ВНУТРЕННЯЯ ОПЕРАЦИОНАЛЬНАЯ АРХИТЕКТОНИКА
Ясно, что здесь термин система употребляется в смысле принадлежности данного феномена к определенному типу анатомических преобразований, объединенных типом функционирования. Еще и до сих пор имеются исследователи, которые видят в употреблении термина система только этот смысл.
Говоря о системе в этом последнем смысле, мы выделяем из целого организма какую-то часть, объединенную типом анатомического строения или типом функционирования, и по сути дела исключаем возможность понимания этих выделенных структур в истинном системном плане. Совершенно очевидно, что система кровообращения никогда не выступает как нечто отдельное, ибо это было бы нонсенсом физиологии.
В полноценном организме кровообращение всегда ведет к получению какого-то приспособительного результата (уровня кровяного давления, скорости кровотока и т.д.). Однако ни один из этих результатов нельзя получить только за счет системы кровообращения. Сюда непременно включаются нервная и эндокринная системы и др.
И все эти компоненты объединены по принципу взаимосодействия. Поэтому при новом системном подходе вопрос идет об акценте не на каком-либо анатомическом признаке участвующего компонента, а на принципах организации многих компонентов, из многих анатомических систем, с непременным получением результата деятельности этой разветвленной гетерогенной системы.
Очень часто приходится встречаться с каким-то нарочитым подчеркиванием именно структурно-анатомической принадлежности компонентов системы (например, структурно-системная организация, структурные уровни и т.д.). Это, однако, ведет к неправильной ориентации читателя. В самом деле, что значит структурно-системный?
Разве может быть какая-то система организма, например дающая полезный приспособительный результат, бесструктурной, т.е. функционировать без структуры?
С самого начала надо подчеркнуть, что функциональные системы организма складываются из динамически мобилизуемых структур в масштабе целого организма и па их деятельности и окончательном результате не отражается исключительное влияние какого-нибудь анатомического типа участвующей структуры. Больше того, компоненты той или иной анатомической принадлежности мобилизуются и вовлекаются в функциональную систему только в меру их содействия получению запрограммированного результата.
Как мы уже видели из всего изложенного, эти компоненты, входя в систему, теряют свои избыточные степени свободы; остаются лишь те из них, которые содействуют получению именно данного полезного результата, поскольку поведение в целом представляет собой истинный континуум результатов. Едва ли поэтому будет разумным то терминологическое усложнение, которое вводится термином структурно-системные отношения.
Кроме того, нельзя не отметить и того, что внесение понятия структуры в формулировку системы привносит привкус чего-то жестко структурно детерминированного. Между тем одним из самых характерных свойств функциональной системы является именно динамическая изменчивость входящих в нее структурных компонентов, изменчивость, продолжающаяся до тех пор, пока не будет получен соответствующий полезный результат.
Ясно, что на первый план в формировании истинно функциональных систем выступают законы результата и динамической мобилизуемости структур, обеспечивающие быстрое формирование функциональной системы и получение данного результата.
Нам хотелось бы отметить одно важное обстоятельство, которое проходит мимо внимания исследователя. Это свойство внезапной мобилизуемости структурных элементов организма в соответствии с непрерывными функциональными требованиями, которые функция предъявляет к структуре.
Под свойством мобилизуемости мы понимаем возможность моментального построения любых дробных комбинаций, обеспечивающих функциональной системе получение полезного приспособительного результата. Практически, если бы не было этой потенциальной способности структур к внезапной мобилизуемости, причем в любой аранжировке, моментальная организация функциональных систем была бы просто невозможна и, следовательно, приспособление было бы несовершенным.
Так, например, сидя за письменным столом, мы можем взять с пего предмет правой рукой, но если нам в этот момент необходим другой предмет, лежащий позади пас, то мы с такой же легкостью, разворачивая руку в сторону, можем взять и этот предмет. Ясно, что только способность иннервационных аппаратов мышц к внезапной перестройке и к выборочной организации отдельных дробных компонентов и обеспечивает формирование функциональных систем, полезных в данный момент.
Таким образом, существование результата системы как определяющего фактора для формирования функциональной системы и ее фазовых реорганизаций и наличие специфического строения структурных аппаратов, дающего возможность немедленной мобилизации объединения их в функциональную систему, говорят о том, что истинные системы организма всегда функциональны но своей сути. Это значит, что функциональный принцип выборочной мобилизации структур является доминирующим, и потому вполне естественно назвать такую систему функциональной, что мы в свое время и сделали (П.К.
