Статья: Системокванты жизнедеятельности
Все это определяет временные рамки основных биоритмов организма и собственную частоту колебаний каждой функциональной системы. Внутри каждого системокванта постоянно действуют две противоположно направленные тенденции. Одна из них проявляется при возрастании значения результата, другая - при его снижении. Первая определяет снижение значения результата до нормального уровня, другая - его возрастание. При этом одни и те же исполнительные механизмы функциональных систем могут действовать в противоположных направлениях.
Аналогичные свойства проявляются в системоквантах поведения. При возникновении соответствующей исходной потребности все компоненты организма, объединенные доминирующей мотивацией, начинают формировать системоквант, направленный на поиск веществ, удовлетворяющих эту потребность. При достижении потребного результата мотивация исчезает, деятельность снижается и субъекты нередко испытывают успокоение и даже погружаются я состояние сна. Исходная потребность и мотивация сопровождаются отрицательной эмоцией побуждения. Подкрепление, наоборот, сопровождается положительной эмоцией, которая выступает в роли своеобразной ''награды" субъекта за усилия по достижению потребного результата.
Свойства волны и частицы. Деятельность системоквантов различного уровня организаций направлена на поддержание устойчивости различных показателей жизнедеятельности. Любой системоквант заключает в себе свойства частицы и волны. Каждый системоквант можно рассматривать как дискретную единицу (частицу) континуума жизнедеятельности, С другой стороны, триггерный механизм определяет волновые свойства любого системокванта. Ритмический характер деятельности системоквантов определяет их индивидуальное время.
Голографический принцип организации системоквантов. По аналогии с физической голограммой потребность выступает в качестве информационной опорной волны, формируя на основе мотивации аппарат предвидения потребного результата - акцептор результата действия. С другой стороны, многоканальная обратная афферентация, поступающая к акцептору результата действия от параметров достигнутых результатов, выступает в качестве предметной волны.
Информационные волны о потребности и ее удовлетворении распространяются к структурам мозга в определенной временной последовательности. Все это создает условия для их интерференции и построения голограмм.
Общая картина интерференции информационных волн в соответствии с физическими аналогиями представляет собой решетчатые микроструктуры чередующихся светлых и темных зон. Тем самым образуется информационный голографический экран.
Биологические процессы, развертывающиеся на голографических экранах, связаны с опережающими действительные события реакциями, открытыми П.К.Анохиным (1962). Опережающие метаболические реакции строятся на основе механизмов запоминания свойств подкрепляющих воздействий (полезных приспособительных результатов) и развертыванием связанных с ними молекулярных процессов в микроинтервалах времени.
Благодаря этим опережающим реакциям в системоквантах любого уровня организации при возникновении той или иной потребности опережающе формируется предвидение свойств потребных результате. Именно к этим опережающим реакциям поступает информация (предметная волна) от параметров достигаемых результатов.
Голографические информационные экраны. Информационные экраны широко представлены в разных средах организма: сетчатке глаза, Кортиевом органе внутреннего уха, рецепторах языка, в цитоархитектонике мозга. Они имеются также в растениях и кристаллах.
Роль голографического экрана в организме могут играть структурно организованные коллоиды межклеточного вещества - мицеллы. В отдельных клетках организма функцию информационного экрана играют плазматические мембраны, а также жидкие кристаллы - молекулы ДНК и РНК (Франк-Каменецкий М.Д., 1988).
Поскольку протеингликаны соединительной ткани тесно взаимодействуют с гликокаликсом мембран клеток, устанавливаются тесные связи голографического экрана соединительной ткани и взаимодействующими с ней клетками. В результате формируется единый информационный экран организма, отражающий разнообразные стороны деятельности различных составляющих его функциональных систем.
Наиболее совершенный уровень голографического экрана - структуры мозга. На этом уровне информационный экран представлен коллоидами глии и молекулами мембран, ДНК и РНК отдельных нейронов, составляющих акцептор результата действия различных функциональных систем, Мозг в своей деятельности, благодаря информационным сигналам о потребностях и их удовлетворении, постоянно опережающе строит информационные модели действительности. Примерами таких информационных моделей являются осязательная, температурная схемы, схема состояния мышечного аппарата и внутренних органов, а также - динамические карты окружающей субъектов среди, которое под влиянием параметров достигнутых результатов организуются на различных уровнях головного мозга в форме динамических стереотипов.
Опережающее программирование в системоквантах потребных результатов и их оценка. В информационных экранах всех уровней системной организации при наличии в организме той или иной потребности наблюдается опережающее отражение свойств потребных результатов. На клеточном уровне эти процессы опережающего отражения определяются быстрыми ферментативными реакциями. Соединительная ткань за счет быстрых ферментативных реакций тоже функционирует опережающе в плане устранения различных метаболических потребностей организма, особенно при изменении рН, осмотического давления и других жизненно важных показателей гомеостазиса. В мозговых структурах процессы афферентного синтеза активируют в голографических экранах мозга энграммы акцептора результатов действия, опережающие действительные события, которые постоянно контролируют как разнообразные потребности организма, так и их удовлетворение (Судаков К.В., 1997). Опережающее программирование по отношению к метаболическим и гомеостатическим результатам осуществляется на основе врожденных механизмов, а по отношению к результатам поведения - с помощью механизмов обучения.
