Системная медицина (путь от проблем к решению)

Л.А. Бибикова, С.В. Ярилов. - СПб.: НИИХ СПбГУ, 2000. - 154с. ISBN 5-7997-0252-2.

ГЛАВА 1. СИСТЕМНАЯ НЕЙРОГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ- СУТЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЙРОГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ У ЗДОРОВЫХ ЛИЦ
ГЛАВА 4. НЕЙРОГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ПРИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЯХ
ГЛАВА 5. МЕХАНИЗМ БИМОДАЛЬНОГО ДОМИНИРОВАНИЯ В РАБОТЕ СИСТЕМНОЙ ГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ
ГЛАВА 6. СТРУКТУРА НЕЙРОГОРМОНАЛЬНОЙ РЕГУЛЯЦИИ И ОСОБЕННОСТИ ЕЕ ФУНКИЦИИ
ГЛАВА 7. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ НЕКОТОРЫХ ВАЖНЕЙШИХ ПРОБЛЕМ СОВРЕМЕННОЙ МЕДИЦИНЫ

Главная тема данной монографии - оценка перспективы дальнейших путей развития современноймедицины и родственных ей наук, изучающих человека с разных точек зрения.

Нам представляется, что нынешний исторический этап развития медицины можетбыть назван лечебным, т.к. ориентирован в основном на диагностику и курациютех или иных повреждений в организме. Значительный технологический прогресс наэтом пути принципиально не меняет сути многовекового опыта, накопленного врачебнойпрактикой. Профилактическое направление не было раньше и не является до сей порыглавной идеей медицины. И не потому, что этого никто не хотел (деклараций на этотсчет хватало всегда), а из-за отсутствия иной методологии, и соответственно, иногоинструментария, позволяющего заглянуть "за кулисы" патологического прогресса.Название книги возникло не случайно, а как отражение потребности осмыслить и повозможности обобщить опыт современной медицинской науки и практики с широкихмировоззренческих позиций. Нелегко представить себе вещь более мучительную,чем нынешнее общение биологов, физиологов, врачей, биофизиков друг с другом,хотя предмет их интереса вроде бы один и тот же, а отличны лишь точки зренияна него. Трудность кроется, как представляется, в отсутствии единого языка,иначе говоря, целостного представления о предмете совместного интереса, чтоявляется первой и самой серьезной из нерешенных проблем системного уровня.К сожалению, междисциплинарная раздробленность медицинских наук факт лежащий на поверхностии сомнений не вызывающий.

Интересны исторические корни этого явления. Ведь в древности, когда мир представлялсячеловеку целостным, несмотря на видимое разнообразие, и взаимосвязанным вопреки кажущейсяраздробленности, проблема сопряжения естественнонаучных представлений о живом не могла дажевозникнуть. Но с развитием отдельных наук, по мере накопления знаний, такой подход былотброшен как несостоятельный и не оправдывающий себя при практическом применении.О причинах этого интересно пишет Л. Гумилев. "В 18-19 веках благодаря дифференциациинаук было накоплено огромное количество сведений, к началу 20 века ставшее необозримым.Образно говоря, могучая река Науки была пущена в ирригационные арыки. Животворная влагаоросила широкую территорию, но озеро ранее ею питаемое, т.е. целостное миросозерцание,высохло", - и далее автор пишет, "узкая специализация полезна лишь как средствонакопления знаний: дифференциация дисциплин была этапом, необходимым и неизбежным, которыйстанет губительным, если затянется надолго. Накопление же любых сведений без систематизацииих на предмет широкого обобщения - занятие довольно бессмысленное". В связи с этимвозникает закономерный вопрос, а так ли уж ложны были принципы древней науки? Может быть,несостоятельность ее заключалась не в постулатах, а в неумелом их применении.