Анохин, 1935).
В связи с вопросом структурного состава функциональной системы возникает также и вопрос об иерархии систем, который становится в последние годы все более и более актуальным. Мы никогда не имеем по-настоящему изолированные функциональные системы организма, можно только с дидактической целью выбрать определенную систему, обеспечивающую какой-то результат на данном уровне иерархии систем.
Так, например, соотношение актина и актомиозина, конечно, составляет по своей операциональной архитектонике вполне очерченную функциональную систему, заканчивающуюся положительным результатом, который можно было бы сформулировать как сокращение мышечной фибриллы. Но такая функциональная система представляется лишь промежуточной между еще более топкими молекулярными соотношениями протоплазмы мышечной клетки и между движением (например, движением охотника по лесу в поисках дичи), поскольку это движение осуществляется, в конце концов, также с помощью актина и актомиозина.
Но как обширен диапазон, в который включено множество функциональных систем, составляющих эту грандиозную иерархию систем!
Естественно поэтому, что, говоря о составе функциональной системы, мы должны иметь в виду, что каждая функциональная система, взятая для исследования, неизбежно находится где-то между тончайшими молекулярными системами и наиболее высоким уровнем системной организации в виде, например, целого поведенческого акта.
Нетрудно понять, что, раскрыв реальные физиологические механизмы объединения функциональных систем различных уровней, мы приблизились бы к решению проблемы органического объединения анализа и синтеза в самом исследовательском процессе.
В самом деле, сокращение мышечного волокна представилось бы нам в двух аспектах: с одной стороны, это могло бы быть сокращение как процесс вообще сократительных структур, а с другой - сокращение, составляющее какую-то очень дробную субсистему, например в спортивном прыжке. Ясно, что мы имеем грандиозное различие в составе этих систем и, может быть, еще более грандиозную задачу определения места компонента в большой системе.
В последние годы вопрос об уровнях организации больших систем особенно подчеркивается рядом советских (Кремянский, Введенов и др.) и зарубежных авторов (Джерард, Браун, Новиков и др.). Наиболее полный обзор этого направления в поисках интегративных закономерностей дан в книге и статьях В. И. Кремянского.
Это направление выступает под различными названиями: интегративные уровни, структурные уровни, иерархия систем и др. Однако опять-таки в силу того же излишнего теоретизирования пи один из авторов не дает ничего конструктивного для конкретного исследовательского процесса и не отвечает на основные вопросы иерархии.
В сущности на это указывает ц употребление термина уровни, который находится в абсолютном противоречии с понятием система. Главное же то, что ни в одной концепции уровни не обладают какой-либо функциональной архитектоникой и, следовательно, как способ соединения уровней, так и механизмы, удерживающие единство всей архитектуры целого, естественно, не могут быть найдены.
Все сказанное выше с совершенной очевидностью убеждает пас в том, что перед исследователем стоят но крайней мере два кардинальных вопроса, не решив которые он не может надеяться па понимание тонких механизмов сложных функциональных систем организма.
Несколько лет назад эти вопросы были сформулированы нами в следующем виде.
1. Различается ли чем-либо принципиально архитектура функционирования как у весьма элементарных, так и у сложных субсистем? Иначе говоря, функционируют ли системы всех уровней по одной и той же архитектуре, которая характерна для функциональной системы вообще, или эти архитектуры чем-то отличаются друг от друга?
2. Какими конкретными механизмами соединяются между собой субсистемы при образовании суперсистемы? Учитывая наличие в функциональной системе определенного количества специфических для нее узловых механизмов, вопрос можно поставить более конкретно: какими именно узловыми механизмами своей архитектуры соединяются субсистемы, чтобы образовать суперсистему?
Не объединяются ли по этому же принципу и большие системы промышленных предприятий? Мы предоставляем право судить об этом соответствующим специалистам.
Но если бы это было так, перед нами встал бы вопрос о замечательной гармонии в организации всех тех систем, где результат является решающим фактором системообразования.
Мы допускаем, что при анализе такого ответственного вопроса, как объединение субсистем в суперсистему, могут возникнуть другие вопросы, однако несомненно одно, что без решения двух поставленных выше вопросов нельзя надеяться па решение всей проблемы иерархии систем в целом. Они принципиальны по своей сути.
