГ устойчивые электродинамические состояния или «линейный» процесс). Их проявления сведены к минимуму, однако в целом и эта фаза требует напряжённого управления. Несмотря на экономичность – выключение «лишних» реакций, а следовательно, и излишних затрат энергии, переход реактивности организма на новый уровень не даётся организму даром, а протекает при определённом напряжении управляющих систем. Это напряжение принято называть «цена адаптации» (Авцын, 1981).  Любая активность в адаптируемом к той или иной ситуации организме обходится ему много дороже, чем в нормальных условиях (требует, например, пи физических нагрузках в горных условиях на 25% больше затрат, чем в норме).

Первое соприкосновение организма с нагрузкой (стимуляционно-раздражающий или стимуляционно-повреждающий фактор) вызывает ориентировочную реакцию. Если организм нетренирован, то чрезмерный афферентный синтез (афферентная атака) может привести к деафферентации, которая может проявиться повышенной амплитудой на ЭЭГ или генерализованными (пароксизмальными) реакциям мозга. Если раздражение (повреждение) достигает определённой интенсивности (амплитуды), это приводит к возбуждению на уровне промежуточного и среднего мозга (центральный отдел симпатической системы) и выделению адреналина. Такой фон нейрорегуляторных соотношений характерен для первой фазы адаптации – аварийной. На протяжении последующего периода формируются новые координационные отношения: усиленный эфферентный синтез приводит к осуществлению целенаправленных защитных реакций. Гормональный фон изменяется за счёт включения гипофизарно-адреналовой системы. Глюкокортикоиды и выделяемые в тканях биологически активные вещества мобилизуют структуры, в результате деятельности которых ткани получают повышенное энергетическое, пластическое и защитное обеспечение – всё это составляет основу третьей фазы (устойчивой адаптации).

Важно отметить, что переходная фаза имеет место только при том условии, что повреждающий фактор (афферентный стимул) обладает достаточной интенсивностью (дозированный раздражитель) и длительностью действия. Если он (повреждающий фактор) действует кратковременно, то аварийная фаза прекращается и состояние адаптации не формируется. Если повреждающий фактор (афферентный стимул) действует длительно или повторно прерывисто, это создаёт достаточные предпосылки для формирования так называемых «структурных следов».

Сильное физическое, психическое и речевое воздействие для любого человека является стрессом; поэтому открытие закономерностей, использование законов управления стрессом для любого специалиста считается  актуальным и приоритетным.  В центре современных представлений медицины, психологии и педагогики системная организация мозга и развитие человека занимает ведущее место. С этой точки зрения концепция системогенеза или происхождение систем, выдвинутая П.К.Анохиным в 1937 г., приобретает особое значение, так как в ней сформулированы основные закономерности созревания функциональных систем как целостной интеграции структур: процессов, состояний и явлений. Именно с этой точки зрения «реабилитация» приобретает прогностическое значение. Болезненным вопросом современной биомеханики, психологии и лингвистики является альтернатива: случайны ли связи развивающегося мозга или они детерминированы гено-типом, фено-типом или типом общения. Эта альтернатива получает определенное разрешение при анализе развития (дифференцировка) нейрона (аксон – миелинизация, дендрит – разветвление, шипики – радиосигнал). С позиции  системогенеза (организация и настройка основных функций человека:движение, поведение, общение), системная активация генетического аппарата нейрона у новорожденного отражается на его стрессоустойчивости (выносливость, внимательность, коммуникативность) в последующие периоды жизни человека. Иными словами, дозирование стресса (стимуляция) в «периоды роста»  имеет огромное значение для адаптации новорожденного и формирование его приспособительных реакций. Тренировка человека, особенно в его критические периоды развития, коренным образом влияет на степень зрелости нейронных ансамблей (см. Синдромы поражения мозга).

Ключевым периодом в нейроонтогенезе является рождение, которое прокладывает жесткую разделительную грань между внутриутробным (генотип) и постнатальным (фенотип) развитием, которое включает  тип общения или строй языка. Это главным образом касается динамики развития дендритного ветвления (по лат.- дендиризация; по франц. – арборизация; по англ. – спраутинг), функциональная «масса» которого (т.е. серое вещество головного мозга) в постнатальном периоде прежде всего определяет структурную массу и объем функциональных систем, а также всего мозга в целом. Именно в раннем периоде, т.е. сразу же  после рождения можно проследить четкую последовательную связь между мощностью суммарной афферентации той или иной модальности (стимуляция анализаторов), стимуляцией формирования новых синаптических контактов, морфологически проявляющегося запуском аксонодендритного ветвления, с одной стороны, и увеличением объема дендритного дерева и в конечном счете – массы соответствующего отдела мозга – с другой. Примером могут служить эксперименты Б.Н.Клосовского (1960), отметившего увеличение массы варолиева моста в экспериментах с вращением новорожденных на специальных площадках. Таким образом, роль афферентации особенно велика на ранних стадиях онтогенеза, когда ее достаточность стимулирует закономерную цепь структурных и функциональных преобразований в мозге. С другой стороны, еще в работах Л.А.Орбели (1939) доказана возможность «обратного хода событий» при недостаточности афферентации с возвратом дезафферентированных систем на более ранние и менее дифференцированные стадии функционального развития. В дальнейшем появились работы, свидетельствующие в этих случаях о возможности и не только функционального регресса, «отступления», но и «структурной дедифференцировки» (Ильин В.С., 1968, 1975).

Необходимо отметить четкую связь между депривацией (дезафферентация, торможение ЦНС или ограничение раздражения какого-либо анализатора) с уменьшением массы мозга и стимуляцией (афферентация, возбуждение ЦНС или преобладание раздражения какого-либо анализатора) с увеличением массы мозга. Необыкновенно интересным явились крупные эксперименты на млекопитающих, которые в течение ряда лет проводились работниками калифорнийского университета (Д.Крех, М.Розенцвейг, Е.Беннет и М.Даймонд). Крысы (тщательно отобранные по типу, возрасту и полу) распределялись в опытах на две группы: I-ая группа содержалась с 25 дня по 105 день после прекращения материнского кормления в обогащенной  длительной тактильно-кинетической среде, т.е. по 10-12 животных в просторной клетке, оборудованной сложным стимулирующим оснащением (лестничками, каруселями, коробочками и др.) Приблизительно с 30 дня животные упражнялись в данной среде также в целом ряде лабиринтов. В отличие от приведенного, II-ая группа содержалась в обедненной тактильно-кинетической среде, в изолированных клетках без возможности видеть другое животное и прикасаться к нему, а также с минимальным сенсорным снабжением. Хотя авторы вели сначала поиск лишь биохимических последствий данного различного опыта, не предполагая наличия анатомических изменений, выяснилось, что выраженные изменения имеются и в массе (весе) коры мозга. Ее общий вес (но не вес остального мозга) был у животных из обогащенной среды приблизительно на 4% более высоким, чем у двигательно депривированных (дезафферентированных) животных, причем кора отличалась также большей толщиной серого вещества и большим диаметром капилляров. Наибольшее различие отмечалось в визуальном участке (6%), наименьшее в соместетическом участке (2%). Дальнейшие опыты показали, что можно даже менять вес того или иного участка мозга в зависимости от различного сенсорного обогащения. Из числа биохимических результатов самым важным явилось повышение общей активности энзима ацетилхолинэстеразы и особенно большое повышение активности менее специфического энзима холинэстеразы в коре животных из обогащенной среды. Имеющиеся результаты свидетельствуют в пользу того, что повышение веса и изменения биохимических свойств мозга идет действительно рука об руку с изменением способности к научению, в частности при более трудных заданиях. Изменение скорости передачи импульса (потенциал действия и нейронный транспорт) к клеткам мишеням (через синапс) ведет к изменению темперамента (гомеостаз и скорость обмена веществ), а значит рефлекторной и инстинктивной организации двигательного акта, поведенческих характеристик и вокальных проявлений.

Как уже было отмечалось, каждый аксон оканчивается на теле или дендритах других нейронов контактом, называемом синапсом. С помощью электронной микроскопии структура синапса изучена достаточно хорошо (рис. № 1).

Синаптический контакт могут образовывать разные части нейрона, поэтому можно различать семь основных типов синапсов: аксо-соматические, аксо-дендритические, аксо-аксональные, дендро-дендритические, дендро-соматические, сомато-соматические, сомато-дендритические.  Передача нервного импульса в области синапса осуществляется с помощью медиаторов (существуют, правда, еще и специфические синапсы, так называемые электротонические, которые приспособлены для прямой передачи электрического импульса с одного нейрона на другой. Они характеризуются отсутствием различия в структуре пре- и постсинаптической мембран). Каждый нейрон характеризуется специфическим медиатором, который он вырабатывает. Это качество называется эргичностью. Как правило, нейрон синтезирует только один медиатор (принцип Дэйла), хотя в последнее время показано, что во многих нервных клетках может сосуществовать два медиатора. Начало учению о медиаторах как химических передатчиках электромагнитного сигнала положила в 1900 г. школа английского физиолога Дж.Лэнгли (J.Langley). Они изучали иннервацию внутренних органов и обнаружили, что электрическая стимуляция соответствующих нервов вызывает повышение частоты сокращений сердца, изменяет артериальное давление и т.д. Оказалось также, что эти эффекты можно имитировать инъекцией экстрактов надпочечника. Было доказано, что импульсы в этих нервах вызывает выделение вещества типа адреналина на поверхность эффекторных клеток. В 1921 г. О.Леви (О.Loewi) в Австрии обнаружил тормозящее деятельность сердца вещество ацетилхолин. В дальнейшем были обнаружены многочисленные другие химические передатчики нервного импульса с возбуждающим или тормозящим эффектом. Перечень их и родственных им соединений приведен на рис. № 2.

Следует отметить, что, несмотря на различия  циркуляторных систем и метаболических путей, беспозвоночные и позвоночные в равной степени используют большинство тех медиаторов, которые изображены на рис. № 3. Медиаторы, выделяемые через пресинаптическую мембрану, воспринимаются рецепторными молекулами, расположенными в постсинаптической мембране. На рис. № 3 показано несколько главных типов рецепции, как их представляют на молекулярном уровне.

