Живая система для поддержания жизнедеятельности нуждается в обмене веществ и энергии, что неизбежно связывает ее с окружающей средой. Единство и противоположность двух сторон обмена веществ в живом составляют основу уравновешенности — гомеостаза, а следовательно, жизнеспособности любого организма.
В 30-е годы широкое развитие в трудах американского физиолога У. Кеннона, одного из основателей теории гомеостаза, получили представления о потребности как детерминирующем факторе, определяющем деятельность организма. Потребность присуща животному миру на всех уровнях его развития. Так, различные представители жгутиковых четко реагируют на изменение внутреннего обмена веществ (метаболизма) повышением активности специального жгутикового аппарата. Эта реакция ослабляется или прекращается при удовлетворении возникшей потребности. Однако сам механизм активации одноклеточных при рассогласовании параметров, определяющих гомеостаз, и дезактивации при их согласовании в результате ассимиляции недостающих веществ остается неясным. Во всяком случае он локализован в клетке и, возможно, сводится просто к восстановлению уравновешенного состояния организма-клетки. Гораздо сложнее, очевидно, восстановление гомеостаза в многоклеточном и тем более многосистемном организме. Здесь он уже требует специальных аппаратов регуляции.
В роли акцептора потребности в сложном организме выступает нервная система. Она воспринимает и состояние удовлетворения потребности. Это состояние, а в дальнейшем и механизм его оценки, сформулированы в виде принципа подкрепления. Этот термин был введен основоположником бихевиоризма Е. Торндайком. Смысл его в настоящее время сводится к частичному или полному удовлетворению мотивации, возникающей на основе потребности. Таким образом, появление нервной системы в ходе развития мира животных можно рассматривать как реализацию необходимости в аппаратах отражения состояния организма и окружающей среды, оценки текущих потребностей организма и уровня их удовлетворения — подкрепления, а также в аппаратах управления поведением организма во внешней среде в соответствии с потребностями и их удовлетворением. Так единство и противоречие двух сторон обмена веществ — расхода и потребления, или диссимиляции и ассимиляции, — были «перемещены» в нервную систему и стали основой нервной деятельности.
В сложном организме в ходе метаболизма параллельно развивается много потребностей разной степени срочности и актуальности. И хотя в нем одновременно может осуществляться ряд функций, его главная деятельность как целого направлена на ассимиляцию, потребление пищи или на обеспечение других материальных (физиологических) потребностей, которые реализуются в его поведении. Оно состоит из последовательных действий по отношению к факторам внешней среды, в конечном итоге приводящих к удовлетворению этих потребностей. Множественность потребностей и одноканальность поведения обусловливают объективную необходимость интеграции внутреннего состояния, на основе которой выделяется и доминирует наиболее срочная и актуальная потребность; она в первую очередь и обеспечивается поведением организма как целостности. Эта объективная необходимость и привела к развитию интегральной функции нервной системы.
Принцип интегративности нервной деятельности был разработан физиологами на основе изучения рефлекторных движений и связан с именами выдающегося отечественного физиолога Н. Е. Введенского (1897 г.) и основателя кембриджской школы физиологов Ч. Шеррингтона (1906 г.). В дальнейшем он получил широкое развитие в учении А. А. Ухтомского о доминанте и многочисленных работах советских и зарубежных нейрофизиологов. В настоящее время он является одним из краеугольных камней физиологии мозга. Таким образом, наиболее фундаментальные функции животного организма — обмен веществ (метаболизм) и его регуляция, т. е. оптимальная организация лежащих в его основе многочисленных процессов, — на уровне достаточно сложно организованных животных получили нервное обеспечение. Это обеспечение наиболее важных функций центральным нервным контролем стало возможным благодаря возникновению на основе естественного отбора центральной нервной системы, которая отражала и интегрировала потребности организма и ситуации во внешнем мире, оценивала степень удовлетворения потребностей и на этой основе контролировала целостное поведение животного. Поэтому три основных свойства центральной нервной системы — потребность, подкрепление, интеграцию — можно рассматривать в качестве основополагающих в ее деятельности, так как они обеспечили прогрессивное развитие животных с централизованным нервным аппаратом.