Острая и хроническая срессорная патология с позиций
advertisement
• Обобщены результаты многолетних исследований на выборках общей численностью более 1000 человек, подтвержденных материалами 14 патентов на изобретения и 2 открытиями (№ 285 от 2.06.2005., № 301 от 7.02.2006) • детерминизм - четкие причинноследственные отношения • стохастические, вероятностные отношения - в биологии и медицине, в физике - квантовая механика • хаос – во всех системах • В системе «определенность – неопределенность» детерминизм и хаос занимают крайние позиции, между ними – концептуальный мост • Детерминизм справедлив лишь в контексте определенных договоренностей • Хаос – постоянен (броуновское движение молекул и пр.) • Хаотическая динамика биологических систем из-за обилия дублирующих механизмов и обратных регуляторных связей в организме становится стохастической (имеющей тот или иной разброс показателей вокруг средних значений) • На коротких интервалах времени для конкретного организма при описании его изменений можно использовать и детерминистский подход • В биологических системах возможен переход от детерминизма к стохастичности и к хаотичности. Простые детерминированные системы с малым числом компонент могут порождать случайное поведение, которое нельзя предсказать, сколько бы информации не собиралось. Такую случайность стали называть хаосом. И в этом смысле хаос детерминирован • Сам хаос может формировать порядок. Броуновское движение молекул суммируется в стохастическую упорядоченность органов и тканей, а затем в детерминизм функционирования органов и систем • Взаимодействие между хаосом, детерминизмом и стохастикой обусловили развитие синергетики, как науки • Синергетика – (от греческого synergetikos, – совместный, согласованно действующий). Это наука, изучающая связи между элементами структуры (подсистемами), которые образуются в открытых системах (биологических, физико-химических и др.) благодаря интенсивному обмену веществом и энергией с окружающей средой в неравновесных условиях • В таких системах наблюдается согласованное поведение подсистем, с нарастанием ее упорядоченности – уменьшением энтропии (наступлением самоорганизации). В основе синергетики лежат термодинамика неравновесных процессов, теория случайных процессов, теория нелинейных колебаний и волн и др. • Предложенный Г. Хакеном термин синергетика заостряет внимание на согласованности взаимодействия частей при образовании структуры, как единого целого. Синергетика как наука изучает процессы самоорганизации, возникновения, поддержания устойчивости и распада структур самой различной природы. Исследования в этой области ведутся силами и средствами различных наук, имеющих уже сложившуюся терминологию и особые методы • В синергетике структура – это состояние, возникающее в результате согласованного поведения большого числа частиц. • И. Пригожин ввел специальное понятие диссипативная структура. В открытых системах, обменивающихся с окружающей средой потоками вещества или энергии, однородное состояние равновесия может терять устойчивость и необратимо переходить в неоднородное стационарное состояние, устойчивое относительно малых возмущений. Такие стационарные состояния получили название диссипативных структур • Диссипация ассоциируется с понятием рассеяния различных видов энергии, затухания движений, с потерей информации. Но в открытых системах диссипация служит источником образования структур: временных, пространственных и пространственновременных (автоволн). Именно в них и осуществляются кооперативные явления. При образовании диссипативных структур важна роль коллективных, совместных действий • Термодинамика неравновесных (открытых, обменивающихся энергией с окружающей средой) систем, к которым относятся биологические динамические системы, обусловила появление теории хаоса и синергетики с понятиями параметров порядка и русел, джокеров и аттракторов. В фазовом пространстве лежат многие переменные, которыми описывается наша реальность • Фазовое пространство – это абстрактное пространство, в котором координатами служат компоненты состояния, степени свободы системы. В биологии и медицине такие системы обозначаются, как биологические динамические системы. Они могут развиваться как в непрерывном, так и в дискретном времени. В первом случае – это