II. Нервная система и гомеостаз

Предыдущая: Гомеостатические и адаптационные механизмы сердечно-сосудистой системы

Изменение притока афферентацни - фактор нарушения гомеостаза. Внешние воздействия такой интенсивности или качества, которые вызывают повреждение тканей (ноцицептивные раздражители) влекут за собой существенные изменения всех систем организма. Причиной нарушения гомеостаза в этом случае является по существу изменение притока афферентацни. Л. А. Орбели (1933) подчеркивал, что воздействие на организм какого-либо чувствительного нервного стволика не имеет границ: буквально все в организме оказывается перевернутым, все оказывается измененным, нарушенным качественно и количественно. Помимо процессов, происходящих на тканевом уровне в зоне повреждения (выделение биологически активных полипептидов типа брадикинина, которые вызывают изменение просвета, проницаемости сосудов и раздражение "болевых" рецепторов), реакция организма на ноцицептивное воздействие проявляется многочисленными гуморальными, вегетативными, моторными и психологическими сдвигами. Во многом они сходны с так называемыми стресс-реакциями на неблагоприятное воздействие (Дионесов С. М., 1963).

В начальной стадии своего воздействия ноцицептивный раздражитель вызывает ощущение боли, что служит сигналом для реакции устранения или обороны. Боль как экстремальный раздражитель приводит одновременно к мобилизации защитных механизмов, связанных с компенсаторно-приспособительными реакциями, направленными не только на устранение источника раздражения, но и на сохранение гомеостаза. Активируются защитные механизмы, обеспечивающие возврат нарушенных функций к исходному физиологическому уровню. Происходит мобилизация симпатико-адреналовой системы, обеспечивающей состояние готовности к напряжению, к преодолению неблагоприятного воздействия (Орбели Л. А., 1936; Кеннон В., 1927). Значительно активируются адренергические механизмы заднего отдела подбугорной области и сетевидного образования (Анохин П. К., 1975). Болевое воздействие стимулирует обмен медиаторов как в центральной нервной системе, так и в периферических отделах симпатико-адреналовой системы. Усиливается секреция "адаптивных", по Г. Селье, гипофизарных гормонов. Все эти проявления, характерные для первой фазы ноцицептивного воздействия, не отличаются от типичных признаков первой фазы стресс-реакции.

Однако если ноцицептивное раздражение чрезмерно интенсивно и, что еще более существенно, продолжается длительно, то возникает иное состояние. "Физиологическая" боль, имеющая полезное биологическое, сигнальное значение, превращается в "боль-страдание". Возможности механизмов адаптации исчерпываются, и развивается патологический болевой синдром. Болевая доминанта охватывает все отделы центральной нервной системы. Различные внешние раздражители вступают в условную связь и служат дополнительным источником усиления мучительной боли. Происходит "обрастание" болевого синдрома условнорефлекторными связями (Анохин П. К., 1975). Такой болевой синдром сопутствует основному заболеванию и не только усугубляет его, но и приобретает самостоятельное значение. После того как возникновение боли предупредит человека о грозящей опасности, ее защитная роль кончается. Теперь она уже нарушает нормальную деятельность внутренних органов, подавляет психику человека, может вызвать сдвиг жизненно важных функций организма (Петровский Б. В., 1960).

Сегментарная нейрофизиологическая организация гомеостатической ноцицептивной системы

В процессе эволюции у животных развились мощные и надежные нейрофизиологические механизмы, определяющие включение защитных реакций (избегание - устранение) в случаях, если внешние воздействия превышают какой-то допустимый уровень. Первичным центральным субстратом ноцицептивной системы являются нейроны заднего рога спинного мозга.

Все периферические элементы восприятия раздражителей (рецепторы) и соответствующие им афферентные проводники по функциональному признаку можно разделить на две группы. Одна группа связана с восприятием и проведением дискриминационной чувствительности (тактильной, проприоцептивной, температурной, вибрационной), а другая - с повреждающей, ноцицептивной. Такое разделение чувствительности происходит еще на ранних этапах филогенеза позвоночных (Сепп Е. К., 1949).

Несколько упрощая, можно принять, что дискриминационная система связана с более толстыми низкопороговыми афферентными проводниками группы А, а ноцицептивная - с более высокопороговыми (А-гамма, дельта, С) волокнами.

