Избранные труды. Кибернетика функциональных систем

Мы рассказали об одной из функций организма человека, которая регулируется независимо от нашего сознания на основании сигналов, поступающих в нервную систему только из кровеносных сосудов. Эта система замкнута внутри самого организма.

Однако в нашем теле существуют и другие системы саморегуляции, которые распространяют свое влияние во внешний мир, заставляют человека совершать самые разнообразные действия.

Возьмем для примера всем знакомое ощущение жажды. Оно возникает в результате малейшего отклонения от нормы содержания солей — так называемого осмотического давления.

Известно, что осмотическое давление крови является строго постоянной величиной, равной 7,6 атмосферы. Только такое давление обеспечивает нормальное течение процессов обмена веществ между кровью и клетками тканей всех внутренних органов, а также другие жизненные функции. Вот почему эту постоянную величину, исключительно важную для нормальной жизнедеятельности организма, природа защитила очень мощными аппаратами, не допускающими даже малейшего отклонения.

В последние годы ученые открыли везикулярные нервные клетки в головном мозгу (от латинского слова “везикула” — пузырек). Они приходят в сильное нервное возбуждение при малейшей недостаточности воды в кровяном русле. Возбуждение распространяется по всей центральной нервной системе, и человек начинает остро ощущать жажду. Он проявляет удивительную изобретательность, совершает массу действий, чтобы достать воду. Когда вода попадает в организм, а затем и в кровь, “возмущенные” везикулярные нервные клетки приходят в равновесие. Это также подлинно замкнутый цикл саморегуляции. Концентрация солей в крови определяет поведение человека.

Подобное свойство живого организма очень образно охарактеризовал И.П.Павлов. Организм, — писал он, — “в высшей степени саморегулирующаяся система, сама себя поддерживающая, восстанавливающая, поправляющая и даже совершенствующая”.

Именно принципы саморегулирования тесно объединяют интересы медицины, физиологии и кибернетики.

МОЗГ И МАШИНА

В самом деле, в чем состоит главная, центральная задача медицины? Если ее формулировать в весьма общем виде, то она состоит в том, чтобы защитить человека от разнообразных болезнетворных влияний внешней среды, сохранить на определенном уровне наиболее важные показатели организма, обеспечивающие его нормальную жизнедеятельность. К таким показателям относятся, например, кровяное давление, содержание сахара и кислорода в крови, осмотическое давление крови и т.д.

Эта задача осуществляется самыми различными профилактическими и лечебными средствами. Сюда прежде всего можно отнести улучшение условий труда и быта, оздоровление внешней среды, профилактические прививки против инфекционных заболеваний. Но если человек уже заболел, то врачи с помощью лекарственных препаратов, диеты, режима, хирургическим путем стараются восстановить его здоровье. И в том и в другом случае медицинское вмешательство преследует одну цель: помочь организму человека восстановить нормальную деятельность саморе -гулируемых систем, которые обеспечивают ему здоровье.

Если же рассматривать любую применяемую в технике кибернетическую систему, то и в ней с помощью различных приспособлений поддерживается полезный результат, заданный конструктором. Таким образом, общие принципы саморегулирования характерны как для кибернетики, так и для медицины. Вот почему эти науки сейчас развиваются в тесном контакте, взаимно обогащая друг друга.

Кибернетика вооружает физиологию совершенной методикой исследования многообразных функций живого организма, физических и химических процессов, протекающих в нем. Например, изучение деятельности нерва с помощью специальной кибернетической аппаратуры дало значительно более широкие представления о его функциях, чем обычный физиологический эксперимент. Применение математической обработки к электрическим потенциалам головного мозга помогло еще глубже проникнуть в его тайны. Так, на основе кибернетических вычислений была сконструирована специальная система приборов, которая обеспечивает автоматическую подачу наркоза во время операции. Система записывает электрические потенциалы мозга больного и, обработав эту информацию, регулирует количество наркоза.

В физиологических лабораториях всего мира ученые начали использовать теорию информации и теорию кодирования для исследования работы органов чувств. Все эти достижения теоретической медицины, навеянные современной кибернетикой, будут развиваться и шириться.

Чем же может обогатить медицина кибернетику?

Современная техника достигла огромнейших скоростей движения, вращения, освободила энергию, хранившуюся миллионы лет в атоме. И тем не менее организм постоянно обогащает и бесконечно пополняет ресурсы кибернетики именно принципами своей организации, которые до сих пор являются недостижимым идеалом даже для самых сложных кибернетических систем.