Зависимость биологической эффективности экологических факторов от свойств биологической системы.

Установлено, что биологические системы различного уровня организации обладают неодинаковой чувствительностью к действию экологических факторов. Так, максимальной чувствительностью к действию ЭМП различных параметров обладают целостные организмы, меньшей – изолированные органы и клетки и еще меньшей – растворы макромолекул. Существенные различия наблюдаются в реакции на ЭМП у одной и той же биологической системы (молекулярной, клеточной, органной) в зависимости от того, в каких условиях производится на нее воздействие – когда она находится в целостном организме или в изолированном состоянии. Возникновение повышенной чувствительности к различным факторам только у достаточно сложных биологических систем можно рассматривать как одно из проявлений специфической особенности живой природы – ее организации.

Шмальгаузен: « …. в функциях высшей системы осуществляется не суммирование деятельности низших систем, а их интеграция. В каждой высшей системе проявляется своя качественная специфика, которая создается только организацией этой высшей системы».

Биологическая эффективность экологического фактора определяется исходным функциональным состоянием биологической системы. Иногда эффект может быть даже разного знака у одного и того же индивидуума, так как согласно закону начальных значений признака – функцию тем легче затормозить (возбудить), чем больше она отклонена от среднего. Отсюда необходимость при проведении исследований отбирать лиц с одинаковым исходным состоянием.

Исходное функциональное состояние в течение суток (циркадианная ритмика) меняется в различные факторы биологических ритмов различной продолжительности, в различные фазы стресс - реакции, предшествующими воздействиями и т.д.

Рис. 1.5. Изменения работоспособности в течение суток (пример изменения функционального состояния в ходе циркадианного ритма).

При действии фактора в различное время суток будет наблюдаться эффект, различной выраженности, даже другого знака.

Важное значение в реакциях человека и животных на действие экологических факторов имеют пол, возраст индивидуально – типологические особенности.

Данные многочисленных исследований свидетельствуют о том, что реакция человека и животных на действие различных факторов может быть не одинакова. Так, при оценке стратегии поведения человека во время стресса В.В. Суворовой предложено говорить о двух формах его проявления – повышающего функциональный уровень деятельности человека («стресс льва») и понижающего его («стресс кролика»). Оказалось, что у «льва» при стрессе секретируется преимущественно норадреналин, а у «кролика» – адреналин.

Каждый фактор при определенных условиях приобретает значение эмоционального стрессора, но вместе с тем ни одна ситуация не вызывает стресс-реакцию у всех без исключения индивидуумов. Важность индивидуальной значимости фактора как стрессора уменьшается при чрезвычайных экстремальных ситуациях, природных или антропогенных катастрофах, войнах и т. п. Однако даже в этих условиях, когда ситуация является стрессовой практически для всех индивидуумов, оказавшихся в "зоне" ее действия, стресс-реакция не будет одинаковой у всех. Таким образом, есть все основания выделять лиц устойчивых к действию какого-либо фактора и обладающих повышенной чувствительного к его действию (сенситивы).

Важное значение имеют индивидуальный опыт человека (или история жизни), так как каждый фактор оценивается на основе индивидуального жизненного опыта. Кроме того выраженность ответной эмоциональной стресс-реакции, а также устойчивость организма к стрессорным повреждениям зависит от личностных особенностей психического статуса индивидуума, в значительной мере определяется исходным состоянием стресс-системы и се реактивностью в ответ на действие эмоционального стрессора.

Рис. 1.6. Гипотетическая схема формирования эмоциональной стресс – реакции и зависимости последствии стресс – реакции от силы стрессорного воздействия и резистентности организма к стрессорным повреждениям (Пшеникова, 2000).

На рис. 1.6. представлена гипотетическая схема формирования эмоционального стресса и его последствий, построенная на основании имеющихся к настоящему времени данных. Видно, что фактор среды становится или не становится для индивидуума эмоциональным стрессором после субъективной оценки, в основе которой лежит индивидуальный опыт и психо-эмоциональный статус. Если фактор является стрессором, то эффект его действия, т. е. выраженность стресс-реакции, будет зависеть от двух обстоятельств: степени устойчивости различных систем организма к действию фактора и интенсивности стрессора (силы и продолжительности его действия). При высокой устойчивости в ответ на слабый стрессор (пунктирные стрелки на рис. 1.6) либо возникает слабая стресс-реакция, либо не возникает вообще; в ответ на сильный стрессор регистрируется умеренная стресс-реакция, не вызывающая необратимых повреждений. При низкой устойчивости слабый стрессор вызывает умеренную стресс-реакцию, не приводящую, как правило, к повреждениям; в ответ на сильный стрессор формируется стресс-реакция, которая может привести к повреждениям. К настоящему времени выяснилось, что не бывает универсальной высокой или низкой устойчивости организма к стрессорам и одинаковой устойчивости к повреждениям у всех систем организма. Высокая резистентность одной системы организма к стрессорному повреждению может сочетаться со сниженной резистентностью другой системы. Это, например, четко показано на крысах двух генетических линий — Август и Вистар — для сердечно-сосудистой и пищеварительной систем.

В целом имеющиеся к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что существует 3 основных обстоятельства, определяющих патологическое действие стресса: 1) индивидуальный опыт (история жизни), определяющий значимость стрессора; 2) устойчивость (предрасположенность) к стрессорным повреждениям, обусловленная в значительной мере состоянием стресс-системы; 3) сила стрессора.