На основании современных представлений об организации афферентных систем нельзя выделить специфические нейронные группировки, связанные исключительно с ноцицептивной чувствительностью. Уже на сегментарном уровне происходит интрацентральное взаимодействие разномодальных афферентных входов, поэтому биологическое значение сигналов, поступающих по различным афферентным каналам, обусловлено во многом соотношением импульсации высоко- и низкопороговых афферентных волокон.

Существенная роль в модулирующем процессе принадлежит желатинозному образованию, расположенному в дорсальных отделах заднего рога (II-III клеточные слои) на пути прохождения афферентных волокон заднего корешка (Вальдман А. В., Игнатов Ю. Д., 1976). Желатинозное образование играет роль модулирующей системы на уровне первого синапса афферентных систем спинного мозга. Нейрофизиологическими механизмами такой регуляции являются изменения исходной поляризации первично сенсорных афферентных терминалей (пресинаптическое торможение или облегчение) и непосредственные сдвиги возбудимости самих нейронов (постсинаптическое облегчение или торможение).

В зависимости от спектра волокон, активированных при раздражении рецептивного поля, афферентный импульс может как снижать эффективность афферентного входа, так и способствовать его "раскрытию" за счет подавления механизмов, ограничивающих афферентный вход. Опорное значение сигналов, определяющих установочную точку в этой системе регулирования афферентного входа, обусловлено калибром афферентных волокон, общей массой их вовлечения и степенью взаимодействия афферентацни, поступающей gо проводникам разного калибра. Рис. 6. Схема системы контроля афферентного входа (Melzack R., Wall P., 1965). Объяснение в тексте.

Гипотетическая схема, отражающая организацию гомеостатических механизмов контроля афферентного входа, была предложена R. Melzack и P. Wall (1965). Суть этой гипотезы иллюстрирует рис. 6. Афферентация, поступающая по более толстым (1) и тонким (2) волокнам, оказывает на нейроны промежуточной зоны заднего рога (IV - VI слои, условно Т-клетки) однотипное возбуждающее синаптическое воздействие. Но за счет коллатералей толстых волокон происходит активация нейронов желатинозного образования (SG). Последние вызывают деполяризацию первичных афферентных проводников и тем самым ограничивают дальнейший поток по этим волокнам (пресинаптическое торможение; обозначено знаком минус). В результате этого сразу же включается система действия, и сигнал несет свою информацию в вышележащие уровни интеграции (условно - центральный контроль).

Если внешнее воздействие достигает такого уровня, что захватывает высокопороговую, ноцицептивную систему афферентации, то сигналы, поступающие по тонким волокнам, оказывают на нейроны желатинозного образования тормозное воздействие. Это уменьшает деполяризацию первичных терминалей толстых афферентных волокон, что влечет за собой возрастание синаптического воздействия на Т-нейроны и способствует включению "системы действия". Последняя охватывает как сегментарные, так и надсегментарные (стволовые, диэнцефалические, лимбические) уровни центральной нервной системы и организует ответную защитную реакцию, которая предотвращает дальнейшую ноцицепцию и нарушение гомеостаза организма. Основные постулаты теории базируются на конкретных нейрофизиологических фактах.

Ноцицептивное раздражение кожи вызывает угнетение импульсной активности нейронов желатинозного образования и одновременно увеличивает разряды нейронов V-VI слоев (Вальдман А. В., Игнатов Ю. Д., 1976). Если же ноцицептивное воздействие наносилось на фоне предварительной ритмической стимуляции низкопороговых афферентных проводников, то ответная реакция нейронов значительно ослаблялась, что свидетельствует о тормозном действии низкопороговых входов на синаптическую эффективность импульсации, поступающей по высокопороговым (ноцицептивным) волокнам. Нейроны IV-VI слоев являются основными релейными нейронами на сегментарном уровне и активируются афферентными входами разной модальности. С ними связано формирование импульсации, которая восходит по дорсо- и вентролатеральным трактам спинного мозга до супраспинальных структур, где формируется болевое ощущение и интегрируются защитные реакции на ноцицептивное воздействие.

Таким образом, в плане гомеостаза нейрональные механизмы афферентного входа организованы как система, обеспечивающая резкое облегчение активации системы действия (защитные рефлексы, избегание), если поток афферентной импульсации, распространяющейся по тонким афферентным волокнам, достигает критического уровня.

