Биологические основы поведения. Гуморальные механизмы - Дмитрий Жуков

3.1.1. Различия между нервной и гуморальной регуляцией

Две системы – нервная и гуморальная – различаются следующими свойствами. Во-первых, нервная регуляция целенаправленна. Сигнал по нервному волокну приходит в строго определенное место: к определенной мышце, или к другому нервном центру, или же к железе. Гуморальный сигнал, т. е. молекулы гормона, распространяется с током крови по всему организму. Будут или нет реагировать ткани и органы на этот сигнал, зависит от наличия в клетках этих тканей воспринимающего аппарата – молекулярных рецепторов (см. раздел 3.3.1).

Во-вторых, нервный сигнал быстрый, он движется к другому органу – другой нервной клетке, мышечной клетке, клетке железы – со скоростью от 7 до 140 м/с, задерживаясь при переключении в синапсах лишь на 1 миллисекунду. Благодаря нервной регуляции мы можем сделать что-либо «в мгновение ока». Содержание в крови большинства гормонов в крови увеличивается лишь через несколько минут после стимуляции, а максимума достигает только не ранее, чем через 30 мин, или даже одного часа. Следовательно, максимальный эффект действия гормона может наблюдаться через несколько часов после однократного воздействия на организм. Таким образом, гуморальный сигнал медленный.

В-третьих, нервный сигнал краткий. Как правило, залп импульсов, вызванный стимулом, длится не более долей секунды. Это – так называемая реакция включения. Аналогичную вспышку электрической активности в нервных узлах отмечают при прекращении действия стимула – реакцию выключения. Гуморальная же система осуществляет медленную тоническую регуляцию, т. е. оказывает постоянное воздействие на органы, поддерживая их функцию в определенном состоянии. В этом проявляется обеспечивающая функция гуморальных факторов (см. раздел 1.2.2). Уровень гормона может оставаться повышенным все время действия стимула, причем, в некоторых условиях – до нескольких месяцев. Подобное стойкое изменение уровня активности нервной системы характерно, как правило, для организма с нарушенными функциями.

Основные отличия нервной регуляции от гуморальной следующие: нервный сигнал целенаправленный; нервный сигнал быстрый; нервный сигнал краткий.

Еще одно различие, точнее группа различий, между двумя системами регуляции функций связано с тем, что изучение нервной регуляции поведения более привлекательно при проведении исследований на человеке. Самый популярный метод регистрации электрических полей у человека – запись электроэнцефалограммы (ЭЭГ), т. е. электрических полей головного мозга. Его использование не вызывает болевых ощущений, тогда как взятие анализа крови для изучения гуморальных факторов связано с болевыми ощущениями. Страх, который многие люди испытывают в ожидании укола, может повлиять – и, действительно, влияет – на некоторые результаты анализа. При введении иглы в тело существует опасность внесения инфекции. Такая опасность ничтожна при регистрации ЭЭГ. Наконец, регистрация ЭЭГ экономически выгоднее. Если определение биохимических параметров требует постоянных денежных затрат на приобретение химических реактивов, то для проведения длительных и масштабных исследований ЭЭГ достаточно, хотя и крупного, но однократного финансового вложения – на приобретение электроэнцефалографа.

В результате действия всех перечисленных обстоятельств изучение гуморальной регуляции поведения человека проводится, главным образом, в клиниках, т. е. является побочным результатом лечебных мероприятий. Поэтому экспериментальных данных об участии гуморальных факторов в организации целостного поведения здорового человека несравненно меньше, чем экспериментальных данных о нервных механизмах. При изучении психофизиологических данных это следует иметь в виду – физиологические механизмы, лежащие в основе психологических реакций, не ограничиваются изменениями ЭЭГ. В целом ряде случаев изменения ЭЭГ лишь отражают механизмы, в основе которых лежат многообразные, в том числе и гуморальные, процессы. Например, межполушарная асимметрия – различия в записи ЭЭГ на левой и правой половине головы – основана, главным образом на действии половых гормонов.

3.1.2. Функциональное деление гуморальных агентов: гормоны, феромоны, медиаторы и нейромодуляторы

Эндокринную систему составляют железы внутренней секреции – железы, которые синтезируют биологически активные вещества и секретируют (выделяют) их во внутреннюю среду (обычно – в кровеносную систему), которая разносит их по всему организму. Секрет эндокринных желез называется гормонами. Гормоны представляют собой одну из групп биологически активных веществ, секретируемых в организме человека и животных. Эти группы различаются по характеру секреции.