называется потоком, во втором – отображением • Функционирование систем человеческого организма в течение жизни описывается потоком, а существование человека (рождение, смерть) – отображением. • Биологические динамические системы (БДС), к которым относятся все функциональные системы, имеют компартментно-кластерную организацию. Простое схематическое и функциональное описание БДС мало информативно и требует математических подходов, которые бы количественно могли описывать динамику БДС на различных уровнях организации • Молекула ДНК - кластер, состоящий из субъединиц (компартментов). • Клетка – то же кластер, содержащий компартменты в своей мембране и внутри клетки (органоиды) • Органы - кластеры, содержащие приблизительно одинаковые компартменты - клетки • Организм – кластер с иерархически организованными компартментами органами • Термины «кластер» и «компартмент» приводят к некоторому общему подходу в изучении сложно организованных биосистем – кластерной теории БДС. В ней реализуется базовый принцип синергетики – не имеют значения свойства и структура отдельных элементов, образующих компартмент (или даже кластер), т.к. важна функция такого объединения и конечный результат • Суммарное выражение развития системы заключается в определении – эволюция. Эволюция во времени в замкнутых, изолированных системах реализуется в равновесном состоянии, которому присуще максимальное значение энтропии, хаотичности. В открытых системах эволюционные процессы идут по двум путям: либо происходит временная эволюция к неравновесному состоянию, либо она осуществляется через некоторую последовательность неравновесных состояний открытой системы из-за изменения управляющих параметров. • Вектор эволюции может быть направлен либо на самоорганизацию, либо на деградацию • Процессы самоорганизации включаются в понятие – здоровье, а деградации – в понятие болезни • Необходимы количественные критерии некоторой «нормы хаотичности» и степеней отклонения от нее под влиянием внешних и внутренних факторов • Все отклонения от нормы хаотичности можно условно считать болезнью. Приведение внешними управляющими воздействиями (лечением) открытой системы к норме хаотичности и есть процесс самоорганизации системы. Этот процесс может быть описан динамикой поведения вектора состояния организма человека в многомерном фазовом пространстве состояний • Любая динамическая система состоит из понятий состояния (существенной информации о системе) и динамики (правила, описывающего эволюцию системы во времени). Эволюция системы наблюдается в пространстве состояний, или в фазовом пространстве • В фазовом пространстве есть области, в которых для понимания и предсказания происходящего можно ограничиться несколькими параметрами, адекватно отражающими множество переменных во всем фазовом пространстве. Если ограничиться этими несколькими переменными, тогда с определенной точностью можно предсказывать поведение всей системы. Такие области – подпространства, назвали руслами • В синергетике переменные, которые характеризуют русла, называются параметрами порядка • В реальной жизни русла (пока не известно, по каким причинам) – кончаются. Число переменных, определяющих функционирование системы (а для русел характерны медленные переменные) нарастает, резко ограничиваются возможности прогноза, наступают резкие изменения • В фазовом пространстве многих объектов, систем – такие места называются (в терминах синергетики) областями джокеров, когда любой случайный фактор, как игровой элемент, оказывается решающим и влияет на судьбу системы, или даже может перевести всю систему скачкообразно в другую область фазового пространства. В этих областях определяющими становятся быстрые переменные. Правила, которые описывают такой скачок, называются джокером • В карточной игре джокер – карта, которой по желанию играющего присваивается значение любой карты. Это увеличивает неопределенность и число возможных вариантов игры. Применительно к медицине – при лечении человека области вдали от джокеров доступны терапевтическим воздействиям, а в области джокера – эффективны только хирургические и реанимационные манипуляции • Самый простой тип аттрактора – неподвижная точка (при движении маятника, например), более сложный – предельный цикл (в форме замкнутой петли, например, биение