Как следует из рис. № 3, А, ацетилхолин (АХ) действует непосредственно на рецепторный белок в постсинаптической мембране. АХ называют лигандом, когда имеют в виду, что он связывается определенным участком белка. Это вызывает изменение проницаемости мембраны, при этом реакция мембраны может быть быстрой или медленной в зависимости от того, с каким типом рецептора свяжется АХ. Известны два типа АХ-воспринимающих рецепторов – никотиновый и мускариновый. Никотиновый может быть возбужден никотином, а мускариновый избирательно отвечает на аппликацию мускарина. Физиологически важным различием между ними является скорость ответа на поступающий сигнал, первый характеризуется скоростью ответа на поступающий сигнал, второй – медленным и длительным. Действие АХ прерывается гидролизом, наступающим в результате действия фермента ацетилхолинэстеразы, с обратным захватом продукта распада – холин в пресинаптическое окончание. Для сравнения на рис. № 3, Б продемонстрировано действие гаммааминомасляной кислоты (ГАМК), которая выделяется тормозящими синапсами и может связываться с двумя типами мембранных рецепторов – с высоким и низким сродством. Эти рецепторы, в свою очередь, контролируют ионофор (канал проводимости) для ионов CI-, которые движутся во время вызванных ГАМК реакций. Блокаторы ГАМК – пикротоксин и бикукуллин – действуют в специфических участках на рецепторный белковый комплекс и нарушают контроль ГАМК над ионофорами для CI-. Так называемые бензодиазепиновые препараты вызывают угнетение ГАМК-эргических синапсов и вследствие этого используются для лечения тревожных состояний и депрессий, вызываемых избытком ГАМК. На схеме показано, что ГАМК удаляется из синаптической щели путем захвата пресинаптическим окончанием, а также клетками глии. Третий распространенный тип механизма рецепции продемонстрирован на рис. № __ В. Молекула медиатора и в этом случае связывается с мембранным белком, причем имеется механизм для очищения вещи и для обратного захвата. Однако последующая реакция в постсинаптическом окончании боле сложная. Рецепторный белок активирует через систему фермента аделатциклазу внутренний рецептор – протеинкиназу, которая катализирует фосфорилирование белка, в результате чего изменяется ионная проницаемость мембраны. Такая модель со «вторичным посредником» была впервые разработана для гормона инсулина Е.Сазерлендом (Е.Sutherland) с сотрудниками и впоследствии распространена на нервную систему. Подобный механизм участвует в опосредовании реакции на биогенные амины, люлиберины, тиреолиберин и др. Кроме мембраны и смежной с ней цитоплазмы в эту реакцию может быть включен и геном клетки в результате воздействия на ДНК, что может привести к долговременному изменению метаболизма клеток в процессе их роста и дифференцировки. На рис. № 3, Г можно видеть механизм действия стероидного гормона. В этом случае рецепторный белок полностью находится в цитоплазме. Комплекс гормон-рецептор оказывает свое специфическое действие на ядерную ДНК. Имеется два типа влияний,- организующие, характерные для периода развития (например, контроль половыми гормонами выраженности мужских и женских половых признаков), и активационные, которые вызывают более быстрые изменения клеточных функций. Близкий тип гормонального действия представлен на рис. № 3, Д. Здесь гормон входит в клетку и действует непосредственно на ядерную ДНК. Это применимо к гормону тироксину, а также к стероидному гормону беспозвоночных – экдизону. Экдизон контролирует линьку при переходе насекомых от личиночных стадий к взрослым формам. Таким образом, существует несколько различных типов механизмов, осуществляющих связывание высвобожденной молекулы медиатора с рецепторной молекулой и вызывающих последующие изменения в постсинаптическом нейроне. Когда эти изменения проходят на мембране, вызывая синаптический потенциал действия, высвобожденная молекула действует на медиатор. Изменения, которые происходят в других частях клетки (цитоплазме или ядре), вызывают более сложные эффекты. В этом случае высвобожденные молекулы, которые инициируют их, являются модуляторами. Этот термин применяют также к случаям, когда какое-то вещество влияет на выделение, связывание или действие медиатора.

Постнатальное развитие рефлексов и инстинктов  новорожденного обнаруживает более или менее четкую генетическую обусловленность, не зависящую от раннего опыта. Но это относится только к элементарным врожденным двигательным, поведенческим и вокальным реакциям, т.е.  к незрелым рефлекторным или инстинктивным актам. Первым, кто попытался дать ответ на этот вопрос выдающийся американский анатом Дж.Когхилл (Coghill). В опытах на аксолотле он показал, что прежде всего появляются общие упорядоченные движения сомитов туловища (т.е. безусловный рефлекс) и лишь позднее возникают локальные, условные рефлексы как специфические элементы более общего механизма интеграции целостного организма. Так, например, после родов у вида Homo sapiens, т.е. у женщины, без тактильно-кинетической стимуляции врожденных синкинезий новорожденного (неонатальный период), не формируется или крайне медленно формируется целостная организация двигательного, поведенческого и  голосового акта. Иными словами без активации (родовая деятельность, массаж, тугое пеленание) врожденных инстинктов не формируются зрелые ответы на внешний раздражитель. Без комплексной стимуляции всех анализаторов нет адаптации системы.  И тем более при полной изоляции от человеческого общества у ребенка не формируется  целенаправленный двигательный, поведенческий и речевой стереотип, т.е. сознание. Очевидно, что формирование функций развивающегося мозга происходит не только по линиям генетически предрасположенных программ. Существенным фактором этого развития оказывается и образование морфо-функциональных систем и связей под влиянием внешней среды. Накоплено огромное количество факторов, показывающих зависимость развития животного от сферы его обитания, характера внешних воздействий, жизни в сообществе, т.е. от специфически его индивидуального опыта, начиная от первичного запечатления до образования сложных двигательных, поведенческих и голосовых навыков. Генетически предрасположенные морфологические характеристики мозга содержат в себе только потенциальные возможности той или иной формы организации нервного субстрата для осуществления будущих функций. Реализация этих возможностей происходит в процессе взаимодействия, обмена информацией организма со средой. Ранний опыт слагается прежде всего из облигатного научения. Факультативное научение, если оно вообще происходит, здесь только дополняет, уточняет и конкретизирует процесс облигатного научения. Преобладание последнего в раннем постнатальном развитии объясняется тем, что в этот период происходит достройка врожденных пусковых механизмов ряда важнейших инстинктивных действий путем включения в них индивидуально приобретенных компонентов. Именно в этом состоит сущность процесса, получившего название запечатления (по нем. – pregung; по англ. -  imprinting). Это явление изучено скандинавскими учёными Н.Тинберген совместно с К.Лоренцем.

Запечатление является важным и характерным компонентом раннего постнатального развития. Это форма облигатного научения (этническая афферентация)  у человека имеет характерный национальный и религиозный оттенок (у мусульман – обрезание, у буддистов – акупунктура, у христиан – пеленание). При такой форме дрессуры очень быстро фиксируются в памяти отличительные признаки внешней и внутренней среды, поэтому импринтинг квалифицируют как «перцептивное научение», направленное на распознавание «незнакомого» (уровень прицельного манипулирования) и «сравнение» (уровень действенного мышления). Импринтинг со стороны двигательного анализатора (глубокой и поверхностной чувствительности), как и в других случаях облигатного научения в будущем   (у ребенка, подростка и взрослого) очень сильно влияет на тонус мышц, фон настроения и родную речь. Нужно упомянуть тот факт, что это запечатление совершается лишь в течение первых 6 – 12 месяцев (причем без пищевого или иного внешнего подкрепления, что забывают педиатры и молодые мамы).  Результаты запечатления со стороны всех анализаторов (вестибулярный, двигательный, вкусовой, обонятельный, зрительный, слуховой) отличаются исключительной прочностью и необратимостью. Так, например, зрительное представление практически отсутствует у животных, выращенных в темноте. Прежде чем оно проявится, животные, подвергшиеся световой депривации, должны пройти период перцептивного обучения на свету. Опыты показывают, что для того, чтобы у новорожденных проявились специфические ответы нейронов на форму объекта и направление движения, необходима практика зрительного восприятия, в процессе которой происходит обучение опознанию стимулов. C. Blackmore и  G. Cooper (1970) ежедневно помещали одну группу котят, выращенных в темноте, в цилиндрическую камеру, на стенках которой были нанесены вертикальные линии. Другую группу котят, также выращенных в темноте, они помещали в камеру, на стенках которой были нанесены горизонтальные полосы. Исследования с применением микроэлектродов, проведенные на обеих группах котят, показали, что у животных первой группы нейроны зрительного анализатора  реагировали избирательно только на предъявление вертикальных линий, а у животных второй группы только на предъявление горизонтальных. Таким образом, можно прийти к заключению, что нейроны к моменту рождения еще не приспособлены к представлению определенных паттернов зрительных стимулов. Специализация их происходит только в постнатальном (послеродовом) периоде, являясь функцией раздражений, поступающих из внешней среды. Интерференция при осуществлении разных функций в единых нейрональных полях привела в процессе эволюции млекопитающих к тому, что зрительная функция сконцентрировалась в основном в затылочной области коры, которую и называют поэтому «зрительной». Однако эксперименты показывают, что если затылочную зону коры удалить у котят или щенят в раннем возрасте, то в отличие от эффекта удаления этой области у взрослых животных никакого дефицита зрения не отмечается. Не имея «зрительной» области мозга, животные, тем не менее обладают нормальным зрением. Следовательно, зрительное прицеливание в отсутствие корковых нейронов зрительного анализатора осуществляется нейронами других областей. (Прицеливание с манипулирование – это уровень инстинкта или содружественного функционирования нейронов среднего мозга – четверохолмия и промежуточного мозга – зрительного бугра; наглядно-действенное мышление – это уровень сознания или синхронной деятельности таламуса и базальных ядер; образное мышление – это уровень личности или синхронной работы ствола мозга, подкорки и коры). В свое время  S. Ramon y Cajal (1917) писал, что каждое разветвление дендритов или аксонов в процессе роста проходит через хаотический период, в течении которого они направляются «наобум», и большинство из них предназначено к исчезновению. Однако, на вопрос о том, какие «таинственные» силы направляют их рост, ветвление и установление «протоплазматических поцелуев» между клетками, ученый не мог ответить.

Интенсивное ветвление дендритов и аксонов, формирование  избыточного количества аксодендритных сочленений в начале постнатальной жизни и последующий отбор функционально наиболее эффективных контактов, происходят в основном после  рождения: осуществляется «отстройка» аксонодендритного дерева в соответствии с генетической (внутренней) программой организма, но одновременно – как отражение того конкретного воздействия из внешней среды (стимулция,  свойственная этнической идентификации и климатическим условиям), которое совпало по времени с данной стадией нейроонтогенеза. На этом основании первые 8 – 12 недель после рождения обозначены как «критический постнатальный период», поскольку именно в этот отрезок  постнатальной жизни наиболее наиболее отчетливо афферентное влияние на всю дальнейшую программу структурного и функционального развития нервной системы ребенка (Скворцов И.А.., Ермоленко Н.А.., 2003).

Еще в 30-е г. ХХ в. Е.Холт (Holt) выдвинул гипотезу, согласно которой ни одна из форм синаптических связей между нейронами не предопределена от рождения. Силы, направленные на развитие, оставляют нервную систему в виде неорганизованной, эквипотенциальной сети, способной только на диффузные, случайные реакции. Функциональная организация нервной системы возникает из первоначально случайных воздействий и постепенно совершенствуется за счет предлагаемых стимулов. Прорастание дендритов к аксонам происходит за счет возбуждения в процессе функциональной активности.  На основе функциональной нагрузки усовершенствуются не только самые примитивные рефлексы (ритм дыхания и сердцебиения), высшая нервная деятельность (инстинкты), но и формируется все высшие интегративные характеристики (сознание и  личность). Механизм, благодаря которому между клетками устанавливаются связи, известен. Это тренировка (по англ. тренинг). Дозированная нагрузка на каждый анализатор приводит к аксональным связям с периферическим концом анализаторов (вестибулярный, двигательный, обонятельный, вкусовой, зрительный, слуховой), а также к аксо-дендритным, дендритно-дендритным, аксоно-аксональным связям. Таким образом, формируется единый нейронный ансамбль мозга с различными горизонтальными и вертикальными связями. Опыт исследований показал, что эти факты находят свое более правомерное объяснение в теории Н.П.Бехтеревой (1980) о том, что жизнедеятельность обеспечивается мозговой системой, в которой есть жесткие, постоянно участвующие звенья, и звенья гибкие, участвующие или не участвующие в зависимости от изменений, развивающихся в мозге в связи с различными внутренними и внешними факторами. Морфологические исследования показывают, что внешняя среда действительно сильно влияет на развитие нейронов и определяет, в частности, образование новых контактов (синапсы) между ними. R.Cоleman и  A.  Riesen  (1968) показали, что у котят, содержащихся в темноте на 20% меньше, чем у котят, которых содержали при нормальном освещении. Как и эти авторы, E.Fifkova (1970) отметила увеличение размеров синапсов в затылочной зоне коры крыс при экспозиции их свету. J. Altman (1970) показал возможность формирования из недифференцированных клеток коры больших полушарий дифференцированных короткоаксонных вставочных нейронов в процессе постнатального развития животных в зависимости от характера поступающей в мозг сенсорной импульсации. Он считает, что эти клетки не являются генетически  закодированными, функция их определяется внешними воздействиями на ранних стадиях развития. W.  Greenough (1975) исследовал крыс, из которых одни в раннем возрасте (3 нед) содержались в сложном и разнообразном окружении, а другие были изолированы от своих сверстников и содержались в клетке, через отверстие в которой могли видеть только комнату. И ту и другую группу животных тренировали находить правильный путь в лабиринте. Оказалось, что животные, содержащиеся в сложной внешней обстановке, делали значительно меньше ошибок и ориентировались быстрее, чем те, которые жили в изоляции. В результате микроскопических исследований морфологических эффектов опыта животных в сложной обстановке и в условиях депривации W.Greenough показал, что во всех случаях нейроны крыс, содержащиеся в сложной внешней обстановке, имели больше дендритных ветвей высшего порядка, чем нейроны крыс, содержащихся в изоляции. Полученные данные свидетельствуют, что у крыс, содержащихся в сложной окружающей обстановке, образуется большее число синапсов, и говорят, следовательно, о повышении количества связей между клетками. Автор указывает на увеличение в некоторых слоях коры животных с таким опытом толщины постсинаптической мембраны нейрона. Протяженности пре- и постсинаптической областей, увеличение диаметра синаптической бляшки. Таким образом, окружающая среда и опыт молодого организма отражаются не только на развитии синаптических структур и мембран клетки, но и на внутренней ее организации, которая существенно влияет на интегративную деятельность мозга.