Модуляция афферентного входа и антиноцицептивные системы

Уровень сигнала, запускающего систему действия, не является стационарным. Живые организмы в условиях постоянно изменяющейся окружающей среды не могли бы вести себя адекатно, если бы управлялись только стабильными гомеостатическими механизмами.

Применительно к сегментарным механизмам контроля афферентного входа огромное значение имеют супрасегментарные влияния, модулирующие уровень настройки этой системы. Супрасегментарный "сигнал смещения" значительно изменяет те соотношения, которые складываются в системе регулирования при интеграции высокопороговой и низкопороговой афферентации. Он может быть ориентирован на различные субстраты сегментарного уровня и реализоваться различными нейрофизиологическими механизмами. За счет изменения уровня деполяризации первичных интраспинальных афферентных проводников может ослабляться (пресипаптическое торможение) или усиливаться (пресинаптическое облегчение) эффективность входного сигнала. Такие сдвиги могут происходить при активации различных отделов мозга (соматосенсорная кора, орбитальная кора, подбугорная область, мозговой ствол) и ориентироваться как на нейроны желатинозного образования, так и на более вентральные "пирамидные" нейроны или гипотетические D-клетки. Одновременно с деполяризацией первичных афферентных волокон происходит торможение импульсной активности нейронов заднего рога спинного мозга (слои IV-VI), на которых конвергируют разномодальные афферентные волокна. Оперантными способами нисходящих влияний могут быть как пресипаптические изменения на уровне аксонов интернейронов, так и непосредственные изменения их возбудимости, обусловленные тормозными постсинаптическими потенциалами, переходящими в гиперполяризацию.

Существенное значение в регуляции сегментарного афферентного входа имеют нисходящие влияния, ориентированные непосредственно на первые релейные нейроны, передающие высокопороговую информацию в восходящем направлении. Показано, что изменение фоновой и, что особенно важно, вызванной ноцицептивными воздействиями импульсной активности релейных нейронов заднего рога происходит при стимуляции различных подсегментарных образований (кора головного мозга, подбугорная область, средний мозг, мозговой ствол) (Liebeskind J. et al., 1973). Такие надсегментарные воздействия, модулируя эфферентный вход и интенсивность "высокопорогового" потока на выходе, могут лежать в основе "антиноцицептивных" влияний этих структур, которые в функциональном плане объединяются в своенравную систему адаптации к повреждающим факторам.

Феномен антиноцицептивного действия, обусловленного активацией ряда надсегментарных отделов мозга, отчетливо выявляется в условиях хронического опыта. Локальная электрическая стимуляция отдельных "точек" глубоких структур мозга (дорсальная покрышка среднего мозга, центральное серое вещество вокруг сильвиевого водопровода, подбугорная область, медиальный пучок переднего мозга) через вживленные электроды подавляют у крыс и кошек защитные болевые реакции и все внешние проявления боли при очень интенсивном воздействии с повреждением тканей (Mayer D. J., Liebeskind J. С., 1974). Даже вскрытие брюшной полости (крысы) и механическое раздражение брюшины и внутренних органов на фоне активации антиноцицептивных зон центрального серого вещества не вызывают болевой реакции. Антиноцицептивный эффект не сопровождается нарушением сенсорных или моторных механизмов. При этом не возникает снижения порогового уровня бодрствования или судорог. На легкое тактильное раздражение животные могут отвечать реакцией устранения. Но в то же время ответ на ноцицептивное воздействие отсутствует. У обезьян активация проекций медиального пучка переднего мозга, септальной зоны, хвостатого ядра сопровождается четким нарастанием толерантности к болевым стимулам. В результате нейрофизиологического анализа механизмов антиноцицептивного действия установлено, что при этом усиливается нисходящее торможение сегментарных нейронов, связанных с высокопороговой афферентацией (Liebeskind J. С. et al., 1973).