Программирование поведения и свойств потребных результатов в системоквантах может осуществляться жестко, например, при инстинктивной и вегетативной деятельности, или гибко, с устранением несущественных деталей, в случае приобретенных в индивидуальной жизни навыков. По мере знакомства субъектов с окружающим миром происходит обогащение структуры акцептора результата действия, включение в него новых сведений о параметрах потребных результатов и новых способов их достижения.
Естественно поставить вопрос: не являются ли представления о потребности и ее удовлетворении в дискретных системоквантах жизнедеятельности общей закономерностью, присущей не только живой, но и неживой природе?
Изоморфизм системоквантов. Изложенное выше свидетельствует о том, что системокванты различного уровня организации имеют изоморфную структуру: от потребности к ее удовлетворению. Эта структура сохраняется в системоквантах различного уровня организации, хотя каждый уровень привносит в нее некоторые особенности.
Атомный уровень.
Весьма заманчиво, по аналогии с устойчивостью живых систем связать устойчивость физических микросистем с их саморегуляторными процессами, происходящими на атомном уровне.
Представим себе, что в атоме на недоступном нам пока микроуровне во взаимодействиях ядра и электронов возникают рассогласования, которые могут быть интерпретированы как потребности в сохранении определенных стабильных значений энергии. Такие состояния могут быть обусловлены либо действием внешних сил, что эквивалентно воздействию внешних сил на живой организм, либо возникают спонтанно. Вызванными этими состояниями переходы электронов на разные орбиты можно гипотетически рассматривать как удовлетворение "потребности" атома в более устойчивом состоянии.
Молекулярный уровень. На уровне молекулярных (энзиматических) реакций в качестве опорной волны выступают молекулы со специальной нишей, обладающие молекулярной памятью, в то время как опорная волна определяется молекулами, входящими в эту нишу (Ершов Ю.А., 1983; Ершов Ю.А и соавт., 1990)
На уровне иммунных реакций системокванты образуются саморегуляторными взаимодействиями антигенов с антителами (например, с Т-хемперами). Опорная волна создается в этом случае антигеном, обладающим иммунологической памятью, Предметная же волна определяется молекулярными свойствами антител.
В системоквантах метаболического уровня отсутствует центральная архитектоника. Конечный метаболический продукт просто активирует или тормозит течение той или иной химической реакции.
У одноклеточных организмов их специализированные функциональные системы представлены только молекулярными механизмами, обеспечивающими удовлетворение их различных биологических потребностей. У животных одноклеточного уровня организации имеется молекулярная структура основных функциональных снегам, обеспечивающих у них процессы питания, дыхания, выделения, размножения и защиты.
Рассмотрим несколько примеров системоквантов молекулярного уровня.
Под влиянием нервного импульса происходит поступление ионов кальция в пресинаптическую область. Кальций действует на специфические белки пресинаптической мембраны, которые формируют каналы для ацетилхолина. При продолжающейся стимуляции в цитоплазму из пресинаптических везикул начинает поступать ацетилхолин, а пресинаптические везикулы при этом захватывают входящий в клетку кальций. Формируется своеобразная молекулярная потребность. Ацетилхолин на постсинаптической мембране разрушается холинэстеразой на холин и уксусную кислоту. При возвращении в состояние покой кальций из везикул путем экзоцитоза высвобождается за пределы нервного окончания. Уксусная кислота и холин из синаптической щели проникают в синаптическое окончание, где при участии холинацетилтрансферазы из них синтезируется ацетилхолин. Образующиеся новые везикулы и ацетилхолин внутри синаптического окончания распределяются таким образом, что достигается исходный баланс между содержанием ацетилхолина в везикулах и цитоплазме, удовлетворяется исходная молекулярная потребность.
Механизм поддержания концентрации кальция в клетке - еще один пример молекулярного системокванта.
При увеличении содержания кальция в окружающей среде и в клетке за счет энергии АТФ против градиента концентрации усиливается работа кальциевого насоса мембраны клетки. Эта реакция побуждается специальным белком - кальмодулином. Последний активирует АТФазу и ее сродство к кальцию. В плазматической мембране клеток наряду с кальциевым насосом, кроме того, активируется особый переносчик, который осуществляет обмен внутриклеточного кальция на внеклеточный натрий. Указанные процессы ведут к понижению концентрации свободного кальция в цитоплазме.
Еще одним примером молекулярного системокванта является цикл биосинтеза простаноидами циклического аденозиимонофосфата (цАМФ).
Начинается цикл с высвобождения из фосфолипидов с помощью ферментов фосфолипаз арахидоновой кислоты. Арахидоновая кислота в процессе двух последовательных ферментативных реакций окисляется в тромбоцитах до тромбоксана и в эндотелиальных клетках кровеносных сосудов до простациклина. Оба эти вещества тормозят фермент аденилатциклазу. В результате подавляется синтез цАМФ из АТФ. Вследствие этого снижается активность фосфолипаз, и в конечном счете арахидоновая кислота высвобождается из фосфолипидов в меньшем количестве.
Системокванты генома. Как показывают генно-молекулярные исследования (Георгиев Г.П., 1989), процессинг генов носит дискретный характер. В организации генома у высших организмов участвуют многочисленно повторяющиеся последовательности ДНК, среди которых различают: I) сателлитную ДНК, представленную простыми последовательностями длиной от нескольких до нескольких сот нуклеотидов, повторенных сотни тысяч, а иногда и миллионы раз; 2) умеренно повторяющиеся последовательности, рассеянные по геному и образующие отрезки от нескольких сот до нескольких тысяч нуклеотидов; 3) уникальные последовательности, которые встречаются в геноме один или небольшое число раз.