На сегодняшний день уже доказано существовавние критического периода развития мозга (с момента рождения до 6-7 месяцев – это этапы активной миелинизации  ЦНС и ПНС по Бадаляну). Если в определенный период времени организм не получит раздражений, на которые рассчитана генетически его морфофункциональная организация, то в течение дальнейшей жизни развитие данного организма будет происходить ненормально, и запоздавшее действие соответствующих внешних факторов в более поздние периоды уже не окажет необходимого эффекта в формировании его поведения. Если, например кошка акустически депривирована в течение начального периода роста, ее слуховые навыки значительно страдают. В последующий период пребывания в нормальных акустических условиях такое раннее депривированное животное значительно восстанавливает свой слух, но дефицит его все же остается.  F.Valverde (1971) отметил существенное увеличение количества шипиков на дендритах нервных клеток мышей в том числе, если в раннем возрасте они пользовались зрением. Если животные в этом же возрасте содержатся в темноте, то образование шипиков у них происходит гораздо менее интенсивно. Если содержащихся в темноте мыши перемещались на свет в более поздний период жизни, то новые шипики образовывались, но число их не достигало того, которое отмечалось у выращенных на свету животных.

Определенный критический период существует также в отношении обонятельного, двигательного и других анализаторов. Так, например, у человека в условиях обонятельной депривации, связанной с ограничением естественных запахов в условиях городского, не лесного образа жизни по сравнению с нашими предками (млекопитающие), резко снизило обоняние. Уменьшение сенсорной стимуляции обонятельного анализатора  привело к структурным изменениям в древней коре головного мозга человека. Отсутствие или недостаточная стимуляции двигательного анализатора у различных народностей привело к увеличению двигательных дефектов (т.е. от нерно-мышечных и демиелинизирующих заболеваний) и ранней смерти, а также к недоразвитию и задержке развития опорно-двигательного аппарата. ( В неврологической и в общей  практике  врача существует огромное количество симптомов и синдромов, связанных с нарушением тонуса  скелетных и  гладких мышц, начиная от параличей, гиперкинезов, эпилепсии, различных дистоний и т.д.). Однако, ранняя стимуляция моторных и соматосенсорных функций у собак, методом купирования (обрезание ушей, хвостов и других частей тела) приводит к дополнительному контролю своих инстинктов (силовые или скоростные качества, сторожевое или бойцовское поведение, слуховые или голосовые навыки), а в конечном итоге к новой породе собак. Приведенные экспериментальные и морфологические данные находятся в соответствии с наблюдениями К.Лоренц (1937), который описал значение критического периода в жизни организма. Он отметил, что в молодом возрасте животные чрезвычайно легко воспринимают специфические раздражители. Если же эти раздражители отсутствуют, то это уже не может быть возмещено в последующее время жизни животных или человека.
До И.М.Сеченова, написавшего книгу «Рефлексы головного мозга» (1867) ученые не решались даже поставить вопрос о возможности объективного анализа и корреляции деятельности мозга с двигательными (биомеханическими), психическими (поведенческими) и речевыми (лингвистическими) процессами. Они оставались полностью отданными на откуп «субъективистам». Философская теория отражения, а затем теория сигнальных систем привели ученых к кибернетическим моделям. Поразительное  разнообразие химических структур мозга и медиаторных рецепторных мембран, их высочайшая чувствительность к целому ряду химических веществ и быстрое изменение биоэлектрической активности дали основание некоторым исследователям обозначить мозг как уникальный «электрохимический компьютер с собственным интерфейсом». Главными теоретическими предпосылками научного, а не импирического (интуитивного) подхода к такому учету являются учение И.П.Павлова о высшей нервной деятельности и ее основных типах, учение А.А.Ухтомского о доминанте, учение Л.А.Орбели об адаптивно-трофической функции нервной системы и др. Разделение академиком И.П.Павловым (Нобелевский лауреат 1904 г.) мозга на 1-ую и 2-ую сигнальные системы подтверждает механизмы отражения, заданные в процессе эволюционно-исторического развития животных и самого человека. На сегодняшний день общий вектор эволюционно-исторических этапов развития человека  представлен следующими формами организации: 1)раздражимость; 2)рефлекс; 3)инстинкт; 4)сознание; 5)личность; 6)индивидуальность. Первые три  «операционные» системы (раздражимость, рефлекс, инстинкт) представляют 1-ую сигнальную систему, а три другие «операционные» системы (сознание, личность, индивидуальность) – 2-ую сигнальную систему. Ученые всего мира изучают механизм перехода от 1-ой сигнальной системы к 2-ой сигнальной системе (регенерация или созревание) и наоборот (дегенерация или распад). Кодирование или программирование этих «операционных систем» связано с таким понятием как научение (см. Формы научения). Таким образом, в таблице объединены основные принципы научения.

Система не реагирует, т.к. нет стимула	1	2	3	Система погибает, т.к. стимул запредельный
	Одомашнивание (доместикация или обучение)	Тренировка (дрессировка или импринтинг)	Пытка (шок или коллапс)
	Мягко	Жестко	Травма
	Медленно	Интенсивно	Мгновенно
	min	Дозированная нагрузка	max
	Нет осложнений	Активация реакций со стороны кожи, подкожно-жировой клетчатки и нейроэндокринной системы	Выраженные нарушения гомеостаза
	Нет морфогенеза	Регенерация (изменения видовых характеристик)	Фиброз (атрофия, рубец, киста)
	Нет стресса	Эустресс	Дистресс

На уровне 1-ой сигнальной системы, т.е. на уровне инстинкта животные отвечают манипулированием с прицеливанием, а на уровне 2-ой сигнальной системы, т.е. на уровне сознания - человек умело действует с предметами. До сих пор незакончен спор между этологами (зоопсихологами) и бихевиаристами (психологами). За свои труды, связанные с проблемой поведения животных (1-ая сигнальная система) этологи (от греч. ethos – характер, нрав) Н.Тинберген совместно с К.Лоренцем и К.Фришем получили Нобелевскую премию в 1973 г. Они показали роль среды (раздражителя) в организации новых форм поведения.  В это же время бихевиористы (от англ. behavior – поведение, умение) Эдвард Л..Торндайк, Джон Б.Уотсон, Эдвин Р.Гатри, Кларк Л.Халл, Б.Ф.Скиннер рассмотрели принцип «стимул – реакция» у человека (2-ая сигнальная система), которая дополняет общую концепцию современной нейрофизиологии, развивает психофизиологию и психолингвистику. Научение, как говорилось выше, заключается в действительных или потенциальных изменениях поведения, вытекающих из опыта. Поэтому термины «теория научения» и «теория поведения» часто используются как синонимы. Последние два десятилетия можно считать периодом определенного подъема сравнительной нейроморфологии, палеонтологии и систематики, еще больше подтверждающих линейную схему организацию нервных клеток, нервных центров и мозга в целом (от низших к высшим).  Это связано с появлением принципиально новых исследований (см. таблицы 1-ая и 2-ая сигнальные системы). С позиции нейроморфологии первая сигнальная система или три первые «операционные» системы (раздражимость, рефлекс, инстинкт) представлены в стволе мозга, а вторая сигнальная система или три другие «операционные» системы (сознание, личность, индивидуальность) представлены в больших полушариях мозга.  В рамках стадий развития человека раздражимости соответствует этап клонирования, рефлексу соответствует беременность, инстинкту соответствует импринтинг, сознанию соответствует воспитание, личности соответствует обучение, а индивидуальности – самообразование (см. Стадии развития).                

Операционная система	Форма отражения	Жизненный цикл
1.Раздражимость	1.Ощущение	1.Клонирование
2.Рефлекс	2.Восприятие	2.Беременность
3.Инстинкт	3.Представление	3.Импринтинг
4.Сознание	4.Действенное мышление	4.Воспитание
5.Личность	5.Образное мышление	5.Обучение
6.Индивидуальность	6.Логическое мышление	6.Самообразование

Понятие реактивность известно давно, а вот субстрат этих содружественных реакций открыт только в ХХ в. (см. Реактивность человека). Сегодня, в эпоху информационной революции кибернетическая теория Н.Винера (1948), и особенно его концепция «обратной связи», стала неотъемлемым элементом современной научной картины мира и оказала значительное влияние на развитие всех систем, в том числе и живых систем: их физиологию, психологию и лингвистику. В технических вузах,  математика является ведущей осью почти каждой научной дисциплины вуза. Законы математики точны, ее аксиомы (от лат. axis – ось) непреложны: дважды два всегда четыре, две величины, равные порознь третьей, всегда равны между собой, сегмент – всегда отрезок круга и т.д. В рамках математических законов и аксиом, быть может, иногда и тесно, но зато именно в силу этих ограничений техническая мысль течет более направлено, свидетельствуя о постоянном прогрессе. Иное дело в медицине. Аналог инженерно-технической мысли – врачебная мысль – встречается редко и в медицинской литературе, и в жизни. В основе медицины лежит нейронная теория, разработанная в деталях великим испанским нейрогистологом Рамон-и-Кахалем. Именно он, а также итальянский гистолог Камилло Гольджи открыли специфические методы исследования, которые позволили анализировать гистологическую структуру нервной системы, за что оба были удостоены Нобелевской премии в 1906 г. Совершенно очевидно, что найти параллели между живым и неживым, нужны законы развития  систем (см. графики самоорганизации систем).

В частности, еще Р.Декартом в ХVII в. были написаны работы, в которых делались попытки объяснить распространение ощущений, причины сокращения мышц, исследовалось строение мозга овцы. Хотя большинство выводов о функциях нервной системы не выдержало последующей экспериментальной проверки, большая заслуга Р.Декарта состоит в  выдвижении утверждения, что живые тела подчиняются тем же физическим законам, что и все остальные явления  в мире. А в ХIХ в. всемирноизвестный английский физик М.Фарадей, создатель общего учения «электродинамика» указывал, что все явления мира нужно рассматривать с единой точки зрения – электродвижущей силы (ЭДС). Таким образом, электро-магнитные колебания приводят к гальваническому току, т.е. к электрохимическим преобразованиям. Электролиз приводит к колебаниям зарядов в коллоидном растворе клетки; что характеризует функциональную активность органов и тканей, в том числе нервной ткани. Колебания биоэлектрической активности головного мозга приводит к изменениям поведения человека (ритмы сна и бодрствования), а в конечном итоге целому историческому процессу или смене общественно-экономической формации (см. схему Теория отражения).