Сопоставление электрофизиологических и поведенческих проявлений антиноцицептивного действия у кошек (Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976) показало, что в хронических опытах активация некоторых зон подбугорной области в режиме стимулов, не вызывающих эмоционально-поведенческих реакций, резко угнетает болевую реакцию на ноцицептивное воздействие. Если в исходном состоянии на сдавление хвоста (дозированный зубчатый зажим) кошка резко поворачивается в сторону раздражения, кусает зажим, кричит, агрессивна в отношении окружающих предметов, проявляет различные вегетативные реакции, то на фоне антиноцицептивной стимуляции подбугорной области животное на то же болевое воздействие не проявляет защитных и эмоциональных реакций, хотя четко локализует раздражение. В условиях острого опыта на тех же животных при сохранении прежних параметров стимуляции подбугорной области и нанесения дозированного ноцицептивного воздействия анализировалась активность нейронов заднего рога (внеклеточное отведение). Стимуляция дорсомедиального ядра подбугорной области вызывала угнетение импульсной активности нейрона дорсальной части V слоя заднего рога (рис. 7).

Само по себе ноцицептивное раздражение кожи в области рецептивного поля данного нейрона резко увеличивает частоту разряда. После прекращения раздражения сохраняется длительный (до 2 мин) период облегчающего последействия. Нанесение ноцицептивного раздражения на фоне ритмической стимуляции подбугорной области (которая сопровождалась антиноцицептивным действием в условиях свободного поведения животного) вызывает значительно меньшее увеличение импульсной активности нейрона V слоя и укорачивает (вплоть до полного исчезновения) период облегчающего последействия. Такое четкое угнетение фоновой импульсации нейронов IV-V слоев и дорсальной части VI слоя и их ответных реакций на ноцицептивное раздражение было обнаружено и при активации иных образований подбугорной области (дорсомедиальное ядро, передняя зона подбугорной области, паравентрикулярное ядро).

В настоящее время накоплено достаточно фактов, свидетельствующих, что многие структуры головного мозга участвуют в регуляции нейрональных систем спинного мозга, связанных с ноцицептивной афферентацией. К ним относятся сенсомоторная и орбитальная зоны коры, отдельные структуры среднего и продолговатого мозга подбугорной области. Если учесть, что на этих уровнях представлены нервные элементы, связанные с восходящим ноцицептивным потоком, то такая регуляция имеет, несомненно, адаптивный характер.

Анализ собственных материалов (Вальдман А. В., Игнатов Ю. Д., 1976) и нейрофизиологических данных, представленных в литературе, позволяет заключить, что целостная ответная реакция при болевом воздействии определяется двумя физиологическими системами, гомеостатической ноцицептивной системой сегментарного уровня, обеспечивающей резкую активацию систем действия (защитные реакции, избегание), если "болевая" афферентация достигает критического значения, и антиноцицептивной надсегментарной системой, осуществляющей контроль афферентного входа, модуляцию сегментарной интеграции высоко- и низкопороговой афферентации.

Гомеостатические системы организменного уровня и ноцицепция

Гомеостатическое регулирование применительно к целостному организму отражает процесс взаимодействия множества систем гомеостаза, каждая из которых может быть автономна в обычных условиях, но может быть полностью подчинена более высоким уровнем регуляции в зависимости от важности биологических процессов или мотиваций, опосредованных этим уровнем (Уоттерман Т., 1971). Так называемый организменный уровень регуляции (Новосельцев В. Н., 1973) является высшим в иерархии гомеостатических механизмов и может существенно модифицировать подчиненные системы и уровни. Все это полностью применимо и к положению ноцицептивной системы в целостном организме.

Антиноцицептивный эффект рассматривается обычно как проявление физиологических механизмов регуляции только болевой чувствительности, что тестируется по сдвигу болевого порога. Однако более новые данные (Вальдман А.В., Игнатов Ю.Д., 1976; Васильев Ю.Н. и др., 1978) показали, что влияние антиноцицептивных структур в первую очередь ориентировано на модуляцию наиболее лабильных компонентов болевой реакции: на характер эмоционально-поведенческого реагирования и интервал переносимости боли. Детальный анализ всей структуры ответной реакции в ее качественных и количественных выражениях, корреляционный анализ отдельных проявлений, возникающих при нарастающем раздражении, позволили заключить, что антиноцицептивный эффект является одним из биологических способов саморегуляции и самозащиты организма от чрезвычайных стрессогенных воздействий. Это один из адаптивных механизмов коррекции стресса болевого генеза, который обеспечивается не только модуляцией перцептивного компонента боли за счет нисходящего контроля афферентных входов, но и подавлением системы эмоционально-поведенческого реагирования за счет восходящих влияний антиноцицептивной (по сути - антистрессовой) системы. Пример такого действия представлен на рис. 8.