сердца), аттрактор в форме тора соответствует сложному, квазипериодическому движению. Это предсказуемые аттракторы • Существуют также хаотические (странные) аттракторы, действующие как насос, подкачивающий микроскопические флуктуации в макроскопическое их проявление. Здесь никакой предсказуемости нет. Неопределенность начального измерения покрывает весь аттрактор и делает невозможным предсказания. Однако имеется методика воссоздания, реконструкции фазового пространства, позволяющая искать эти хаотические (странные) аттракторы • Системный анализ подразумевает выделение отдельных качеств и свойств изучаемого объекта. Но для принятия управляющего решения необходимо целостное, системное представление об этом объекте. Человек не в состоянии использовать для этого множество переменных, которые в зависимости от их набора, могут соответствовать различным руслам, в которых функционирует система. А при попадании системы в области джокеров непредсказуемость ее поведения обусловливает полную неопределенность возможного внешнего управления • Необходим системный синтез, который использует данные системного анализа для выделения небольшого числа параметров, определяющих вектор развития системы (русел), и взаимосвязи между этими параметрами. Процессы упрощения и выделения главного (методы осреднения в математике, многоуровневый синтез в программировании) уже применяются в науке. Синергетический подход позволяет выделять параметры порядка, русла, определять механизмы их перехода одно в другое, работать с джокерами • Системный синтез позволит определить, как происходит самоорганизация в пространстве возможностей, признаков и степеней свободы системы, как человек оперирует нечеткими множествами, определяя свое отношение к окружающему. Системный синтез обусловит также оптимальное построение баз знаний в целях самоорганизации этих знаний и навыков. • Медицина работает не со всем возможным m-мерным фазовым пространством, а с параметрами порядка, т.е. признаками xі (где і=1,2,…, κ). В этом случае вектор состояния организма человека находится в подпространстве состояний размерностью κ«m, в котором определяются как аттракторы нормы (саногенеза), так и аттракторы патологии (патогенеза) • Древняя восточная медицина тысячелетиями использовала принципы системного анализа и синтеза на практике. Ее практические успехи в диагностике и лечении с позиции европейской медицины были трудно объяснимыми и зачастую отвергались, как «не научные». Однако, постепенное «прорастание» друг в друга условно разных «медицин», было неизбежным • Нельзя противопоставлять европейскую и восточную медицину. Это две ветви общего пути познания человека. Разветвление было обусловлено историческими причинами • «Европейские» корни гомеопатии можно наблюдать в принципах «чжень-цзю-терапии», когда малодозовое раздражение биологически активных точек по принципу «подобия» вызывает существенные реакции со стороны организма. И это все находится в рамках современной науки, доказавшей управляющий характер малоинтенсивных электромагнитных воздействий • Нашими исследованиями установлено существование синергично работающих систем, управляющих организмом человека. Кроме известной со времен Г. Селье гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковой системы, установлена роль ее антагониста – гипоталамогипофизарно-репродуктивной системы. Доказана их синергичная работа. Нашла подтверждение фазатонная теория мозга, базирующаяся на взаимодействиях ГАМК и допамина. Установлено также их синергичное взаимодействие. ФАЗАТОННАЯ СИСТЕМА (ГАМК – допаминергическая) ГИПОТАЛАМОГИПОФИЗАРНОНАДПОЧЕЧНИКОВАЯ СИСТЕМА ГИПОТАЛАМОГИПОФИЗАРНОРЕПРОДУКТИВНАЯ СИСТЕМА Г И П О Т А Л А М О Г И П О Ф И З А Р Н О Н А Д П О Ч Е Ч Н И К О В А Я ФАЗАТОН МОЗГА допамин Фазический моторно-вегетативный системокомплекс Тонический моторно-вегетативный системокомплекс ГАМК Нейромоторный системокомплекс Программы адаптации Кататоксические Синтоксические Вегетативная нервная система Симпатический отдел (катехоламины) Парасимпатический отдел (ацетилхолин) Эндокринная система Соматолиберин, гормон роста, меланотонин, АКТГ, кортизол, глюкагон, эндотелин, тироксин, трайодтиронин, инсулин, эстрогены, кортиколиберин тестостерон, прогестерон Система гемокоагуляции Свертывающая система, тромбоксан А2 