К нашему времени уже сформулированы законы сохранения и превращения энергии, всемирного тяготения, законы динамики и электродинамики, газовые законы, открыты явления электролиза и электронной эмиссии, фотоэффекта, радиоактивности, электромагнитной индукции, интерференции волн, проводимости и сверхпроводимости. Введено в повседневный научный обиход и изучено электромагнитное поле, электродвижущая сила (ЭДС), изобретены индукционный генератор, электродвигатели постоянного и переменного тока, радиопередатчик, радиоприемник и многое-многое другое. Успехи науки столь велики, что породили мысль о том, что девиантное развитие живых систем, в том числе человека можно исправить. Если организм «сойдя с колеи» начинает работать на износ, то необходимо заново активировать потенциальные (биомеханические, психофизиологические и психолингвистические) возможности человека, т.е. физиологическую регенерацию.  Для объяснения явлений микромира (нейрогенетики) понадобились новые представления и новые, более совершенные теории, которые в  ХХ в. и были созданы: структурно-функциональная организация белка и клеточной мембраны, структурно-функциональная характеристика нервных и глиальных клеток, мутагенез, генная инженерия, механизмы транскрипции, трансляции, репликации, репарации и многое-многое другое. Обсуждаются наиболее важные аспекты развития современной молекулярной генетики в исследованиях направленного мутагенеза и белковой инженерии, антисмысловых РНК, антамеров, рибозимов и дезоксирибозимов, трансгеноза и генотерапии, а также достижения в разработке микрочипов ДНК, ДНК- диагностике и ДНК-типировании и изучении генома человека. Современная реабилиталогия, не отвергая законы физики, химии, биологии, психологии и социологии, значительно продвинула знания о человеке. Обилие новаторских исследований в рамках генетики развития позволяют снять «белые пятна» с механизма управления недифференцированными (незрелые) клетками (см. схему №2). Оказалось, что если эмбриональный спинальный или симпатический нервный ганглий культивировать рядом с кусочком саркоматозной ткани (низкодифференцированные клетки), то наблюдается резкая интенсификация роста аксонов ганглия уже через 18 часов инкубации. В контрольном ганглии через этот промежуток времени роста практически не наблюдалось.

В исследованиях, выполненных с помощью электронно-микроскопической радиоавтографии, показано, что клетка весьма точно и быстро реагирует на предъявляемые ей повышенные функциональные требования или в ответ на действие патогенных факторов (Саркисов Д.С и др., 1980). Стала очевидной несостоятельность до сих пор распространенного представления о том, что адаптация и особенно регенераторная реакция включается лишь на каком-то довольно позднем этапе действия раздражителя: эти реакции полностью развертываются уже вскоре после возникновения чрезвычайной ситуации. Следует вместе с тем подчеркнуть, что эта способность организма к адаптационной перестройке интенсивности биологических процессов небезгранична: существуют некоторые минимальные, практически уже «несжимаемые» сроки развертывания этой перестройки и, в частности, гиперплазии ультраструктур и расширения «материальной базы» клетки, раньше которых они ни при каких условиях произойти не могут. Радиоавтографические исследования показывают, что репликация ДНК, т.е. появление новых ее матриц, обычно происходит не ранее чем через 24 – 30 ч. После начала действия патогенного фактора и, как бы ни увеличивалась доза последнего или частота его воздействия, этот срок остается неизменным. Отмечено, что повышение активности ферментных систем после введения индукторов наблюдается спустя 5 – 6 ч. (Титов Л.А., 1981). Следовательно, существует, хотя и очень небольшой, латентный период между моментом действия раздражителя и временем мобилизации организма материальных ресурсов для его нейтрализации, в течении которого могут возникнуть серьезные, а может быть, и необратимые повреждения органов и тканей. Однако, как правило, этого не происходит в следствии того, что, пока репликация ДНК обеспечит появление новых клеток или полиплоидию (гипертрофию) существующих, т.е. развертывание новых «производственных мощностей», клетка использует те материальные ресурсы, которые у нее имеются в наличии к моменту действия раздражителя. Это, в частности, выражается в резкой интенсификации синтеза РНК за счет включения в активную работу структур, до этого активно не участвующих в синтезе, причем происходит это немедленно, практически одновременно с началом действия раздражителя.  По своему значению для сохранения жизни поврежденной клетки усиление синтеза РНК можно рассматривать как экстренную меру, а усиление синтеза ДНК – как радикальную, долгосрочную. Таким образом, представления биохимиков о «немедленной», «срочной» и более прочной «хронической», «долгосрочной» формах адаптации обмена (Ильин В.С., 1964; Weber G., 1963) находят свое подтверждение и на ультраструктурном уровне организации.

Огромное количество книг, посвященных проблемам электрической возбудимости нервных клеток, а также регуляции процессов возбуждения и торможения в ЦНС заполняет пробел в энергетике (от греч. energeia – действие), синергетике (от греч. synergos – вместе действующий) и фазиологии (от греч. phases – появление) человека. Этот небольшой экскурс потребовался для того, чтобы сделать более понятным историческое происхождение и последующую трансформацию новых терминов. Дело в том, что факт наличия относительно быстрых и медленных двигательных реакций был отмечен еще в середине ХIХ в. известным английским неврологом Джексоном, который использовал при этом термины – клоническая и тоническая иннервация. Но впервые четко сформулированное предложение о возможности наличия фазической и тонической регуляционных систем было сделано выдающимся нейрофизиологом лордом Чарльзом С.Шеррингтоном в его монографии, изданной в Англии в 1906г. под названием в русском переводе «Интегративная деятельность нервной системы». За последнее столетие изучение электродинамических механизмов регуляции циклов «сон-бодрствование» достигло значительных успехов. Если в ХХ в. мы знали лишь очень немногое о мозговых процессах, лежащих в основе изменения активности нейронов, то сейчас, после открытия механизмов активации всего мозга и работ, посвященных роли ствола, промежуточного мозга, подкорковых структур и самой коры в этой регуляции, механизмы изменения состояния сна и бодрствования стали несравненно яснее. Успехи ученых в области сомнологии (от лат. somnus – сон) в последнее десятилетие начинают приоткрывать завесу над загадкой, лежащей в основе регуляции жизнедеятельности, а самое главное в контроле за процессами регенерации. Сон новорожденных и детей раннего возраста существенно отличается от сна взрослых. Динамика его формирования отражает этапы созревания человека в целом и изменения гомеостаза в частности. Сну на раннем периоде онтогенеза посвящены специальные исследования, в которых подтверждена зависимость между глубиной сна и ростом. В постнатальном онтогенезе (органогенез)  человека, когда ребенок большую часть своего существования проводит в фазе глубокого сна, «скачки роста» наиболее ярко выражены в первый год жизни (1,5-кратное увеличение длины и 3-4-кратное увеличение массы). Долгое время существовало убеждение, что дифференцировочные процессы в основном заканчиваются во внутриутробном периоде, а дальнейшее развитие связано преимущественно с особенностями роста отдельных органов. В последнее десятилетие убедительно показано, что это не так: многие ткани организма продолжают развиваться, в том числе и путем дифференцировочных процессов, вплоть до завершения полового созревания, особенно длителен период созревания возбудимых тканей – нервной и мышечной. Связано это с тем, что у новорожденного отсутствует кора и подкорковые структуры мозга. Контроль за обменом веществ (гомеостазом) и ростом тканей (регенерации) у новорожденных осуществляется на уровне среднего и промежуточного мозга. Формирование подкорковых ганглиев с последующим подчинением всех электрохимических процессов человека коре головного мозга приводит к  полной остановке роста и дифференцировки всех систем. Это есть полное созревание коры головного мозга, а значит человека. Однако в состоянии сна, в результате торможения больших полушарий, контроль за всем организмом осуществляется с уровня ствола мозга.

В конце ХVIII в. (1786) профессор анатомии Болонского университета Луиджи Гальвани провел ряд опытов, положивших начало целенаправленным исследованиям биоэлектрических явлений. Регистрация биоэлектрических потенциалов впервые была осуществлена Маттеучи в 1838 г. с помощью гальванометра. Все функции, свойственные нервной системе, связаны с наличием у нервных клеток структурных и функциональных особенностей, обеспечивающих возможность генерации под влиянием внешнего воздействия особого сигнального процесса – электро-магнитного импульса (основными свойствами которого являются незатухающее распространение вдоль клетки, возможность передачи сигнала в необходимом направлении и воздействии с его помощью на другие клетки). Способность к генерации нервной клетки распространяющегося электрического сигнала определяется особым молекулярным устройством поверхностной мембраны, органелл и ядра, позволяющим воспринимать изменения проходящего через нее магнитные поля, изменять практически мгновенно свою ионную проводимость и создавать за счет этого трансмембранный ионный ток, используя в качестве движущей силы постоянно существующие между вне- и внутриклеточной средой ионные градиенты. Этот комплекс электро-химических процессов, объединяемых под общим названием «механизм электрической возбудимости», является яркой функциональной характеристикой нервной клетки. Возможность направленного распространения элетро-магнитного импульса обеспечивается наличием у нервной клетки отростков (аксон и дендриты, на которых формируются шипики), нередко простирающихся на значительное расстояние от ее сомы и обладающих в области своих окончаний механизмов передачи сигнала через межклеточную щель (синапс) на последующие клетки. Интерференция электро-магнитных волн в головном мозге позволяет суммировать (интегрировать) все сигналы, поступающие из внешней и внутренней среды. Применение микроэлектродной техники позволило выполнить тонкие измерения, характеризующие основные электрофизиологические характеристики нервных клеток. Измерения показали, что каждая нервная клетка имеет отрицательный заряд, величина которого равна -40 -  -65 мВ. Главное отличие нервной клетки от любой другой заключается в том, что она способна быстро изменять величину заряда вплоть до противоположного. Критический уровень деполяризации нейрона, при достижении которого возникает быстрый разряд, называется порогом генерации потенциала действия (ПД). Длительность потенциала действия различна у позвоночных и беспозвоночных животных – у позвоночных она равна 0,1 мс, а у беспозвоночных 1-2 мс. Серия потенциалов действия, изменяющихся по частоте и амплитуде, является основой для пространственно-временного кодирования. Если учесть, что количество нервных клеток в мозге порядка 1010- 1012, то видно, что число возможных состояний мозга, определяемое даже только через число состояний нейронов, чрезвычайно велико. Если учесть еще и связи, которые могут образовываться между нейронами, то число возможных состояний станет астрономическим.

Среди методов электрофизиологического исследования ЦНС человека наибольшее распространение получила регистрация колебаний электрических потенциалов мозга с поверхности черепа – электроэнцефалограммы (ЭЭГ). Электрические колебания в мозге впервые обнаружили Р.Кетон (1875) и В.Я.Данилевский (1876). ЭЭГ у животных была зарегистрирована В.В.Правдич-Неминским (1925), а у человека – Г.Бергером (1929), которые описали основные ритмы. ЭЭГ в каждый момент времени отражает суммарную электрическую активность клеток головного мозга. Важное значение в изучении активности мозга имеет сравнительный анализ ритма (частота и амплитуда) и структуры (анатомические образования). Быстрые волны (бета- и альфа-ритм) характерны для больших полушарий, а медленные волны (тета- и дельта-ритм) – для среднего мозга и ствола (см. Схему Структурно-функциональная организация мозга). В рамках цикла «сон – бодрствование» ЭЭГ является важнейшим показателем динамики функционального состояния человека - для состояниябодрствования характерны быстрые волны, а для сна – медленные ритмы. С позиции организации мозговых механизмов - если регистрируются θ-ритм (4 – 6 Гц) и δ-ритм (0,5 – 3,0 Гц), т.е. медленные волны, то активируются анаболические (защитно-приспособительные) реакции организма. С позиции психофизиологического «нервизма» - если регистрируется α-ритм (7 – 13 Гц) и  β-ритм (14 – 30 Гц), т.е. быстрые волны, то активируются катаболические (когнитивно-познавательные) реакции. Именно биоэлектрическая активность (генерация) ствола мозга (средний мозг и продолговатый мозг) и промежуточного мозга (таламус и гипоталамус или гипофиз) у новорожденного влияет на его рост (морфогенез). Любая мама знает, чем больше ребенок спит, тем больше он растет.  В настоящее время имеются данные о взаимосвязи секреции различных гормонов и циклом сон-бодрствование. Секреция некоторых гормонов связана с собственно циркадной ритмикой и оказывает влияние на процесс сна как таковой, однако существует ряд гормонов, секреция которых непосредственно с ним коррелирует. Наиболее яркая зависимость между секрецией и сном обнаружена для соматотропного гормона (СТГ). Показано, что СТГ секретируется в основном в фазе дельта-сна (Tokahaski et al., 1968; Sassin et al., 1969). Концентрация СТГ в плазме при бодрствовании низка, хотя может отмечаться повышение секреции после еды или физической нагрузки. В ФМС секреция СТГ достигает максимума (Quable, 1966). При нарушениях сна отмечается и нарушение секреции СТГ (Clark, 1979). После проведения во время бодрствования физических упражнений секреция СТГ во время сна возрастает (Adamson, 1974), при этом возрастает и продолжительность дельта-сна в общей структуре сна (Вейн А.М. и др., 1989).