Отвечая на первый вопрос, нужно исходить из того вывода, к которому мы пришли при формулировке самого понятия система. Центральным моментом для системы является результат, так как любой комплекс и любое множество становятся системой только благодаря результату.
Вместе с тем система не может быть стабильной, если сам результат своими существенными параметрами не влияет на систему обратной афферентацией. А если это так, то любая система, какой бы значительной она ни была в иерархическом ряду, должна подчиняться этим правилам.
Все эти соображения приводят нас к окончательному и фундаментальному выводу о составе иерархии: все функциональные системы независимо от уровня свое и организации и от количества составляющих их компонентов имеют принципиально одну и ту же функциональную архитектуру, в которой результат является доминирующим фактором, стабилизирующим организацию систем.
Решение второго из поставленных выше вопросов облегчается принятием положения, что архитектуры систем принципиально тождественны. Если допустить, что какие-то субсистемы соединяются между собой, вступают в контакт с помощью каких-то промежуточных механизмов, ведущих к получению полезного результата, то сразу же будет видно, что такое допущение не может быть сделано.
Тогда какие-то субсистемы не смогут развить своего основного функционального смысла, т.е. получения результата, и, таким образом, сама система не может быть названа системой. Поэтому наиболее вероятно, что именно полезный результат системы, какой бы малой она ни была, представляет тот реальный вклад, который она может сделать при образовании суперсистемы, или большой системы.
Отсюда следует, что при образовании иерархии систем всякий более низкий уровень систем должен как-то организовать контакт результатов, что и может составить следующий, более высокий уровень систем и т.д. Очевидно, организм формирует свои системы именно таким образом, и только при этом возможно организовать системы с обширным количеством компонентов. Естественно, что в этом случае иерархия систем превращается в иерархию результатов каждой из субсистем предыдущего уровня.
Другой важный вопрос, возникающий при образовании иерархии систем, состоит в следующем: как действует эта субординированная иерархия, когда ей надо выступать как целое? Хороший пример представляет соотношение уровня кровяного давления и какого-либо эмоционального состояния, возникшего под влиянием внешних воздействий. Мы знаем, что при возникновении эмоции, например страха, происходит быстрый подъем кровяного давления, что имеет несомненное приспособительное значение. Но в то же время мы знаем, что постоянный уровень кровяного давления представляет собой результат самостоятельной разветвленной функциональной системы, независимой от эмоционального разряда (П.К.
Анохин, 1960). Как эмоциональный разряд, возникший по внешему поводу, находит доступ к функциональной системе кровообращения?
На какие компоненты этой более низко организованной системы действует эмоциональный разряд?
Кора головного мозга и вызванная ею эмоция заинтересованы в поддержании высокого уровня кровоснабжения и метаболических процессов в условиях стрессового состояния целого организма. Поэтому ясно, что эмоциональный разряд должен оказать свое действие на результат функциональной системы - на уровень кровяного давления.
Но этот уровень - физическая величина.
Таким образом, эмоциональный разряд должен действовать, прежде всего, на эфферентные механизмы, определяющие уровень кровяного давления. Следовательно, в нисходящем направлении эмоциональный разряд должен подействовать на эфферентное звено системы, определяющее уровень давления, т.е. на сосудосуживающий центр.
Обращает на себя внимание один весьма интересный факт: в этом случае уровень кровяного давления не зависит от того афферентного синтеза, который производится ежесекундно сосудосуживающим центром па основе барорецепторной афферентной сигнализации. В случае эмоционального разряда возбуждение суперсистемы прямо занимает эфферентные пути субсистемы и устанавливает нужный уровень кровяного давления, минуя афферентный синтез хозяина субсистемы.
На долю же этой последней остается лишь сопротивляться при помощи барорецепторов чрезмерному давлению, оказываемому на ее сосуды...
Подводя итог сказанному, следует заметить, что главной чертой каждой функциональной системы является ее динамичность. Структурные образования, составляющие функциональные системы, обладают исключительной мобилизуемостью.
Именно это свойство систем и дает им возможность быть пластичными, внезапно менять свою архитектуру в поисках запрограммированного полезного результата.
