Arcul reflex ca sistem cibernetic

ARCUL REFLEX CA SISTEM CIBERNETIC

Poarta de intrare a informatiilor (cimpul receptor) nu realizeaza conversia energiei stimulului (fizica sau chimica) in "energie nervoasa" (potentiale de actiune), asa cum inca se mai crede. Eroarea provine din faptul ca nu se face distinctia necesara intre cauza eficienta (cea care produce un fenomen) si cauza declansatoare (cea care face posibila actiunea celei dintii). Un exemplu sugestiv in acest sens este plecarea glontului din arma, a carei cauza eficienta este reprezentata de presiunea gazelor din tubul cartusului, toate celelalte actiuni, desfasurate intr-o anue succesiune (apasarea pe tragaci, eliberarea cuiului percutor, lovirea capsei, aprinderea acesteia, aprinderea pulberii din tub), fiind cauze declansatoare, care fac posibila actiunea cauzei eficiente. Desigur, apasarea pe tragaci este cauza eficienta a eliberarii cuiului percutor, dar nu a plecarii glontului din arma. Similar, actiunea stimulului asupra celulelor receptoare nu este cauza eficienta a generarii potentialelor de actiune, ci una declansatoare, intrucit stimulul nu are decit rolul de a deschide canalele ionice, nimic mai mult! Odata ce canalele au fost deschise, fortele preexistente ale  gradientilor electrochimici ai ionilor Na+ si K+, care pina in acest moment, desi prezente, nu isi puteau face efectul, canalele fiind inchise, au cimp liber de actiune in calitate de cauze eficiente ale generarii potentialelor de actiune.

    Desi la nivelul tuturor cimpurilor receptoare stimulii, in calitatea lor de cauze declansatoare in raport cu generarea potentialelor de actiune, nu fac decit sa determine deschiderea canalelor ionice ale acestor formatiuni, existenta diversitatii stimulilor semnificativi pentru organism a impus specializarea receptorilor (pg. 84-89), prin aceea ca fiecare tip este susceptibil de a-si deschide canalele la impactul cu o anumita forma de energie a stimulului: retina -la energia electromagnetica dintr-un anumit spectru de frecvente, organul lui Corti - la energia mecanica vibratorie etc. Aceasta nu inseamna ca daca, prin modalitati nespecifice (alte forme de energie), canalele unui anumit receptor pot fi deschise nu apar potentiale de actiune (desigur, necodificate). Ca exemplu: la impactul cu energia mecanica (o lovitura puternica in zona), retina -desi specializata pentru energia electromagnetica- genereaza potentiale de actiune ("stele verzi").

    Canalul purtator de informatie (calea aferenta directa) trebuie sa manifeste inalta fidelitate fata de centrul nervos. Orice imixtiune in transmiterea informatiilor are darul sa distorsioneze semnalul si sa duca la aparitia unr comenzi spre efector neadecvate. Tocmai din acest motiv, protoneuronul (neuronul senzitiv) nu primeste sinapse pe corpul celular.

    Centrul nervos prelucreaza (proceseaza), functie de pozitia pe care o ocupa in cadrul arcului reflex compex (supraelementar), un numar variabil de informatii primite de la doua sau mai multe cimpuri receptoare. Procesarea informatiilor se face atit in baza intensitatii, cit si a semnificatiei de moment si gradului de noutate.

    Calea eferenta este un canal purtator de semnale-comenzi (PA) similar cu cel purtator de informatie. Diferit de acesta este faptul ca fidelitatea pe acest canal este relativa (cu referire la informatiile de la intrare pe cimpul receptor), tocmai intrucit semnalele-comenzi rezulta -cantitativ si calitativ- dintr-un proces complex de procesare la nivelul centrului.

    Efectorii (musculatura scheletica si cea neteda, glande, tesutul nodal miocardic, dar nu si fibrele musculare cardiace individuale, care nu au inervatie directa) au un anume grad de libertate fata de comenzi. Ei pot sa raspunda la o comanda de o anume valoare fie corect, fie mai puternic sau mai slab, functie de starea lui de moment, de circumstantele oferite de mediul intern al organismului etc. Rezulta ca efectorul poate sa raspunda corect numai in 33% din comenzi si eronat la 66%. Or, o asemenea stare de lucruri nu poate fi compatibila cu viata organismulu. Din acest motiv, se impune ca in 66% din cazuri, centrul sa intervina cu noi comenzi corectoare, pentru a aduce raspunsul efectorului la parametrii optimi. Dar, interventia corectoare a centrului presupune, inainte de toate, ca acesta sa afle despre modul cum a raspuns efectorul. De aici necesitatea aferentatiei inverse (dinspre efect spre centru). Numerosi autori atribuie aferentatiei inverse denumirea de "feed back", ceea ce este incorect, intrucit feed back-ul este doar  principiul de functionare, bazat pe existenta aferentatiei inverse, care este o cale anatomica a arcului reflex. Sa exemplificam cu un scenariu. Daca cineva isi propune ca pe o plaja neteda de nisip umed sa lase urme de pasi adinci de 3 cm, nu are alta posibilitate decit sa actioneze, facind citiva pasi, si sa priveasca inapoi (feed back) pentru evaluarea rezultatului: daca urmele sint prea adinci, in continuare va apasa mai putin, daca sint superficiale va apasa mai mult, iar daca sint de 3 cm va apasa fara modificari. Iata ca principiul feed back implica succesiunea: actiune-eroare-reusita.