Круг специалистов, внимание которых магически приковывает мозг, все более расширяется. Это обусловлено не только притягательным таинством его устройства, но все более осознаваемой очевидностью общеприродной универсальности процессов саморегуляции.  По словам Френсиса Крика, физика по специальности, открывшего совместно с Дж.Уотсоном (Нобелевские лауреаты 1956 г.) структуру ДНК: «Нет области науки более жизненно важной для человека, чем исследование его собственного мозга. От нее зависит все наше представление о Вселенной. …если в исследовании головного мозга действительно произойдет прорыв, то, вероятно, это будет на уровне общего управления системой. Если бы система была такой хаотичной, какой она иногда кажется, мы не могли бы выполнять удовлетворительно даже самые простые задачи. Если взять возможный, хотя и маловероятный, пример, то мощным прорывом явилось бы открытие, что работа мозга производится фазически, каким-то периодическим часовым механизмом, подобно компьютеру».

Рассматривая обмен веществ (гомеостаз) и физиологическую регенерацию (органогенез) остановимся на воспалительно-репаративных реакциях как стереотипном процессе, характерным для всего живого. В общем процессе восстановления организма (морфогенез), ярко проявляется единство воспаления, регенерации и фиброза, которые по существу являются неразрывными компонентами целостной тканевой реакцией на повреждение (стрессовое воздействие). Весь процесс представляет собой динамическую саморегулирующую систему (Серов В.В., 1981; Шехтер А.Б.,1987). В постэмбриональный период каждый организм на протяжении всего онтогенеза поддерживает свой статус, постоянно восстанавливая свои структуры, расходуемые в процессе нормальной жизнедеятельности. Примером таких ситуаций является восстановление энергетических продуктов в фазе сна, заживление тканевых дефектов или переломов. Морфологическое изучение этих процессов в клинике и эксперименте позволяет наряду с органно-тканевой, этиологической и патогенетической спецификой установить также и общие закономерности. Это базовое свойство любого организма получило название физиологической регенерацией. Но уже в античные времена была хорошо изучена способность некоторых животных восполнять свои части, утраченные в результате случайной травмы или болезни. В начале ХVIII в. выдающиеся европейские ученые стали изучать это свойство на пресноводной гидре, различных рачках и амфибиях. Тогда же О.Реомюр предложил и название этому свойству – регенерация. Регенерация – это замещение самих структур – от частей клетки до частей тела после естественного изнашивания, недоразвития, задержки развития или случайной утраты. Способность организма восстанавливать свои части при болезни или намеренной ампутации называется репаративной регенерацией. Таким образом, регенерация – это восстановительный морфогенез.  Г. П. Короткова дает такое определение: «… регенерация – это восстановительный морфогенез, имеющий всегда многоуровневый характер и варьирующий по своим механизмам в зависимости от специфики, степени и локализации повреждения, а также от стадии индивидуального развития и сложности организации особи…». Регенерация – это очень сложное явление и поэтому предполагает разные подходы к классификации охватываемых ею процессов.      Классифицирую регенерацию по маштабу процессов, различают:

• восстановление целого организма из фрагмента тела (развитие гидры из фрагмента тела, развитие планарий из ее части, дождевого червя из нескольких сегментов);
• восстановление утраченных органов – конечности, хвоста, антенн и т.д.;
• восстановление утраченных тканей органов (печени, частей глаза);
• восстановление утраченных тканей (кожных покровов, мускулатуры, костной ткани);
• восстановление утраченных органоидов клетки (ресничек, отростков нервных клеток);
• восстановление утраченных макромолекул.

Классификация на основе поведения клеток в остатке органа предложена Томасом Морганом (1901) и разделяет регенерацию на осуществляющую путем эпиморфоза и морфаллаксиса. Эпиморфоз характеризуется образованием регенеративной ткани (бластемы) на раневой поверхности остатка органа. Раневая ткань (бластема) образуется под раневым эпителием однотипными мезенхимными клетками из дифференцированных клеток тканевой культи. Образование новой ткани (бластемы) сопровождается пролиферацией клеток входящей в него мезензимы. Морфоллаксис предполагает перегруппировку клеток во всем остатке органа после эпителизации раны и восстановление утраченной части без митозов. Промежуточное положение между эпиморфозом и морфоллаксисом занимает так называемая компенсаторная регенерация. В свою очередь, компенсаторная регенерация подразделяется на компенсаторную и регенеративную гипертрофию. Компенсаторная гипертрофия касается парных органов и заключается в морфологическом и функциональном усилении работы оставшегося органа после утраты парного. При компенсаторной гипертрофии не рассматриваются процессы на ампутационной поверхности, а лишь изучаются мезенхимы стимуляции интактного органа. Строго говоря, здесь изучают не регенерацию, а компенсаторный ответ всего организма. Регенерационная гипертрофия касается восстановительного морфогенеза в травмированном органе, особенностью которого оказывается обретение после травмы клетками оставшейся части органа способности делиться и сохранение при этом их специфических функциональных особенностей (Л.К.Романова,1984). Известно, что восстановительный морфогенез можно характеризовать на основе его зависимости от состояния организменных, органных и тканевых интегрирующих систем (М.А.Воронцова, Л.Д.Лиознер, 1957). Здесь восстановительные процессы предполагается разграничивать по степени реконструкции интегрирующих систем организма, таких, как нервная система, гормональная, циркуляторная (Г.П.Короткова, Б.П.Токин,1979). Если в ходе восстановительного морфогенеза исходная организация и симметрия сохраняется, то следует говорить о регенерации, если же в остатке органа или целого организма изменяется полярность и исходная симметрия, то такой восстановительный морфогенез следует считать соматическим эмбриогенезом. Для высокоинтегрированных организмов (высших или специализированных) характерна регенерация, для низкоинтегрированных – соматический эмбриогенез. Пример соматического эмбриогенеза – восстановление губок или гидр, пропущенных через мельничный газ.

Хочу напомнить, что способность к регенерации широко распространена среди всех животных (см. схему Кинетика воспалительно-репаративных реакций).

Вообще говоря, низшие животные чаще способны к регенерации, чем более сложные высокоорганизованные формы. Так, среди беспозвоночных гораздо больше видов, способных восстанавливать утраченные органы, чем среди позвоночных, но только у некоторых из них возможна регенерация целой особи из небольшого ее фрагмента. Тем не менее общее правило о снижении способности к регенерации с повышением сложности организма нельзя считать абсолютным. Такие примитивные животные, как гребневики и коловратки, практически не способны к регенерации, а у гораздо более сложных ракообразных и амфибий эта способность хорошо выражена; известны и другие исключения. Некоторые близкородственные животные сильно различаются в этом отношении. Так, у дождевого червя из небольшого кусочка тела может полностью регенерировать новая особь, тогда как пиявки, неспособны восстановить один утраченный орган. У хвостатых амфибий на месте ампутированной конечности образуется новая, а у лягушки культя просто заживает и никакого нового роста не происходит. Многие беспозвоночные способны к регенерации значительной части тела. У губок, гидроидных полипов, плоских, ленточных и кольчатых червей, мшанок, иглокожих и оболочников из небольшого фрагмента тела может регенерировать целый организм. Особенно примечательна способность к регенерации у губок. Если тело взрослой губки продавить через сетчатую ткань, то все клетки отделятся друг от друга, как просеянные сквозь сито. Если затем поместить все эти отдельные клетки в воду и осторожно, тщательно перемешать, полностью разрушив все связи между ними, то спустя некоторое время они начинают постепенно сближаться и воссоединяются, образуя целую губку, сходную с прежней. В этом участвует своего рода «узнавание» на клеточном уровне, о чем свидетельствует следующий эксперимент. Губки трех разных видов разделяли описанным способом на отдельные клетки и как следует перемешивали. При этом обнаружилось, что клетки каждого вида способны «узнавать» в общей массе клетки своего вида и воссоединяются только с ними, так что в результате образовалась не одна, а три новых губки, подобные трем исходным. Ленточный червь, длина которого во много раз превышает его ширину, способен воссоздать целую особь из любого участка своего тела. Теоретически возможно, разрезав одного червя на 200 000 кусочков, получить из него в результате регенерации 200 000 новых червей. Из одного луча морской звезды может регенерировать целая звезда. Моллюски, членистоногие и позвоночные не способны регенерировать целую особь из одного фрагмента, однако у многих из них происходит восстановление утраченного органа. Некоторые в случае необходимости прибегают к аутотомии. Птицы и млекопитающие как эволюционно наиболее продвинутые животные меньше других способны к регенерации. У птиц возможно замещение перьев и некоторых частей клюва. Млекопитающие могут восстанавливать покров, когти и частично печень; они способны также к заживлению ран, а олени – к отращиванию новых рогов взамен сброшенных.  В регенерации у животных участвуют два процесса: эпиморфоз и морфаллаксис. При эпиморфической регенерации утраченная часть тела восстанавливается за счет активности недифференцированных клеток. Эти клетки, похожие на эмбриональные, накапливаются под пораненным эпидермисом у поверхности разреза, где они образуют зачаток, или бластему. Клетки бластемы постепенно размножаются и превращаются в ткани нового органа или части тела. При морфаллаксисе другие ткани тела или органа непосредственно преобразуются в структуры недостающей части. У гидроидных полипов регенерация происходит главным образом путем морфаллаксиса, а у планарий в ней одновременно участвуют и эпиморфоз, и морфаллаксис. Регенерация путем образования бластемы широко распространена у беспозвоночных и играет особенно важную роль в регенерации органов у амфибий. Существует две теории происхождения бластемных клеток: 1) клетки бластемы происходят из «резервных клеток», т.е. клеток, оставшихся неиспользованными в процессе эмбрионального развития и распределившихся по разным органам тела; 2) ткани, целостность которых была нарушена при ампутации, «дедифференцируются» в области разреза, т.е. дезинтегрируются и превращаются в отдельные бластемные клетки. Таким образом, согласно теории «резервных клеток», бластема образуется из клеток, остававшихся эмбриональными, которые мигрируют из разных участков тела и скапливаются у поверхности разреза, а согласно теории «дедифференцированной ткани», бластемные клетки происходят из клеток поврежденных тканей. В подтверждение как одной, так и другой теории имеется достаточно данных. Например, у планарий резервные клетки более чувствительны к рентгеновским лучам, чем клетки дифференцированной ткани; поэтому их можно разрушить, строго дозируя облучение, чтобы не повредить нормальные ткани планарии. Облученные таким образом особи выживают, но утрачивают способность к регенерации. Однако если только переднюю половину тела планарии подвергнуть облучению, а затем разрезать, то регенерация происходит, хотя и с некоторой задержкой. Задержка свидетельствует о том, что бластема образуется из резервных клеток, мигрирующих на поверхность разреза из необлученной половины тела. Миграцию этих резервных клеток по облученной части тела можно наблюдать под микроскопом. Сходные эксперименты показали, что у тритона регенерация конечностей происходит за счет бластемных клеток местного происхождения, т.е. за счет дедифференцировки поврежденных тканей культи. Если, например, облучить всю личинку тритона, за исключением, скажем, правой передней конечности, а затем ампутировать эту конечность на уровне предплечья, то у животного отрастает новая передняя конечность. Очевидно, что необходимые для этого бластемные клетки поступают именно из культи передней конечности, так как все остальное тело подверглось облучению. Более того, регенерация происходит даже в том случае, если облучают всю личинку, за исключением участка шириной 1 мм на правой передней лапке, а затем последнюю ампутируют, производя разрез через этот необлученный участок. В этом случае совершенно очевидно, что бластемные клетки поступают с поверхности разреза, поскольку все тело, включая правую переднюю лапку, было лишено способности к регенерации. Описанные процессы анализировали с применением современных методов. Электронный микроскоп позволяет наблюдать изменения в поврежденных и регенерирующих тканях во всех деталях. Созданы красители, выявляющие определенные химические вещества, содержащиеся в клетках и тканях. Гистохимические методы (с применением красителей) дают возможность судить о биохимических процессах, происходящих при регенерации органов и тканей.