ВНУТРЕННЯЯ ОПЕРАЦИОНАЛЬНАЯ АРХИТЕКТОНИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
Не будет преувеличением сказать, что трудность развития системного подхода вообще и общей теории систем Берталанфи в частности состоит именно в том, что обсуждение ведется на уровне глобальных свойств системы, так сказать обсуждение системы черного ящика. Подавляющее большинство исследователей не делают попытки проникнуть во внутреннюю архитектонику системы и дать сравнительную оценку специфических свойств ее внутренних механизмов.
При таком подходе обсуждаемая система всегда выглядит как нечто гомогенное, в котором клетки одинаковы, все компоненты равноценны и все механизмы равнозначны.
В действительности же дело обстоит совсем наоборот. Функциональная система всегда гетерогенна. Она всегда состоит из определенного количества узловых механизмов, каждый из которых занимает свое собственное место и является специфическим для всего процесса формирования функциональной системы.
Становится очевидным, что, не вскрыв этих своеобразных механизмов, составляющих внутреннюю операциональную архитектонику системы, мы не приблизимся к самой решающей цели системного подхода вообще - обеспечению органического единства в исследовательском процессе системного уровня функционирования с индивидуальной характеристикой каждого дробного элемента или механизма, принимающего участие в этом функционировании.
Смысл системного подхода состоит именно в том, что элемент или компонент функционирования не должен пониматься как самостоятельное и независимое образование. Он должен пониматься как элемент, чьи оставшиеся степени свободы подчинены общему плану функционирования системы, направляемому получением полезного результата.
Компонент должен быть органическим звеном в весьма обширной кооперации с другими компонентами системы. Естественно, что это правило относится к любому компоненту любой субсистемы, как бы элементарна она ни была.
Одним из существенных и даже, пожалуй, решающих отличий теории функциональной системы от всех предлагаемых к обсуждению системных моделей является наличие в ней четко отработанной внутренней операциональной архитектоники. Такая внутренняя архитектоника, выраженная в физиологических понятиях, является непосредственным инструментом для практического применения функциональной системы в исследовательской работе, если даже она касается молекулярного уровня исследуемого объекта.
Практически система может стать методологическим принципом исследования и перебросить концептуальный мост от синтетических обобщений к аналитическим деталям только в том случае, если она будет иметь четко очерченную, физиологически достоверную и логически оправданную внутреннюю архитектонику.
Внутренняя архитектоника функциональной системы выражает собой дальнейшее развитие идеи взаимосодействия компонентов системы, она раскрывает ее тонкие механизмы, при помощи которых компоненты системы освобождаются от избыточных степеней свободы, чтобы установить взаимосвязь с другими компонентами па основе императивного влияния результата на всю систему.
В одной из своих работ Эшби очень разумно говорит о том, что сама множественность компонентов системы и их потенциально безграничное взаимодействие должны быть упрощены в соответствии с требованиями анализа, поскольку, как мы видели на примере с площадкой с 400 лампочками, совершенно невозможно эффективно анализировать хаотические взаимодействия этого множества. Именно это обстоятельство заставило его говорить об упрощении и об улучшенной логике механизма.
Он выразился даже еще более радикально, говоря, что теория систем должна строиться на методах упрощения и что она представляет собой науку упрощения (Эшби, 1962).
Однако опять-таки он не указывает самого важного: на основе какого же критерия должна быть построена логика механизма и должно быть произведено упрощение множества. Теория функциональной системы решает этот вопрос четко и обоснованно. Центральным критерием упрощения множества является результат системы, который, как мы видели, предъявляет решающие требования к определенным степеням свободы компонентов системы.
С точки зрения теории функциональной системы, улучшенная логика механизма есть не что иное, как внутренняя операциональная архитектоника системы, отвечающая на все требования тончайшего физиологического анализа механизмов системы до молекулярного уровня включительно.
Ниже мы приводим узловые специфические механизмы, представляющие собой внутреннюю архитектонику системы и вместе с тем обеспечивающие объединение в одной исходной концепции и высшего синтеза и тончайшего анализа.
АФФЕРЕНТНЫЙ СИНТЕЗ
Как мы уже установили в начале раздела, для функциональной системы характерно то, что вопрос, какой результат должен быть получен, решается внутри системы и на основе ее закономерных механизмов. Это обстоятельство радикально отличает биосистему от самых сложных машинных устройств автоматической регуляции. Практически для всех машин цель поставлена за пределами машины и для нее допускается лишь некоторая способность самоорганизации в процессе получения запрограммированного не ею результата. Биосистема даже очень простой иерархии сама, па основе своих внутренних процессов, принимает решение о том, какой результат нужен в данный момент ее приспособительной деятельности.