У кошек в условиях хронического опыта и свободного поведения осуществлялось градуально нарастающее раздражение пульпы зуба. Анализ динамики соматовегетативных и поведенческих проявлений с выделением корреляционных связей между отдельными компонентами этой реакции позволил выделить три основных уровня. Первый включает реакции, отражающие восприятие (перцепцию) ноцицептивного сигнала и специфичные для болевого раздражения пульпы зуба защитные рефлексы (1, 2). Второй уровень отражает период толерантности: соматические и вегетативные проявления на переносимую боль (3, 4, 5). Третий уровень характеризуется комплексом эмоционально-поведенческих проявлений (6, 7, 8, 9), отражающим генерализованную эмоционально-стрессовую реакцию на непереносимую боль. Активация антиноцицептивных структур зоны ядер шва среднего мозга в области центрального серого вещества вызывает в первую очередь ослабление или устранение признаков третьего уровня (повышается порог их возникновения). Это происходит при таких параметрах раздражения, которые не изменяют порога проявления первых двух типов ответов. Тем самым у животного нарастает период переносимости боли, уменьшается восприятие воздействия как аверсивного, не развивается эмоционально-стрессовая реакция.

Анализ поведенческих и нейрофизиологических исследований позволили сформулировать концепцию о роли антиноцицептивных систем как гомеостатических, адаптивных механизмов организменного уровня, включающихся в ситуацию, когда поведение должно осуществляться вопреки ноцицептивному воздействию. Биологические существа в процессе своего развития и совершенствования постоянно воспринимали болевые (ноцицептивные) сигналы, связанные у животных с охотой, дракой за территорию, в период брачных боев, при защите потомства и пр. В таких поведенческих проявлениях ноцицептивные раздражения не приводят (до определенных пределов) к прекращению мотивированной поведенческой реакции. Более того, доминирующая мотивация подавляет защитные механизмы избегания - устранения, обусловленные ноцицептивным раздражением. По своим поведенческим проявлениям животные слабее ощущают в таких ситуациях ноцицептивное воздействие или, точнее, слабее на него реагируют.

В силу того что часть структур мозга, активация которых сопровождается антиноцицептивным действием, относится к субстратам системы положительного подкрепления (так называемые зоны самостимуляции), возникло представление о возможной связи этих нейрофизиологических феноменов. Показано, что активация зон положительного подкрепления приводит к ослаблению негативного (аверсивного) аффективного состояния животных, обусловленного болью. Изменение реакции на боль у обезьян сходно с эффектом фронтальной лоботомии у человека. Видимо, все эти феномены связаны с более общими физиологическими закономерностями доминирования позитивного подкрепления над негативным. Известно немало экспериментальных фактов, когда животное активно стремится к получению болевого воздействия, если оно сопряжено с положительной электростимуляцией мозга. Еще в лаборатории И. П. Павлова была показана возможность выработки положительного пищевого условного рефлекса на электрокожный болевой условный сигнал.

Область антиноцицептивного воздейтвия перекрывается зонами, активация которых вызывает яркие эмоциональные, поведенческие реакции типа "ярость - атака", "страх - побег" и находится также в непосредственном контакте с образованиями, куда ориентированы многие коллатерали восходящих афферентных систем, связанных с проведением ноцицептивных сигналов. На уровне среднего мозга диффузная система экстралемнисковых восходящих связей (имеющих непосредственное отношение к проведению ноцицептивных сигналов) отдает коллатерали в центральное серое вещество. Оттуда, через дорсальный продольный пучок и систему ножек мамиллярного тела проекции направляются в подбугорную область. Восходящий компонент диффузной системы, заканчивающийся у ядер шва, отдает проекции в парафасцикулярный - центромедианный комплекс зрительного бугра, имеющий самое непосредственное отношение к интеграции боли. В покрышке среднего мозга и центральном сером веществе регистрируются биоэлектрические сигналы в ответ на ноцицептивную стимуляцию. Электрическая стимуляция некоторых точек этих зон вызывает у животных яркие аффективные защитные поведенческие проявления, идентичные болевым. Такие защитные реакции возникают по типу врожденных сложных рефлекторных актов. Таким образом, определенные зоны центрального серого вещества и окружающей покрышки среднего мозга являются субстратами интеграции стереотипизированных реакций на болевое воздействие, а также на другие модальности стимулов (звук, свет), имеющих ноцицептивный характер.