Проведем связь между эволюционной морфологией нервной системы беспозвоночных, позвоночных и их способностью к регенерации.  В концепции «нервизма» выясняется тесная связь между «этажами» мозга и эффективностью восстановления организма. Таким образом, чем выше по эволюционной лестнице поднялся организм в своей организации жизни, тем меньше выражена регенерация. Иными словами, чем меньше влияние нервной системы на гомеостаз и органогенез, тем ярче выражен процесс регенерации. Так, например, у беспозвоночных и рыб, где организация жизни осуществляется на уровне хорды или спинного мозга, при активации безусловного рефлекса возможна регенерация всего тела или  большого участка собственного тела. У земноводных и пресмыкающихся, где организация жизни осуществляется на уровне заднего мозга, при активации условного рефлекса возможна регенерация конечности, т.е. небольшой части тела. У птиц, где организация жизни осуществляется на уровне среднего мозга, при активации безусловного инстинкта возможна регенерация большого участка ткани, например, перьев, клюва, когтей и т.д. У млекопитающих, где организация жизни осуществляется промежуточным мозгом, при активации условного инстинкта практически невозможна регенерация, поэтому восстанавливается небольшая часть ткани или формируется рубец (или киста).

Учитывая важнейшее и часто решающее значение глиальной ткани для воспаления, а так же  в изучении восстановительных процессов мы применили ранее разработанные принципы  системного анализа. Системный подход требует рассматривать мозг как «нейронный ансамбль», взаимодействие которых (спинной мозг, задний мозг, средний мозг, промежуточный мозг, базальные ганглии, плащ) порождает новое качество. В соответствии с этим основные функции нейроглии (как и у соединительной ткани) – опорная (биомеханическая), трофическая, защитная и морфогенетическая, а также ее интегративная функция – поддержание гомеостаза (регуляция скорости проведения нервного импульса) и морфостаза (гематоэнцефалический барьер) всего мозга – реализуется кооперативное взаимодействие клеток нейроглии (астроциты, олигодендроглиоциты, эпиндимоциты) между собой и  с нейронами  мозга. Отдаленные, короткодистантные и контактные межклеточные взаимодействия осуществляются посредством: 1) химических взаимодействий (ацетилхолин, серотонин, эндорфины, энкефалины, амины, активные пептиды, нуклеотиды, аминокислотные остатки, радикалы и т.д.); 2) физических взаимодействия (температура клетки, вязкость, давление, разница потенциалов, пейсмекерная активность, радиосигналы и т.д.). На кооперативном межклеточном взаимодействии основана сетевая (ретикулярная) ауторегуляция мозга. Всю ретикулярную формацию мозга можно рассматривать как саморегулирующую систему, функционирующую под контролем фаз сна (торможения) и бодрствования (возбуждения). Активация всего «нейронного ансамбля» каким-либо фактором (стрессовое воздействие) приводит к возбуждению всей сети ретикулярной формации. Через нее (ретикулярную формацию) активируются все нейроны и вся глия мозга, которые реагируют как единая  функциональная система. Все реакции направлены на инактивацию действующего фактора (в нашем случае действующим фактором является физическое упражнение с растяжкой, театрализованная игра с трагедией и обучение родной речи как иностранной),репарацию повреждения, либо адаптацию к новым условиям жизни. В случаях слабых воздействий цепная реакция клеточных подсистем вследствие отрицательных обратных связей, на которых основан гомеостаз, приводит к затуханию реакции без выраженных структурных изменений и клинической манифестации, т.е. физиологических «доклинических» сдвигов. Для приспособления к более длительным или стрессовым воздействиям (боль, страх, крик) требуется длительная активация «нейронных ансамблей» и формирование новых типов клеточного взаимодействия. Естественно, при этом возрастает роль адаптационных механизмов, т.е. самого синдрома Селье. При сильных, длительных или повторяющихся воздействиях разворачивается цепь последовательного включения механизмов, ведущих к формированию стереотипных воспалительных, регенераторных и фибропластических процессов в мозге, а через них к гомеостазу и иммунитету (В.В.Серова, В.С.Паукова, 1995). Если доза стрессового воздействия чрезмерна и воздействует однократно, то процесс останавливается на этапе воспаления (заболевание). По терминологии Г.Селье – это дистресс и он формируется через травматический шок. В конечном итоге это чрезмерное и однократное воздействие (или дистресс) может привести к смерти системы (некроз). Если стрессовое воздействие дозированное и многократное, то процесс воспаления переходит к  стадиирегенерации (гиперплазия). По терминологии Г.Селье – это эустресс и он формируется через тренировку. В конечном итоге это дозированное и многократное воздействие (или эустресс) может привести к морфологическим преобразованиям системы (морфогенез). На схеме №__  отражены механизмы управления регенеративными процессами.

Зная законы электродинамики и преломляя (экстраполируя) их через эволюционную нейроморфологию, можно моделировать некий «биотриггер» (переключающее электронное устройство). Только тогда законы автоколебаний в колебательном контуре (катушка индуктивности и конденсатор) и  в рефлекторной дуге (нервная клетка и мышца) становятся равнозначными, а организация ритма сна и бодрствования (или подстройка уровня физической, психической и речевой активности) автоматизированная.

При этом большие полушария и ствол мозга поочередно могут находиться, то в состоянии возбуждения (бодрствование), то в состоянии торможения (сон). Иначе говоря, активируя ствол мозга, можно затормозить большие полушария. И наоборот, активируя большие полушария, можно затормозить ствол мозга. Таким образом, с помощью дозированного стресса (боль, страх, крик) через сильное возбуждение в больших полушариях  происходит затухание электрических процессов (торможение). Автоматически происходит активация электрических процессов (возбуждение) промежуточного мозга и ствола, тем самым формируя неспецифическое (неинфекционное) воспаление в этой области (экссудация, альтерация, пролиферация).  Генерация сигналов с этого уровня мозга (т.е. средний мозг) вызывает автоматизированный или стереотипный процесс регенерации (воспалительно-репаративная реакция). В общем процессе репаративной (от лат. reparation – восстановление) регенерации ярко проявляется единство воспаления, регенерации и фиброза, которые по существу являются неразрывными компонентами целостной тканевой реакцией на повреждение (Шехтер А.Б., 1987). Весь процесс представляет собой динамическую саморегулирующую систему (схема № Кинетика воспалительно-репаративной реакции). Эта автоматическая реакция принципиально не зависит от типа повреждающего фактора (боль, страх, крик), хотя он и определяет ее своеобразие. Каждая из фаз причинно-следственной цепи подготавливает и запускает следующую, определяя ее интенсивность и распространенность. Непосредственно осуществляемая на каждом этапе ауторегуляции с помощью межклеточных взаимодействий в целом обеспечивает адекватность воспаления. Конечной целью этой автоматической реакции является ликвидация повреждения, т.е. максимальное анатомическое восстановление нервной ткани (мозг) с минимальными в данных условиях функциональными нарушениями.               Механизм репаративной регенерации в мозге основан на механизмах физиологического воспаления и физиологической регенерации. Достаточно вспомнить физиологическую (постменструальную или послеродовую) регенерацию слизистой оболочки матки, протекающую с воспалительной реакцией на повреждение или рост всех структур конечности (нервы, артерии и вены, лимфатические сосуды, мышцы, связки, кости, кожа и т.д.) в ответ на постоянную тракционную нагрузку при использовании аппарата Илизарова. Репаративная регенерация всегда является стереотипным, адекватным процессом защитно-приспособительного характера, т.е. адаптивной регенерацией, хотя и включает элементы повреждения. Следует отметить, что единство воспалительного и собственно репаративного компонента целостной реакции репаративной        регенерации сохраняется как во времени, так и в пространстве. Пролиферативная фаза воспаления одновременно является и фазой репаративной регенерации. Воспаление и регенерация разделены лишь условно, все фазы процесса накладываются друг на друга: пролиферация олигодендроглиоцитов (как и фибробластов) начинается уже в 1-е сутки после повреждения, а экссудация и инфильтрация, постепенно уменьшаясь, остаются практически до окончания заживления. Условно также разделение регенерации и фиброза, особенно при заместительной регенерации. В пространстве (в разных участках ткани и этажах мозга) процессы экссудации, пролиферации могут протекать одновременно. При этом все компоненты взаимозависимы: пролонгация или хронизация воспаления тормозит регенерацию, несостоятельность регенерации или фиброза пролонгирует воспаление или обуславливает его хроническое течение. В большинстве случаев, последовательность основных реакций - воспаление, регенерация и фиброз зависит от дозы повреждения (стресса).

Родоначальником генетики поведения можно считать величайшего мыслителя IV в. Аврелия Августина. На досуге он разводил рыбок в аквариуме и наблюдал за их движением, поведением и общением, в частности за тем, как они берут корм, и обратил внимание на то, что многие особенности  в точности передаются от родителей потомкам. Этот вывод, в сущности, составляет основание генетики. Однако, как самостоятельный раздел науки она возникла после того, как Томас Морган в 20-30-е годы сформулировал основные положения хромосомной теории наследственности и понятие гена прочно вошло в нейронауки. Тогда же произошло и первое столкновение генетиков и тренеров; генетиков и психологов; генетиков и лингвистов. Спор продолжается до сих пор. Он заключен в вопросе - движение, поведение и общение человека наследственно обусловлено или детерминировано средой? Средой в нашем случае являются статические упражнения, театрализованные игры и речевые занятия. В настоящее время значение многих молекулярных событий в организации нервных клеток и направленности их роста в ходе клеточной дифференцировки постепенно проясняется (Л.И.Корочкин, А.Т.Михайлов, 2000). Так, например, фактор роста нервов (Nerve Growth Factor -NGF) был открыт еще в 40-50-е годы, благодаря работам Виктора Гамбургера и Риты Леви-Монтальчини. (В 1986 г. они получили Нобелевскую премию). Впервые значительное повышение содержания нуклеиновых кислот в цитоплазме возбужденного нейрона было описано Хиденом (Hyden, 1943). При тщательном качественном изучении ДНК, которое стало возможным с появлением метода гибридизации, не выявило существенных различий в составе и последовательностях ДНК разных тканей и органов. Так, было установлено, что все главные последовательности – пары нуклеотидов, характерные для ДНК культуральных L-клеток мыши, присутствуют в тех же количествах и в клетках других тканей, в том числе и в мозге (McCarthy, Hoyer, 1964). Эти данные указывают на то, что генетический аппарата клеток млекопитающих практически идентичен, который поддерживается сохранением более жестких (ковалентные – 400 кД/моль) связей, а специфические функции (дифференцировка) клеток мозга, по-видимому, являются результатом специальной регуляции (афферентации мозга и экспрессии генов). По моральным причинам и из-за инвазивности методов исследования мозга человека можно использовать только не инвазивные методы. Самым простым и самым иинформативным морфо-функциональным методом исследования мозга  человека является ЭЭГ. Исследование функциональной активности фенетипического аппарата клеток мозга человека in vitro также не представляется возможным, так как произойдет распад легких связей (водородные – 4 кД/моль и ионные – 40 кД/моль) в молекуле ДНК. (Системогенез и проблемы генетики мозга. М.: Наука, 1983.- 280 с.).  Проблема молекулярной организации, молекулярного эквивалента информационных систем мозга связана с двумя  моментами: с фактором хранения информации (память) одного и того же значения не в отдельном нейроне, а в целой популяции нейронов; с особенностями организации мембран нейронов, куда поступает информация, где она опознается (Напалков А.В., Литвинова С.В., Прагина Л.Л., Целкова Н.В. Информационные механизмы работы мозга. – М.: Издательство МГУ, 1988.- 284 с.).Все основные проявления человека (движение, поведение, общение) зависят от слаженной работы ансамблей нервных клеток, формирующихся в ходе его индивидуального развития (мотогенез, психогенез, логогенез). На сегодняшний день доказано, что процесс дифференцировки нейрона, прохождения клеткой многоступенчатого пути от незрелого нейробласта до специализированного нейрона, обслуживается не только иерархической системой генов (внутренними признаками управления), взаимодействующих на разных уровнях, но и внешними условиями, также взаимодействующих на разных уровнях (семья - концепция материнства, коллектив – концепция группы, общество – концепция государства).     Обобщая законы развития человека - его видовое, историческое и культурное развитие (био-психо-социальная модель) можно проследить и смоделировать мото-психо-логогенез человека. Совершенно очевидно, что различия в тонком строении нейронов отражают большее совершенство строения нервных клеток у человека и создают морфологические предпосылки для более тонкого анализа и переработки поступающей в мозг информации. В электрофизиологическом плане анализ ЭЭГ всегда выявляет степень зрелости или незрелости мозга. С помощью интегративных характеристик в виде биоэлектрической активности ЭЭГ отражается зрелость или незрелость всей системы, т.е. самого человека.  Если зрелость мозга человека недостаточна, то по законам научения, необходимо его возбуждение (стрессовое воздействие). С позиции нейрогенеза – это активация генетического аппарата нейрона. Она создается с помощью статической гимнастики, психологической трагедии и интенсивного общения.  Влияя на мышечный тонус, фон настроения, родную речь, особенно у больных с двигательными, психическими и речевыми дефектами, всегда отмечается обострение основного заболевания. В нейроморфологическом плане это связано с временной аксонопатией или  демиелинизацией; временным снижением силы синаптической связи или скоростью деполяризации постсинаптической щели, а также временным уменьшением количества шипиков на отростках или снижением электромагнитной индукции (см.схему.Степень зрелости нейрона). В результате дозированного стресса в виде изометрического, психотерапевтического и лингвистического тренинга временно формируется состояние «дедифференцированности» или незрелости нейрона, что способствует воспалительно-репаративным реакциям. Поэтому для восстановления мозга в интегративную систему, а значит самого  человека необходимо включать комплекс адаптивно-физической, психолого-педагогической и социально-речевой реабилитации.