Вопрос этот решается именно в стадии афферентного синтеза.
Поскольку этот процесс много раз описывался нами в различных публикациях, мы дадим здесь лишь краткую формулировку его особенностей. Прежде всего вопрос о его составе.
Какие именно афференты синтезируются в этой стадии?
Мы предложили четыре решающих компонента афферентного синтеза, которые должны быть подвергнуты одновременной обработке с одновременным взаимодействием на уровне отдельных нейронов: доминирующая на данный момент мотивация, обстановочная афферентация, также соответствующая данному моменту, пусковая афферентация и, наконец, память.
Основным условием афферентного синтеза является одновременная встреча всех четырех участников этой стадии функциональной системы. Микроэлектродный и микрохимический анализы и другие формы аналитического исследования нейрона в момент встречи на нем всех упомянутых выше типов возбуждений показали, что этот процесс поддерживается и облегчается рядом динамических процессов нервной системы.
К ним относятся, прежде всего, восходящая активация, вызванная ориентировочно-исследовательской реакцией, как правило, сопутствующая афферентному синтезу и предшествующая принятию решения, процесс корково-подкорковой реверберации и процесс центробежного повышения возбудимости вовлеченных в афферентный синтез рецепторов.
Своеобразие состоит в том, что этот синтетический процесс, если его отнести к масштабам нейрона, совершается на основе центральной закономерности интегратнвной деятельности мозга, именно на основе конвергзнции возбуждений на одном и том же нейроне.
Нам хотелось бы обратить внимание на следующее: одновременность обработки всех четырех типов возбуждений в стадии афферентного синтеза основана на том, что каждый из них приобретает свои особенные физиологические свойства именно в процессе симультанной обработки. Именно здесь происходит освобождение нейрона от избыточных степенен свободы благодаря приходу к нему именно тех, а не других возбуждений.
В связи с этим уместно отметить, что существующая в нейрофизиологии тенденция изучать и рассматривать такие компоненты афферентного синтеза, как Мотивация, память, стимул и т. п., в качестве отдельных, самодовлеющих проблем неверна и малоэффективна.
Возьмем, например, проблему памяти. Взятая в отдельности, сама по себе, как самодовлеющая проблема, она уже показала, что может повести мысль исследователя совершенно в другую сторону. Действительно, в каком аспекте сейчас развивается проблема памяти?
Подавляющее большинство исследователей проблемы памяти все внимание сосредоточивают на моменте фиксации пережитого опыта живой системы. Это, несомненно, важная сторона памяти, но совсем по-другому выглядит весь вопрос о ней, как только мы будем ее рассматривать как один из компонентов, органически включенных в проблему принятия решения.
Здесь сразу же центр событий перемещается с фиксации опыта на динамическое извлечение этого опыта из молекулярных агрегатов большой системы.
Этот процесс извлечения из памяти является еще более поразительным, если вспомнить, с какой легкостью он ежесекундно и безошибочно помогает принять нужное решение в конце афферентного синтеза. Обратим внимание, с какой легкостью мы извлекаем из памяти самые тончайшие нюансы нашей мысли, разговора и всего того, что было накоплено за всю нашу жизнь.
Совершенно очевидно, что эта чудесная способность памяти быть готовой ежесекундно отдать то, что было накоплено за много лет и что требуется в данной стадии афферентного синтеза, не может быть изучена иначе, как на основе полного контакта и взаимодействия всех; четырех компонентов афферентного синтеза.
Значительное облегчение при решении проблемы афферентного синтеза нам принесла разработка концепции об интегративной деятельности нейрона. Она дала возможность сформулировать положение, на основе которого строится динамическое участие памяти в афферентном синтезе: извлечение прошлого опыта из памяти происходит по той же нейрохимической трассе, по которой он был зафиксирован в момент приобретения опыта (П.К.
Анохин, 1974).
Таким образом, афферентный синтез, приводящий организм к решению вопроса, какой именно результат должен быть получен в данный момент, обеспечивает постановку цели, достижению которой и будет посвящена вся дальнейшая логика системы.