Можно думать, что при ноцицептивных сигналах одновременно с включением генетически закрепленного механизма афферентной защиты (типа реакции ярости) запускаются и антиноцицептивные системы мозгового ствола. Это происходит в том случае, если в общебиологическом плане функциональная система поведения детерминирована положительным подкреплением. Перивентрикулярная система является тем субстратом, где локализованы антиноцицептивные механизмы. Стимуляция отдельных элементов этой системы сопровождается положительным подкреплением и ослабляет ноцицептивную реактивность. В тех же зонах локализованы и интегративные механизмы поведения, которые имеют решающее значение для выживаемости индивидуума (реакция побега - устранения). Критическая степень ноцицептивного воздействия преодолевает антиноцицептивные механизмы, активирует систему отрицательного подкрепления и перестраивает функциональную систему поведения.

Антиноцицептивный эффект связан с повышением активности серотонинергических систем мозга. Реализация антиноцицептивного эффекта осуществляется посредством эндогенно образуемых морфиноподобных пептидов - энкефалинов, эндорофинов (Snyder S., Simantov R., 1977; Terenius L., 1977; Walker P. J., 1978), выступающих как дополнительный контур гомеостатического регулирования и адаптации при длительном ноцицептивном раздражении, которого организм не может избежать.

Формирование болевого синдрома

Сам факт существования патологических синдромов типа каузалгии и фантомных болей свидетельствует о том, что при определенных условиях гомеостатические механизмы ноцицептивной регуляции нарушаются. Механизм формирования этих синдромов еще не расшифрован, однако некоторые нейрофизиологические закономерности могут быть обозначены.

Активация высокопороговых (ноцицептивных) афферентных волокон вызывает резкое увеличение выходного сигнала в первых релейных нейронах сегментарного уровня. Такое "раскрытие" афферентного входа способствует длительной нейрональной активации как на сегментарном, так и на супрасегментарном уровне. Даже короткое раздражение (10-20 с) ноцицептивной системы сопровождается длительным (до 10-30 мин) состоянием активности в сенсорных системах сетевидного образования и зрительного бугра. На нейронах промежуточной зоны спинного мозга (IV-V-VI слои), получающих афферентацию как от А-, так и от С-волокон, при повторной активации ноцицептивных волокон происходит прогрессивное увеличение интенсивности и длительности С-разряда. Этот феномен "взвинчивания" сопровождается снижением величины тормозных постсинаптических потенциалов и появлением длительной деполяризации мембраны нейронов. То и другое способствует более выраженной импульсной активности сегментарных вставочных нейронов.

Таким образом, повторная активация ноцицептивного афферентного входа приводит к нарушению баланса тормозных и активирующих механизмов, что влечет за собой изменение регулирования афферентного притока. Этот механизм, имеющий важное биологическое значение для быстрейшего запуска защитной реакции устранения - избегания, при повторении ноцицептивного воздействия становится источником развития патологического болевого синдрома.

Еще Н. Е. Введенский (1912) обнаружил, что длительная тетанизация какого-либо афферентного нерва приводит к резкому повышению возбудимости спинного мозга с нарушением сопряженных отношений между мышцами-антагонистами. Автор сравнивал это состояние с отравлением стрихнином и вследствие известного сходства наблюдаемой реакции с рядом соматических симптомов истерии обозначил его как "истериозис". Впоследствии этот феномен был получен и у теплокровных животных при стимуляции как соматических, так и висцеральных нервов. Последовательное раздражение разных афферентных нервов даже ускоряет развитие "истериозиса", что свидетельствует не о локальном, а об общем, генерализованном нарушении.