Стрессовые воздействия, связанные с разнообразными физическими перегрузками, эмоциональными переживаниями и речевыми коммуникациями, сопровождают нас на протяжении всей жизни. Не случайно поэтому в научной литературе употребляется понятие «стресс повседневной жизни». Если небольшой стресс (эустресс), по мнению Г.Селье (1970), может носить стимулирующий характер, способствовать плодотворной деятельности, принося положительные эмоции, то последствия чрезмерного стресса (дистресса), сложно переоценить. Таким образом, реакции на стресс перешли из предмета теоретических рассмотрений в область практического применения.

Это было весьма краткое введение - основные штрихи. В последующих главах мы вернемся к этим ученым и их последователям, чтобы дать вам лучшее представление о том, как важно уметь управлять стрессом (боль, страх, крик) и связанным с ним напряжением (выносливость, внимательность, коммуникабельность). Я надеюсь, вы уже сделали из этой краткой истории вывод о том, что стресс – это не просто неприятность: он отражается на здоровье, счастье и красноречии. Сильные и чрезмерные физические, психические и речевые раздражители (дистресс) могут привести к таким нежелательным последствиям, как заболевание, инвалидность и смерть. Дозированные и регулярные воздействия (эустресс) на тонус мышц, фон настроения, родную речь с помощью изометрического напряжения, трагикомедии и логотерапии могут полностью восстановить человека с ограниченными возможностями. Управление стрессом – это серьезные реабилитационные занятия, которым посвящали свое время и силы великие умы. Как вы увидите в этой книге, их усилия не прошли даром, а результаты актуальны для каждого. Несмотря на то, что в последние годы появились отдельные работы о влиянии стресса (реабилитационная тренировка) на человека, большой ясности в этой проблеме еще нет. Все еще нет четких данных  цитоархитектоники, гемодинамики и биоэлектрической активности мозга, характеризующих нормальный двигательный, мыслительный и речевой  стереотип (норматив) и коррекцию этих дефектов.   На сегодняшний день это теоретическое обоснование преломлено в практике и подтверждено конкретными результатами (см. Формулу доказательной медицины).

Многоуровневый стресс (комплексная реабилитация) представлен: а) изометрическим напряжением; б) театрализованной трагедией; в) интенсивным общением. Статическая растяжка (специальный физический тренинг) преимущественно воздействует на связи между 1 и 2 этажами ЦНС (т.е. стволом и промежуточным мозгом). Эмоционально-стрессовая психотерапия (специальный психологический тренинг) преимущественно воздействует на связи между 2 и 3 этажами ЦНС (т.е. таламусом и стрио-паллидарной системой). Логотерапия (специальный лингвистический тренинг) преимущественно воздействует на связи между 3 и 4 этажами ЦНС (т.е. корой и подкоркой) (см. схему мозга). Таким образом, теория и практика встала на защиту человека с ограниченными возможностями. Эта модель восстановления человека, основываясь на регенерации, развивает горизонтальные и вертикальные нервные связи между этажами мозга. Системная активация генетического аппарата человека позволит в будущем лечить неизлечимые ранее онкологические, наследственные, эндогенные, эндокринные, кожные, неврологические болезни и их  биомеханические, психосоматические, психолингвистические проявления; т.е. все неинфекционные заболевания, рост которых в ХХI в. очень заметен (эпидемии).

Специфика организации движения, поведения и речи человека и уровень их сложности определяется особенностями, сложившимися в процессе эволюции, а также формирующимися в ходе национального развития и языковой среды. Исполнение таких реакций обеспечивается созреванием соответствующей морфологической системы головного мозга. Эти нейронные ансамбли (или колонки) формируются в процессе индивидуального развития и получили название модули (или этажи). Еще Рамон-и-Кахал перечислил различные типы синаптической организации и несколько своеобразных форм организации групп нервных клеток и их отростков («клубочки» обонятельной луковицы и коры мозжечка, плотные корзинчатые сплетения аксональных терминалей, охватывающих большее или меньшее число постсинаптических перикарионов), что по существу соответствует модулям. Однако современные представления о модулярной организации мозга были сформулированы на идеях японского анатома К.Сентаготаи – М.Шейбелом и А.Шейбел при описании ретикулярной формации ствола мозга.

Они обнаружили, что как дендритные ветвления отдельных нейронов, так и терминальные ветвления отдельных аксональных коллатералей, входящих в серое вещество ретикулярной формации из продольных пучков нервных волокон, ветвятся в пределах относительно узких, поперечно ориентированных «дисков». Авторы представили ретикулярную формацию как серию дискообразных модулей перпендикулярной к оси мозга ориентации, сложенной в стопку. В дальнейшем выяснилось, что подобная организация нейронов и их отростков в виде стопки дисков еще лучше выражена в промежуточной области и передних рогах спинного мозга (рис. №__ Модель серого вещества спинного мозга в форме «стопки дисков»), а также и в других отделах мозга. В substantia gelatinosa спинного мозга модули имеют вид продольно ориентированных пластин длиной несколько сотен микрон и шириной менее 10 мкм. Судя по рис №__ , промежуточная область спинного мозга рассматривается как заполненная дисками, содержащими возбудительные (светлые) и тормозные (черные) интернейроны. Аксонный нейропиль (совокупность отростков) переднего рога организован в форме аналогичных поперечно ориентированных дисков, содержащих дополнительные интернейронов, из которых лишь один вид, так называемая клетка Реншоу, показан на верхнем диске. Мотонейроны пронзают ряд последовательных дисков переднего рога и образуют в каждом диске синапсы, контактирующие с соответствующей цилиндрической частью сомы нейрона или с цилиндрическими отрезками дендритов. Связи, особенно внутри дисков нейропиля промежуточной области, можно считать не жестко адресованными. Однако довольно высокая степень упорядоченности вносится в подобную систему связей набором «инструкций», определяющих, на каком расстоянии продольно ориентированные аксоны нескольких типов клеток должны посылать коллатерали к соседним или более отдаленным дискам серого вещества. На основании наблюдений функциональных возможностей изолированных сегментов медуллярной трубки предполагают, что минимальная нейронная цепь, способная создавать координированные движения, будь подобна той, что изображена на схеме.

В коре головного мозга нейронные ансамбли имеют форму колонки. Диаметр такой колонки, пронизывающей все корковые слои, определяется диаметром зоны распространения афферентных волокон, который может варьировать от 10-20 до 300 мкм. Наиболее узкие колонки наблюдаются в зрительной коре. Именно модулярная организация мозга объясняет тот факт, что в коре головного мозга высших позвоночных (мышь, обезьяна, человек) на единицу поверхности приходится одинаковое количество нейронов. Если условно выделить в коре цилиндр диаметром 30 мкм, проходящий через все слои коры, то он будет включать примерно 110 нейронов, и это соответствует одному модулю. В коре головного мозга обнаружено около 600 миллионов колонок, в каждой из которых содержится от 140 (у млекопитающих) до 260 (у приматов) нейронов. Согласно концепции А.Маунткастла, корковые колонки образуют сложную систему, в которой элементы соединены последовательно и параллельно, так что функция одного нейронного ансамбля определяется не только его собственными внутренними связями, но и взаимодействием с другими модулями. Иными словами, модуль представляет собой основную и элементарную функциональную единицу мозга. Именно модули и их взаимодействие обеспечивает осуществление как элементарных (уровень рефлекса), простых (уровень инстинкта), сложных (уровень сознания) и очень сложных (уровень личности) двигательных, поведенческих и речевых актов. Вот как, например, обеспечивается вентиляция (дыхание) у саранчи, где механизмы управления вентиляцией исследованы наиболее детально. Генерирующий вентиляционный ритм у этого насекомого – триггер (водитель, регулятор ритма или пейсмекер) – представлен одиночным интернейроном или небольшой группой интернейронов (схема, демонстрирующая некоторые особенности координации вентиляторных движений брюшка саранчи).