Неодинаковую чувствительность к действию различных факторов определяют индивидуально – типологические особенности. Однако сложную проблему представляет поиск индивидуальных особенностей, определяющих устойчивость или гиперчувствительность исследования влияния социального стресса на животных, имеющих разный тип высшей нервной деятельности и поведения, выявили определенные различия в активности стресс – систем. Обнаружено также, более уязвимые для стрессорных повреждений "подчиненные" особи в колониях грызунов (мышей) характеризуются преобладанием активности гипофизарно-адренокортикального звена стресс-системы, а "доминирующие" особи —более устойчивые преобладанием симпатического звена.

На основании общих признаков, выделенных в лаборатории И.П. Павлова, оказалось возможным подразделить животных на определенные группы, каждой из которых присущи свои качества соотношений возбуждения и торможения. И.П. Павлов выделил три параметра для характеристики типа животных: сила процессов возбуждения и торможения; уравновешенность; подвижность процессов. Эта классификация совпадала с умозрительной классификацией типов людей, данной в свое время еще Гиппократом.

Согласно учению И.П. Павлова холерику соответствует сильный, возбудимый, неуравновешенный тип нервной системы; меланхолику –слабый тип; сангвинику -сильный, уравновешенный, подвижный тип; флегматику – сильный, уравновешенный, инертный тип нервной системы. Позже В.Д. Небылицын ввел понятие об общих свойствах нервной системы, к числу которых отнес два основных параметра: активность и эмоциональность.

Исследования В.Д. Небылицына продолжил Г. Айзенк. Он выделил три основных параметра, определяющих индивидуальные особенности: экстраинтраверсивность; эмоциональную устойчивостьи противостоящий ейневротицизм; психотицизм,противоположным полюсом, которого является устойчивое следование социальным нормам.

Можно провести аналогию между классификациями, данными И.П. Павловым и Г. Айзенком. Так, нестабильный экстраверт соответствует холерику; стабильный экстраверт – сангвинику; нестабильный интраверт – меланхолику; стабильный интраверт – флегматику.

Наиболее стресс – устойчивыми являются сангвиники, наименее – лица со слабым типом нервной деятельности. Показано, что доминирующие особи – более устойчивы к действию различных факторов, чем подчиненные.

Предприняты попытки найти аналоги экстраверсии, нейротицизма и психотицизма у животных, главным образом у крыс. Широкое распространение в настоящее время получил также метод с партнером-жертвой, предложенный П.В. Симоновым – тест «эмоционального резонанса». Первоначально данная методика предназначалась для выработки рефлекса избегания, в котором в качестве подкрепляющего раздражителя использовали сигналы болевого раздражения другой особи. Уже в первых исследованиях обнаружилось, что такая выработка возможна лишь у относительно небольшой части животных (около 30 %). Оказалось, что данные условия выявляют различные варианты поведения; таким образом, можно было использовать эту методику для предварительного группирования животных в соответствии с характером их поведения.

Широкое применение для определения чувствительности к действию различных факторов получила методика «открытого поля». Согласно современным представлениям на основе исследования врожденных форм поведения в ОП можно быстро определить основные типологические особенности крыс. Эта методика была разработана в 1934 г. Холлом, где исследовательская активность служила показателемэкстравертивности, а так называемая “эмоциональность” (количество уринаций и дефекаций) – показателем нейротицизма. Тест ОП позволяет относительно быстро выявить индивидуальные различия между животными, оценить целостную физиологическую реакцию животного на новую обстановку, включающую элементы двигательного, ориентировочно-исследовательского и стереотипного поведения.

В условиях этой методики подопытные животные ведут себя по-разному: для одних характерна активная исследовательская реакция, а для других – проявление устойчивой врожденной реакции «страха», «тревоги» (в виде ненаправленного движения или пассивно-оборонительного поведения). Совершенно очевидно, что различный характер поведения животных в одних и тех же условиях определяется различными типологическими особенностями. Это дает основание применять данную методику для формирования однородных групп животных при исследовании действия различных факторов.

Показано, что наименее устойчивыми к гипокинетическому стрессу являются крысы с высокой двигательной активностью в ОП, которых регистрируется существенная активация САС, снижение возбудимости ЦНС. Крысы с низкой двигательной активностью эти изменения регистрируются лишь на 5-9 сутки эксперимента.

К действию факторов малой фактивности - ПеМП СНЧ, ЭМИ КВЧ оказались более чувствительными крысы с НДА, у которых регистрировались более выраженная активация САС, рост возбудимым ЦНС, чем у крыс другой группы. Таким образом крысы с НДА в ОП могут рассматриваться как гиперчувствительные к действию слабых ПеМП.

Таким образом, эффективность биологического действия различных экологических факторов существенно зависит как от параметров фактора, так и от свойства биологической системы.

2. Неспецифические адаптационные реакции организма.

При действии на организм разнообразных экологических факторов, развиваются приспособительные (адаптационные) реакции, которые делятся на специфические и неспецифические. Специфические реакции адаптации включаются дифференцированно в ответ на качественно определенные стимулы. Они развиваются на фоне неспецифических адаптационных реакций – стереотипного ответа организма на любое внешнее воздействие вне зависимости от его природы. Таким образом, при воздействии различных факторов на человека и животных, всегда развивается комплекс специфических и неспецифических реакций.

Неспецифические адаптационные реакции, развивающиеся на действие чрезвычайных раздражителей изучены Г. Селье.