Противосвертывающая система, антитромбин III Иммунная система Механизмы иммуносупрессии, СD3+, СD20+, Иммуноактивирующие механизмы, СD8+ СD16+ Окислительные процессы Оксидантная система Антиоксидантная система Г И П О Т А Л А М О Г И П О Ф И З А Р Н О Р Е П Р О Д У К Т И В Н А Я Г И П О Т А Л А М О Г И П О Ф И З А Р Н О Н А Д П О Ч Е Ч Н И К О В А Я ФАЗАТОН МОЗГА допамин Фазический моторно-вегетативный системокомплекс Тонический моторно-вегетативный системокомплекс ГАМК Нейромоторный системокомплекс Программы адаптации Кататоксические Синтоксические Ферменты, пептиды, цитокины, медиаторы, аминокислоты, липопротеиды и пр. Ангиотензин II, эритропоэтин, ПОЛ, ЛПНП, ЛПОНП, ИЛ-1, 4, 6, 10, лейкотриен В2, простагландины F2, Д2, Н2, ЛДГ, КФК, дофамин, сурфактант, 2-макроглобулин, 1-антитрипсин, эндотелин, ФНО- (фактор некроза опухоли), плацентарный -микроглобулин Оксид азота, вещество Р, вазоактивный интенстинальный пептид, серотонин, простагландин Е1 и Е2, простациклин, предсердный натрийуретический пептид, интерферон, ИЛ-2, 12, ГАМК, глицин, энкефалины, -эндорфин, нейропептиды, HSP-70 (белок теплового шока), 2-микроглобулин фертильности, трофобластический гликопротеин, хорионический гонадотропин человека, плацентарный лактоген человека Форменные элементы крови, клетки Остеокласты, нейтрофильные лейкоциты, Т-хелпер 2 клетки Остеобласты, эозинофилы, Т-хелпер 1 клетки, лимфоциты, моноциты, палочкоядерные нейтрофилы Микроэлементы Натрий, железо, медь, кальций Калий, магний, цинк, селен Г И П О Т А Л А М О Г И П О Ф И З А Р Н О Р Е П Р О Д У К Т И В Н А Я • Показано, что острый стресс способен вызвать вначале активацию кататоксических механизмов (или фазическую активность). При этом активизируется гипоталамо-гипофизарнонадпочечниковая система. В случае превышения интенсивности стрессорного агента защитных возможностей организма вектор состояния человека переходит скачкообразно к мортальному аттрактору. Наступает гибель организма • Другой вариант – скачкообразный переход к активации синтоксических программ адаптации, позволяющих сосуществовать в рамках нового русла стрессорным агентам и организму человека. При этом активизируется гипоталамо-гипофизарнорепродуктивная система. Именно поэтому и возможна хроническая стрессорная патология • Возможности синтоксических программ адаптации и контролируемой ими системы ограничены. При их истощении возможно повторная активация кататоксических программ адаптации, но с большей вероятностью гибели организма • С позиций синергетики эти вариации лежат в области джокеров, поэтому их предсказуемость крайне низкая. В то же время целенаправленное применение синтоксинов способно перевести организм человека в новое русло, с большей предсказуемостью течения и лечения последствий стресса • Несмотря на определенный консерватизм клинической медицины, необходимо развитие синергетики применительно к решению медико-биологических проблем, для чего важно общее понимание терминологии синергетики. Имеется реальная возможность адаптировать накопленный опыт (математический аппарат теории хаоса и синергетики) к потребностям клинической медицины, в том числе для предупреждения ситуаций острого и хронического стресса доступными методами воздействия на фазатонную систему мозга, гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую и гипоталамо-гипофизарнорепродуктивную системы • Нелинейные системы – колебательные системы, свойства которых зависят от происходящих в них процессах и описываются нелинейными уравнениями • Нелинейные системы механические (в них модуль упругости тел зависит от деформации или коэффициента трения, от относительной скорости тел – скорости скольжения). Системы электрические , в которых диэлектрическая проницаемость зависит от напряженности электрического поля и пр. • В механических системах – нелинейность связей между напряжениями и деформациями (нарушение закона Гука). В электрических – между электрическими зарядами и напряженностью создаваемого поля (нарушение закона Ома), между силой тока и напряженностью создаваемого им магнитного поля (магнитная индукция) • Все физические системы – нелинейные. Нелинейность обусловливает генерирование незатухающих колебаний, возможность преобразования колебаний – выпрямление, модуляцию, умножение частоты 37 Спасибо за внимание