В каждом сегментарном ганглии имеется набор экспираторных (4) и инспираторных (5) двигательных нейронов, причем инспираторные мотонейроны обладают фоновой (тонической) активностью. Инспираторные мотонейроны с помощью интернейронов (6) способны тормозить активность экспираторных нейронов. Между собой как инспираторные, так и экспираторные нейроны имеют слабо выраженные положительные связи. Входом в ганглий служит интернейрон (3), который суммирует поступающие от интернейрона-триггера импульсы и передает их на экспираторные мотонейроны. Интернейроны-сумматоры соседних ганглиев связаны между собой. Координацию работы сегментарных вентиляторных центров всех ганглиев обеспечивают координирующие интернейроны (2), идущие от заднегрудного до последнего брюшного ганглия. С каждой стороны нервной цепочки имеется по одному такому интернейрону.  Во время управления вентиляцией события в нервной системе разворачиваются следующим образом. Триггерные интернейроны (1) во время генерации вспышки импульсов тормозят активность авторитмично (синхронно) работающих координирующих интернейронов (2). Вследствие этого интернейрон (2) функционирует лишь в межспайковый (промежуток между импульсами) для триггера промежуток времени. Интернейрон (2) активирует интернейрон (3) и соответственно группу экспираторных мотонейронов (4), в результате чего обеспечиваются начало, продолжительность и интенсивность вспышек активности в экспираторных мотонейронах. Напротив, фаза молчания пейсмекера (а значит, фаза активности координирующего нейрона, тормозящего действие инспираторных нейронов) определяет продолжительность вспышки импульсов в инспираторных мотонейронах (5), которые разряжаются в этот период спонтанно. Деятельность триггера находится под контролем возбуждающих и тормозных воздействий со стороны высших центров, расположенных в грудных и головных ганглиях. Более сложные акты осуществляются посредством взаимодействия множества колонок (нейронных ансамблей), расположенных на разных уровнях (этажах). Как, например, возникает та нервная активность, которую мы называем зрительным ощущением (уровень раздражимости), зрительным восприятием (уровень рефлекса), зрительным узнаванием (уровень инстинкта), зрительным мышлением (уровень сознания), зрительным отношением (уровень личности), зрительным планом (уровень индивидуальности)? Сетчатка нашего глаза содержит боле 110 миллионов светочувствительных клеток. Глаз соединен с мозгом нервным трактом, содержащим примерно миллион нервных волокон. Количество светочувствительных клеток в сетчатке превышает число связанных с ними волокон зрительного нерва. Следовательно, каждое волокно собирает информацию от многих индивидуальных клеток. Зрительные нервы оканчиваются в участках мозга, называемых боковыми коленчатыми телами, где они образуют синапсы с верхним четверохолмием, которые в свою очередь связаны с затылочной долей головного мозга, которая представлена зрительной корой. Для того, чтобы мозг мог интерпретировать изображение, поступающее на сетчатку глаз, зрительные пути должны быть определенным образом упорядочены. Оказалось, что взаимное расположение элементов сетчатки точно воспроизводится на нейронах коленчатого тела, верхнего четверохолмия, затылочной доли, а последнее точно так же проецируется на зрительную кору. Иными словами, на всех этих уровнях существует «карта» (проекция, счетчик импульсов) сетчатки. На каждом уровне картирования информация анализируется и классифицируется на сигналы о границах, формах, углах, движении, длине волны (цвете) и т.п. Сходным образом организовано взаимодействие модулей, обеспечивающих функционирование других органов чувств.

Структурой модулей активно занимаются работающие в этой области нейрофизиологии – математики. Они разработали метод построения нервных сетей, правильность которого можно проверить в эксперименте. Приведем пример такого рода из работы российского нейрофизиолога (кибернетика) М.Беркинблита. Известно, что бабочка крапивника предпочитает температуру тела 36оС. Если на улице холодно и Солнце не светит, она сидит с закрытыми крыльями. Если холодно, но светит Солнце, бабочка открывает крылья. Как построена нервная сеть, управляющая таки поведение бабочки? На рис. № __ Вариант нейронной сети, управляющей поведением крыльев бабочки крапивницы.

Показана приведенная Беркинблитом схема такой нервной сети. Имеется три рецептора: С – световой, который возбуждается, когда светит Солнце, Т – тепловой, который возбуждается, когда температура бабочки равна или выше 36оС, Х – Холодовой, который возбуждается, когда температура тела бабочки ниже 36оС. Если на улице холодно и не светит Солнце, то рецептор Х активирует интернейрон, который вызывает возбуждение мотонейрона МНn, иннервирующего мышцы-подниматели крыла, и бабочка складывает крылья. Если на улице холодно, но светит Солнце, то рецептор С возбуждает нейрон МНо, который вызывает сокращение мышц-опускателей крыльев, одновременно подается импульс на тормозной интернейрон, блокирующий активность интернейрона, возбуждающего МНn, так что бабочка открывает крылья. Наконец, если на улице тепло, то от рецептора Т идет возбуждающий импульс на мотонейрон МНn и активирует интернейрон, который тормозит МНо, так что крылья бабочки опять-таки сложены.

Совершенно очевидно, что организация биомеханики, поведения и общения человека формируется в процессе онтогенеза. Архитектура движения, психики и речи зависит от степени дифференцировки нейронных ансамблей (сетей, колонок) на различных этажах (модулях) мозга. Чтобы показать модель сборки и разборки модулей мозга нужно представить вариант сборки кубика известного венгерского математика Э.Рубика. Эти сравнения можно проследить на фазах развития человека и фазах его реабилитации (см. Фазы развития человека).

До конца ХХ в. проблема адаптации организма к меняющимся условиям среды разрабатывалась преимущественно в функциональном аспекте. Объясняется это тем, что существование в то время методы морфологического анализа процессов жизнедеятельности не позволили улавливать тонкие структурные изменения клеток, которыми сопровождается приспособительная перестройка их функциональной активности в ответ на действие физиологических и патогенных раздражителей. На основе этого в прошлом веке сложились представления о «чисто функциональных изменениях», т.е. таких, которые не сопровождаются структурными изменениями, о якобы большей изменчивости, лабильности функций, чем структуры, о «первичных функциональных изменениях и вторичных морфологических» и т.п. Несостоятельность этих представлений стала очевидной в 50-х г. ХIХ в., когда классические методы морфологического исследования были дополнены гистологическими, электронной микроскопией, радиоавтографией и другими, позволившими регистрировать тончайшие изменения ядра и цитоплазмы клеток даже при незначительных изменениях «режима» их функционирования. Было установлено, что любая функция человека «монтируется» на так называемом внутриклеточном конвейере, т.е. на системе ультраструктур соответствующего типа клеток, и поэтому даже самые минимальные изменения их функции всегда сопряжены с изменениями того или иного звена этого ядерно-цитоплазматического конвейера. И так же как не может измениться качество продукции без одновременной поломки заводского конвейера, любая функция организма нарушается только из-за повреждений того или иного звена биологического конвейера, «вырабатывающего» эту функцию. Принцип единства структуры и функции, бывший до этого скорее теоретическим, чем практическим ощутим, теперь получил четкое фактическое обоснование.

Ответная реакция человека, характеризующаяся интенсификацией синтетических процессов и выработкой их определенного ритма, наблюдается не только при действии чрезвычайных факторов, т.е. когда возникают деструктивные и некротические изменения тканей, но и в тех случаях, когда приспособительные процессы развертываются под влиянием различных физиологических раздражителей. В.Я.Бродский (1973) установил, что, изменяя ритм действия физиологического раздражителя на околоушную слюнную железу (разная периодичность кормления животных) или на ганглиозные клетки сетчатки (различная ритмика мелькания света), можно соответствующим образом изменить ритм синтеза белка в клетках, который в этих условиях становится адекватным, пропорциональным частоте внешних воздействий. Таким образом, в условиях ритмично действующего раздражителя организм быстро формирует соответствующий этому собственный ритм расходования и синтез структур, направленный на восстановление гомеостаза и тем самым не нейтрализацию эффекта патогенного воздействия. В ответ на действие патогенного фактора организм не только вырабатывает ритм регенераторной реакции, адекватный частоте действия повреждающего агента, но и соответствующим образом меняет, перестраивает этот ритм в случае изменения частоты и силы влияний окружающей среды. На рис. № __ представлена динамика синтеза ДНК печеночными клетками на протяжении длительного введения животным ССI4.

Особенностью этого опыта явилось то, что по ходу его частота введения яда не оставалась постоянной, а периодически менялась. Как видно из рис. №__ , сначала инъекции ССI4 делали один раз в неделю, затем ежедневно, а потом 2 раза в неделю. Соответственно этому синтез ДНК, т.е. ритм репаративной регенерации печеночной ткани. Следовательно, можно говорить не только об адекватности ритма приспособительной реакции действию патогенного фактора, но и о его лабильности, т.е. способности организма непрерывно перестраивать этот ритм в соответствии с условиями существования в каждый момент.

Приведенные выше результаты радиоавтографических исследований диктуют необходимость использования комплекса адекватных гимнастических, театрализованных и лингвистических  нагрузок (тренировка) для повышения стрессоустойчивости человека.   Невосприимчивость, повышенная устойчивость организма к действии того или иного раздражителя, развивающаяся по мере его повторных воздействий, может возникать, во-первых, спонтанно, т.е. когда организм случайно оказывается в сфере такого влияния окружающей среды. Тогда говорят об адаптации, приспособлении, привыкании и т.д. Однако такое же в принципе состояние повышенной устойчивости к тому или иному агенту может быть вызвано искусственно, путем повторных воздействий на человека. В этих случаях принято говорить о тренировке (физической, эмоциональной, речевой).  Отличие спонтанной адаптации от искусственно вызванной состоит в том, что при тождественности механизмов, лежащих в основе той и другой, искусственно вызванная регенерация находится под нашим алгоритмом, что позволяет изменить степень ее выраженности.

При воспроизведении любой формы искусственно вызванной адаптации (регенерации), т.е. реабилитации, следует учитывать несколько положений, общих для каждой из них независимо от специфических особенностей агента, к которому адаптируют организм. Первое из них состоит в том, что ритм, т.е. частота воздействия, а также его сила должна быть таковым, чтобы между каждыми очередными воздействиями в соответствующем органе завершался регенераторный процесс и восстанавливалась исходная структура клеток.
Электронно-микроскопическое исследование миокарда при различных режимах тренировки (Саркисов Д.С., Втюрин Б.В., 1969) и печени при различной частоте введения животным ССI4 показано, что после каждого очередного воздействия возникают в той или иной степени выраженные деструктивные изменения ультраструктур ядра и цитоплазмы, это изменения через определенное время исчезают в результате интенсификации внутриклеточных регенераторных процессов. Если частота воздействия существенно превышает скорость внутриклеточных репаративных процессов, то тогда от воздействия к воздействию восстановительный процесс не завершается, непрерывно возрастает дефицит ультраструктур, и клетка, в конце концов, погибает. Нехватка времени для полного структурного восстановления между очередными воздействиями физиологического или патогенного раздражителя – одна из важнейших причин постепенно нарастающего «утомления», а затем и срыва функционирования клеток различных органов и систем (в частности нервной). Правда, при увеличении частоты действия раздражителя соответственно возрастает и интенсивность восстановительного процесса, но это продолжается не безгранично и на каком-то этапе наступает структурно-функциональное истощение организма. Отмеченная выше гиперплазия ультраструктур, т.е. расширение материальных ресурсов клеток, а также качественные адаптивные перестройки их метаболизма происходят в том случае, если ритм действия раздражителя, вначале вполне соответствующий динамике внутриклеточной регенерации, учащается постепенно. Тогда столь же постепенно учащается ритм регенераторной реакции, гиперплазии ультраструктур и в целом возрастает устойчивость клетки (органа, организма) к данному воздействию.

Адаптация организма к тому или иному воздействию в значительной мере специфична. В ответ на действие того или иного конкретного раздражителя отмеченные выше реакции (включение в работу резервных структур, увеличение их числа, приспособительное изменение ритма обновления) развертываются преимущественно и в первую очередь в органе, тропном по отношению к этому раздражителю. Но вместе с тем любую адаптивную реакцию не следует рассматривать как строго локальную и связанную с пластичностью нервной системы. В ее формировании всегда в той или иной мере участвуют многие системы, особенно такие, как нервная и гормональная. Проблема восстановления человека с проблемами нервной системы, психики и речи или его адаптации – это прежде всего проблема функционирования организма как единого целого в новых условиях. В частных аспектах эта проблема, конечно, должна разрабатываться на разных уровнях организации, но избирательное внимание исследователя к какому-нибудь одному из них – клеточному, органному или системному – не позволит решить ее в целом. Полный охват проблемы адаптации и компенсации нарушенных функций возможен только при рассмотрении ее через «призму» целостного организма. В результате последовательного включения в приспособительный процесс все новых уровней организации может произойти полное нивелирование первичных внутриклеточных изменений или резкое торможение их дальнейшего развития и человек с такого рода структурными изменениями долгие годы (пока не начнется истощение материальных ресурсов) будет рассматриваться в качестве практически здорового, больного или инвалида.

В результате направленной адаптации (тренировки и научения) или комплекса восстановительных мероприятий по адаптивно-физической, психолого-педагогической и вокально-речевой реабилитации, человек с проблемами повреждённого мозга как бы заново проходит все этапы физического, психического и речевого развития. Таким образом, сформировав«окно в онтогенез или нейроонтогенез», можно осуществлять коррекцию развития человека и его мозга (см Фазы реабилитации).