Кибернетические принципы гомеостатического регулирования

Биологические потребности связаны с сохранением важнейших гомеостатических параметров: если они по какой-либо причине от­клонятся от заданного значения, то автоматически срабатывают нерв­ные и эндокринные механизмы регуляции и одновременно изменя­ется поведение: оно мотивируется на такие действия, которые помо­гают быстрее восстановить гомеостаз. Регулирование гомеостатиче­ских параметров (например, парциального давления кислорода в ар­териальной крови, осмотического давления крови, уровня сахара в крови, величины артериального давления и т.д.) можно рассмотреть с позиций теории управления - одного из разделов кибернетики, ко­торая изучает информационные процессы в сложных системах. Сис­темой в кибернетике называется совокупность взаимодействующих между собой относительно элементарных структур или процессов, объединённых в целое для выполнения общей функции. Например, в биологических системах, управление необходимо для поддержания оптимального значения того или иного гомеостатического парамет­ра. Если повлияют внешние силы и изменят величину такого пара­метра, то входящие в систему звенья перестраиваются так, чтобы вернуть ему оптимальное значение (рис. 13.1).

Если, например, заданное значение средней температуры тела близко к 37°, а внешняя температура (запускающий стимул) начина­ет повышаться (+) или понижаться (-), то соответствующая информа­ция от наружных терморецепторов заставляет центры температур­ной регуляции (управляющее устройство) воздействовать на меха­низмы нервной и эндокринной регуляции, а также на поведение так, чтобы они и в этих условиях помогли сохранить имеющуюся темпе­ратуру. Если же это не удаётся, то температура тела начнёт увеличи­ваться или уменьшаться, т.е. заданное значение параметра изменит­ся. Величину отклонения от заданного значения определят внутрен­ние терморецепторы (измерение величины параметра) и оповестят об этом (обратная связь) центры температурной регуляции. После этого активность центров меняется так, чтобы выровнять регулируе­мый параметр по заданному эталону. По такой же схеме кроме температуры тела регулируются и многие другие гомеостатические па­раметры, отклонение которых от заданного значения автоматически запускает внутренние механизмы регуляции (1) и в то же время спе­цифически изменяет характер поведения (2).