    In existenta concreta, insa, apar si altfel de situatii in care rezolvarea nu se mai poate baza pe principiul feed back. Daca cineva isi propune sa sara peste un sant foarte adinc, dar nu foarte lat, aplicind principiul feed back risca (66%) sa nu mai aiba posibilitatea corectarii. Solutia este logica: inainte de a actiona, persoana se va informa cu privire la latimea santului, la starea terenului din jur, la incaltamintea purtata (cu mai mare sau mai mica aderenta la teren), va face apel la memorie (a mai sarit in trecut, chiar daca nu un sant) etc. Culegerea acestor informatii inseamna cunoastere; daca ea a fost corecta si completa, actiunea va fi o reusita sigura. Succesiunea de principiu in acest caz a fost: cunoastere-actiune-reusita; acesta este principiul feed before (se intilneste si la animale, nu numai la fiinta rationala).

    In literatura de specialitate se afirma existenta sistemulu nervos central si a sistemului nervos periferic, a sistemului nervos somatic si vegetativ, a sistemului nervos si a analizatorilor etc. Argumentele care se aduc in sprijinul unor asemenea divizari sint considerate, de cele mai multe ori,  de ordin didactic, argumente in care noi nu numai ca nu credem, ci le consideram chiar potrivnice intelegerii corecte a sistemului integrator..Adevarul este ca exista doar sistem nervos, unic si indivizibil! In afara oricarei tentative de divizare, afirmam ca acest sistem unitar realizeaza integrarea utilizind doua niveluri de decizie: unul elementar si unul supraelementar, unitatea lor fiind subliniata, printre altele, de faptul ca cel dintii este parte integranta din cel de al doilea si de realitatea ca ambele niveluri opereaza in slujba integrarii in baza aceluiasi mecanism - actul reflex. Sa ne explicam printr-un exemplu. Cind vezica urinara se incarca cu urina in cantitate suficienta pentru ca pe peretii ei sa se exercite o presiune hidrostatica semnificativa, receptorii (dendrite libere, ca mecanoreceptori) de la acest nivel informeaza centrii proximi  din maduva lombo-sacrata (primul nivel de decizie) si acestia vor da comenzi de golire a rezervorului, independent de situatia in care se afla subiectul: pe strada, in camera, imbracat etc. Asemenea comenzi sint nu numai explicabile, ci si corecte din perspectiva primului nivel de decizie: maduva spinarii. Antropomorfic vorbind: de unde sa stie maduva ca individul se afla intr-o circumstanta adecvata sau neadecvata actului fiziologic al mictiunii? Maduva nu primeste informatii de la receptorul vizual. Iata de ce se impune in mod imperios necesitatea unui al doilea nivel de decizie (scoarta cerebrala), mai competent in asemenea situatii nu pentru ca este format din neuroni mai grozavi decit maduva, ci pentru simplul motiv ca acesta, spre deosebire de cel dintii, primeste informatii (prin intermediul centrilor de prima decizie) de la toate cimpurile receptoare, fara exceptie, inclusiv de la peretii vezicii urinare si de la retina (contextual) si poate trimite comenzi corectoare la oricare efector din organism. Incit, cel de al doilea nivel de decizie va interveni, prin comenzi corectoare, reglementind situatia: satisfacerea necesitatii fiziologice la momentul si in conditiile corespunzatoare. Precizam ca sistemul nervos, axial sau scalariform (nevertebrate), opereaza tot prin interventia a doua niveluri de decizie, chiar daca nu exista inca scoarta cerebrala, cel de al doilea fiind reprezentat de ganglionii cerebroizi (la nevertebrate) sau de talamus (la vertebratele inferioare, pina la batracieni, de la care incepe dezvoltarea cortexului cerebral).