Г. Н. Крыжановский разработал модель болевого синдрома спинального происхождения. Для этого в область задних рогов люмбосакральных сегментов спинного мозга вводят столбнячный токсин. Через несколько часов у животных развиваются общее возбуждение, повышенная реактивность, агрессивность. На стороне введения токсина резко нарастает чувствительность. Даже легкое тактильное раздражение вызывает сильную болевую реакцию. Затем болевые приступы возникают без какого-либо провоцирующего воздействия с периферии, их не устраняет даже деаферентация. В основе такого болевого синдрома лежит нарушение тормозных механизмов, которые регулируют интенсивность сенсорного потока. Это косвенно доказывается тем, что аппликация на поврежденные сегменты глицина (тормозной медиатор сегментарных нейрофизиологических процессов) устраняет болевой синдром. Автор подходит к изучению центральных болевых синдромов в плане высказанной им общей концепции о роли гиперактивных детерминантных структур в патологии нервной системы (Крыжановский Г. Н., 1976). Такие гиперактивные детерминантные структуры возникают вследствие формирования в популяциях их нейронов генераторов патологически усиленного возбуждения. Условием их возникновения является нарушение тормозного контроля. Будучи запущенным, этот генератор уже не нуждается в подкрепляющей импульсации. Первичное глубокое нарушение тормозных процессов влечет за собой дезинтеграцию всей биологической системы. Нарушается всякая коррекция деятельности системы по ее результату.

Концепция Г. Н. Крыжановского гораздо глубже характеризует механизмы развития центральных болевых феноменов, чем постулированные R. Melzock (1971) представления о развитии фантомных болей вследствие уменьшения афферентного притока. Такая модель, хотя и не противоречит многим нейрофизиологическим фактам, все же является умозрительной и упрощенной. Действительно, далеко не всякое ограничение афферентации приводит к фантомным болям; в этой модели не вскрыты механизмы развития патологической цепи и причины недостаточности адаптационных механизмов, не отражена динамика развития патологического процесса и его стадийность, не учтена роль активации симпатической нервной системы в развитии болевого синдрома.

По представлениям Л. А. Орбели, каждой афферентной системе присущи две тенденции: к постепенному ослаблению эффекта вследствие адаптации рецепторов или центров и к суммированию, аккумулированию возбуждений, к созданию устойчивых очагов возбуждения в центральном звене. Если длительное раздражение вовлекает не только соматические (адаптационные - по Л. А. Орбели) волокна, но приводит к изменению функциональных свойств периферических рецепторов, эффекторов и нервах центров, то создаются условия для развития таких патологических процессов, как каузалгия, рефлекторные контрактуры, гиперэстетические зоны и пр. Вопрос о том, каков механизм нарушения этих адаптационных влияний, требует дальнейшего экспериментального развития.

Огромный, но малоутешительный опыт нейрохирургии свидетельствует, что посредством перерыва афферентного проведения на любом уровне восходящих сенсорных путей или деструкции тех или иных центральных структур, связанных с интеграцией боли, нельзя добиться положительных результатов. Раз возникнув, болевой патологический синдром не обусловлен афферентным притоком из зоны ирритации, а имеет гораздо более сложные механизмы.

***

На двух конкретных примерах участия нервных механизмов в гомеостатическом регулировании мы старались показать, насколько дифференцированна и всеобща нервная регуляция гомеостаза и адаптации организма. Формально можно выделить два основных типа гомеостатического регулирования самых разных физиологических процессов и функций, которые опосредованы нервной системой.

1. Множество механизмов регулирования организовано по аналогии с "регулированием по отклонению на основе обратных связей". Такие гомеостатические контуры представлены разными типами рефлекторных процессов, имеющих более или менее специализированные рецепторные зоны либо вне мозговых структур, либо в некоторых зонах самой нервной системы. Колебания параметров регулируемых "гомеостатических констант" являются фактором, запускающим соответствующие нервные или нейроэндокринные процессы, направленные на стабилизацию этих констант. В известных пределах каждый из этих гомеостатических "саморегулирующихся" механизмов автономен. Центральные звенья подобных рефлекторных процессов замыкаются и на сегментарном и на супрасегментарном уровне, но главным образом - в стволовых отделах мозга.

   Основной смысл принципа обратной связи как закона взаимодействия элементов системы (организма) с его внутренней или внешней средой обусловлен тем, что эффект зависит и от результата своей собственной деятельности (Сержантов В. Ф., 1972). Это диалектическое единство между функциональными проявлениями живых существ и их внутренним состоянием и является "гомеостазом" в широком понимании этого термина.

   Понятию "гомеостаз" подчас придают слишком стабильный, фиксированный характер. По этой причине был предложен термин "гомеокинез", который должен был подчеркнуть, что организм стремится не к абсолютной стабилизации функций, а к удержанию их в определенных пределах, при непрерывном колебательном изменении констант. Однако только так современная физиология и понимает существо гомеостатического регулирования, поэтому вряд ли целесообразно использование нового термина.