«Внутренняя секреция» означает, что вещества выделяются в кровь или в другую внутреннюю жидкость; «внешняя секреция» означает, что вещества выделяются в пищеварительный тракт или на поверхность кожи.

Помимо внутренней секреции, существует и внешняя. К ней относится выделение пищеварительных ферментов в желудочно-кишечный тракт и различных веществ с потом, мочой и калом. В окружающую среду вместе с продуктами обмена веществ выделяются и биологически активные, специально синтезируемые в различных тканях вещества, называемые феромонами. Они выполняют сигнальную функцию в общении между членами сообщества. Феромоны, которые воспринимаются животными с помощью обоняния и вкуса, несут информацию о поле, возрасте, состоянии (усталость, испуг, болезнь) животного. Более того, с помощью феромонов происходит индивидуальное узнавание одного животного другим и даже степени родства двух особей. Особую роль феромоны играют на ранних этапах созревания организма, в младенчестве. При этом важны феромоны как матери, так и отца. В их отсутствие развитие новорожденного замедляется и может нарушаться.

Феромоны вызывают определенные реакции других особей того же вида, а химические вещества, выделяемые животными одного вида, но воспринимаемые животными другого вида, называются кайромонами. Таким образом, в животном сообществе феромоны выполняют ту же функцию, что и гормоны внутри организма. Поскольку у человека обоняние значительно слабее, чем у животных, феромоны играют меньшую роль в человеческом сообществе, чем в сообществе животных. Тем не менее, они влияют на поведение человека, в частности на межличностные отношения (см. раздел 7.4).

В гуморальной регуляции функций участвуют и вещества, которые не относят к гормонам, т. е. агентам внутренней секреции, поскольку они выделяются не в кровеносную и не в лимфатическую системы – это медиаторы (нейротрансмиттеры). Они выделяются нервным окончанием в синаптическую щель, передавая сигналы от одного нейрона к другому. Внутри синапса они и распадаются, не попадая в кровоток. Среди секретируемых тканями веществ, которые не относят к гормонам, выделяют группу нейромодуляторов, или локальных гормонов. Эти вещества не распространяются с током крови по всему организму, как истинные гормоны, а действуют на группу близлежащих клеток, выделяясь в межклеточное пространство.

Различие между типами гуморальных агентов – это функциональное различие. Одно и то же химическое вещество может выступать как гормон, как феромон, как медиатор и как нейромодулятор.

Следует подчеркнуть, что приведенное деление продуктов секреции на группы является называют функциональным, поскольку оно произведено по физиологическому принципу. Одно и то же химическое вещество может выполнять различные функции, выделяясь в разных тканях. Например, вазопрессин, секретируясь в заднем гипофизе, является гормоном. Он же, выделяясь в синапсах в различных структурах мозга, является в этих случаях медиатором. Дофамин, представляя собой гипоталамический гормон, выделяется в кровеносную систему, связывающую гипоталамус с гипофизом, и, в то же время, дофамин является медиатором во многих структурах мозга. Норадреналин, секретируясь мозговым слоем надпочечников в системный кровоток, выполняет функции гормона, секретируясь в синапсах – медиатора. Наконец, попадая (не вполне понятным образом) в межклеточное пространство в некоторых структурах мозга, он является нейромодулятором.

Многие биологически активные вещества, хотя и распространяются с током крови по всему организму, не относятся к гормонам, поскольку не синтезируются специализированными клетками, а являются продуктами обмена веществ, т. е. они попадают в кровеносную систему в результате распада питательных веществ в желудочно-кишечном тракте. Это, в первую очередь, многочисленные аминокислоты (глицин, ГАМК, тирозин, триптофан и т. д.) и глюкоза. Эти простые химические соединения влияют на различные формы поведения человека и животных.

Таким образом, основу системы гуморальной регуляции функций организма человека и животных составляют гормоны, т. е. биологически активные вещества, которые синтезируются специализированными клетками, секретируются во внутреннюю среду, транспортируются по всему организму с током крови и изменяют функции тканей-мишеней.