Принципы управления в живых системах. Роль информации. Пути передачи информации. Отбор информации. Кодирование

Любой тип регуляции в организме строится на основе информации. В живой природе произошло специальное выделение информационных функций, которые в процессе взаимодействия с окружающей средой оценивают основные ее свойства и атрибуты. Этой функцией наделены сенсорные системы организма. Информационные процессы лежат в основе всей приспособительной деятельности организма и определяют его поведение. Живой организм не в состоянии выжить в условиях информационного вакуума. Для него важно постоянно иметь информацию не только в какой среде он находится, но и что происходит в самом организме, – в каком состоянии находятся функции органов и показатели внутренней среды. Эволюционный процесс живого организма прежде всего связан с совершенствованием структур, ответственных за поступление информации, ее хранение, преобразование и использование. Именно по этому пути шло развитие генетических структур нервных клеток, средств общения и средств передачи информации. Человек достиг в этом отношении высочайшего уровня, особенно в связи с развитием речи. Живая клетка использует информацию, записанную в генетическом коде. Внутри клетки информация передается молекулами и ионами. Между тканями и органами взаимодействие уже достигается гуморальными или нервными путями. Гуморальный путь – это передача информации молекулами гормонов, медиаторами и биологически активными веществами, которые с током жидкостей организма: крови, лимфы, межклеточной жидкости разносятся по организму. Такой путь передачи информации медленный. По нервам информация передаются с большей скоростью в виде электрического сигнала – потенциалов действия. В данном случае информация о качестве раздражителя кодируется. Один из распространенных в организме принципов кодирования и передачи информации о силе раздражающего стимула является частотное кодирование, то есть, чем интенсивнее раздражитель действует на рецепторы, тем с большей частотой возникают и передаются далее потенциалы действия. Органы чувств одновременно принимают огромный объем разнообразной информации. В нервной системе существуют механизмы отбора значимой и отсеивания малозначимой информации. Отбор информации начинается уже на уровне рецепторов и продолжается на всех последующих уровнях центральной нервной системы за счет вытормаживания той части афферентной импульсации, которая в данный момент оценивается как несущественная. Контроль и оценка почти всех афферентных потоков осуществляется ретикулярной формацией, которая использует для этого механизмы торможения.

42. Общие структуры управляющих систем, принципы управления: а) по рассогласованию, б) по возмущению, в) с прогнозированием. Роль обратной связи. Управление параметрами внутренней среды.

Принцип управления по рассогласованию (по ошибке) состоит в том, что сигнал об отклонении регулируемого параметра по каналам обратной связи попадает в управляющее устройство к аппарату оценки эффективности управления. Тот вносит поправку в деятельность объекта управления, в результате, регулируемый параметр принимает необходимое значение. Обратная связь в этом случае необходима для контроля за исполнением. Принцип управления по возмущению заключается в том, что в системе управления прежде всего оценивается возмущающий сигнал — это какое-либо воздействие факторов внешней среды, например, температура, недостаток кислорода, физическая нагрузка, способное отклонить регулируемый параметр. Информация о возмущающем сигнале поступает в управляющее устройство, которое с учетом этой информации определяет степень своего влияния на объект управления. При регулировании по возмущению коррекция в процессы управления вносится еще до того, как изменяется регулируемый параметр. Принцип управления с прогнозом является вариантом управления по возмущению. Заключается в том, что управляющее устройство вносит изменения в управляющее воздействие на объект управления еще до появления какого-либо возмущающего воздействия, а только лишь на основании сигналов о возможном действии возмущения, то есть на основании прогноза. В организме функцию управляющего устройства выполняют нервные центры и железы внутренней секреции. Каналами связи – прямыми и обратными, являются нервные волокна и кровь. Объектами управления являются внутренние органы и ткани. К регулируемым параметрам относятся параметры внутренней среды или показатели деятельности органов. Три принципа регулирования можно рассмотреть на примере системы терморегуляции в организме. Управляющим устройством этой системы является гипоталамус с его центрами теплопродукции и теплоотдачи. Целью этой системы является стабильная температура тела (36-37º). Регулирование по рассогласованию включается, если температура тела отклоняется от заданной величины. Обратная связь от терморецепторов сосудов и самого гипоталамуса информирует центры терморегуляции о возникшем отклонении, и те, в свою очередь, вносят коррективы в процессы теплопродукции и теплоотдачи. Регулирование по возмущению включается с момента, как только терморецепторы кожи зафиксируют понижение или повышение температуры среды. Центры терморегуляции внесут коррективы в процессы теплопродукции и теплоотдачи еще до отклонения температуры тела. Регулирование по прогнозу включается, если организм получает информацию о предстоящем воздействии температуры среды (например, еще до выхода на холод). В этом случае на базе выработанных условных рефлексов кора больших полушарий заранее через центры терморегуляции гипоталамуса повысит теплопродукцию в организме, т. е. еще до непосредственного действия низкой температуры на организм.