2. Второй тип гомеостатического регулирования, опосредованного центральной нервной системой, может быть уподоблен регулированию по "возмущению". В этом случае сигнал на "регулятор" подается с опережением по сравнению с поступлением сигнала к управляющей системе. Тем самым регулятор имеет возможность вводить коррекцию и заблаговременно компенсировать "возмущение".

   Такой тип гомеостатического регулирования для сложноорганизованных живых систем с развитой центральной нервной системой имеет особенно большое значение. На примерах регулирования функций сердечно-сосудистой и ноцицептивной систем были показаны конкретные физиологические проявления этих механизмов. В этом аспекте можно расценивать смысл дублирования афферентных каналов (быстро и медленно проводящих афферентные системы) мощных систем нисходящего контроля "афферентного входа".

Центральная модуляция афферентных входов на разных уровнях переключения афферентного притока является одним из универсальных механизмов физиологического регулирования гомеостатических реакций. Это проявление иерархического контроля высших интегративных уровней мозга. Тем самым осуществляются адаптивные реакции, т. е. приспособительное изменение констант физиологического регулирования соответственно изменившимся условиям внешней или внутренней среды и в сопряжении с формой деятельности целого организма. Иначе говоря, происходит перестройка или перерегулирование гомеостаза зонального (системного) в угоду гомеостазу организменного или даже видового уровня.

Организация живых систем зиждется на принципе эволюционно выработанной органической целесообразности, поэтому в биологическом понимании гомеостаз - это процесс, создающий устойчивое состояние целостного организма. При этом подвергаются подчас значительному трансформированию стабилизирующие механизмы соподчиненных уровней, что и служит проявлением биологической адаптации высшего организменного уровня регулирования. Такое понимание входит в противоречие с представлением У. Р. Эшби (1964), что форма поведения системы адаптивна, если она удерживает существенные переменные в физиологических пределах. Напротив, в целостном организме при его деятельности многие параметры постоянно сдвигаются от каких-то стационарных пределов. Особую остроту приобретает критика ортодоксального гомеостаза и машинной теории организма, когда рассматривается поведение высокоорганизованных животных и человека. Организм вовсе не стремится освободиться от стимулов среды, перейти в состояние равновесия (что и являлось бы идеалом гомеостаза), а напротив, постоянно и активно с этой средой взаимодействует.

Гомеостаз организма определяется не столько совокупностью простых стабилизирующих функциональных систем, сколько деятельностью сложных гомеостатических функциональных систем, способных к афферентному синтезу и оценке полученных результатов действия, т. е. самообучающихся систем с аппаратами поиска и прогнозирования (Шидловский В. А., Новосельцев В. Н., 1973). Именно в этом решающая роль принадлежит нервной системе, которую в целом можно представить как "моделирующее устройство". Функция создания изоморфных моделей внешних условий и внутренних состояний организма приурочена к наиболее сложно организованным отделам мозга. Особенно это относится к коре больших полушарий - органу, получившему такое исключительно большое значение в эволюции организма именно потому, что его функция в какой-то степени стала независима от непосредственных местных потребностей организма. Как подчеркивает В. Н. Черниговский (1969), вопрос об участии коры больших полушарий в регуляции деятельности внутренних, висцеральных систем организма не всегда понимается верно. Головной мозг, действительно, может управлять любыми процессами в организме (а значит, и регулировать их), но происходит это не постоянно, а только при определенных условиях, когда возникает физиологическая необходимость.

Высшие отделы мозга обеспечивают процессы адаптивного управления. Они связаны с изменениями программ авторегуляции в зависимости от вариаций условий среды, биологической и экологической значимости воздействий. На основе прогнозирования они повышают эффективность управления в зависимости от вероятностной структуры раздражителей, формируют целенаправленные реакции, обеспечивающие активное и устойчивое состояние биологических самоорганизующихся систем.

Понимание физиологической организации нервных механизмов гомеостаза и адаптации, возможность направленного их регулирования имеют для медицины огромное значение. Клиническая медицина все больше отказывается от лечебных мероприятий, способствующих "стабилизации" физиологических процессов (симптоматическая фармакотерапия, режим покоя, функциональная иммобилизация и др.). Напротив, активные воздействия, усиливающие огромные возможности адаптационных механизмов нервной системы, позволяют добиться более быстрого излечения и более полной реабилитации.

К оглавлению

Литература [показать]