Сегодняшняя медицинская практика неоспоримо подтверждает этот факт. Поэтому появление книги является попыткой поиска системных ориентиров для дальнейшего продуктивного развития биологических и медицинских представлений о человеке. К вопросам такого уровня могут быть отнесены - вопрос о причинах развития тех или иных патологических состояний (да и развития болезней вообще) и связанный с ним вопрос об их ранней диагностике и прогнозе развития осложнений. Подобная проблематика на сегодняшний день не имеет даже приблизительных выходов на решения по ряду важнейших нозологических форм. Поэтому практикующий врач вынужден часто прибегать к симптоматической терапии, которая заведомо не в состоянии решить проблему комплексно. Другой практический вопрос, требующий системного осмысления - согласование схем лечения, предлагаемых разными специалистами друг с другом и с конкретными особенностями индивида (пол, возраст, особенности психических реакций и многое другое). Еще один важнейший вопрос - эффективность применения того или иного препарата или нескольких лекарственных средств одновременно для конкретного больного вообще и в зависимости от дозы, способа и времени введения. Все перечисленные вопросы носят сугубо практический характер, и от их решения зависит выбор не только оптимальной врачебной тактики, а подчас и жизнь больного.

Хотя количество поставленных "системных" вопросов далеко не исчерпывается приведенным перечнем, очевиден вывод о том, что решение их требует принципиально единого подхода в рамках сущностной оценки живого.

Важно также отметить исключительную роль в решении этих злободневных проблем современных информационных технологий. Симптоматично, что их внедрение в практическую медицину происходит на рубеже веков и тысячелетий, когда наблюдается стремительное проникновение компьютеров во все сферы нашей жизни. Складывается впечатление, что современный технический инструментарий призван обеспечить не столько вспомогательную (как это происходит в медицине сегодня), сколько основную методическую роль в познавательном процессе, но уже на новом уровне восприятия привычных истин. Подтверждением этого является тот факт, что именно новая информационная технология, в рамках данной работы, дала возможность получить доказательства правильности классических физиологических представлений, сформулированных еще в начале века. И более того, позволила творчески их развить.

Представляется бесспорным, что в основе решения поставленных вопросов должна обязательно лежать оценка неспецифических процессов в сфере регуляции, ибо именно проблемы управления составляют основу системной организации. Такие решения сулят существенные преимущества, и самым главным из них будет возможность оценки скрытых динамических нарушений управления при формально соответствующих норме параметрах работы тех или иных функциональных систем. Это открывает возможность наблюдать и своевременно вмешиваться в процесс формирования патологических изменений задолго до их клинического оформления. В ряде выполненных в этом направлении работ отчасти успешными представляются те, где практически применена "теория функциональных систем" П.К. Анохина. Использование ключевой идеи этой теории - мультипараметрического анализа исследуемой функции для получения прогнозной информации об изменениях всей системы - в целом, оказалось плодотворным. Однако, при этом проявились и слабые места подобного подхода: множественность анализируемых параметров, громоздкость системы математической обработки и усреднения полученных данных, произвольный выбор параметров, описывающих исследуемую функцию, трудность обязательно одномоментного сбора всех данных и некоторые другие. Перечисленные затруднения делают внедрение данной методологии трудновыполнимой задачей, хотя и не умоляют позитивной направленности самого подхода. Главной слабостью этого направления исследований является акцент на структурные связи, а не на процесс взаимодействия отдельных элементов системы. Очевидно, что фактором, интегрирующим системность и процессуальность, является время. Следовательно, целесообразен поиск такого подхода, при котором в центре анализа находится динамика временной составляющей системной регуляции.

Если попытаться коротко охарактеризовать новизну предлагаемых подходов, то следует выделить несколько важнейших моментов.

В работе исследованы специфические особенности формирования биоэлектрических сигналов в организме человека и показано, что основные процессы обмена информацией могут быть смоделированы функционально-структурными схемами аналогово-цифровых приемно-передающих устройств.

Разработана радиофизическая модель обработки биоэлектрических сигналов в нейронных сетях и принципиально новый метод нейродинамического кодирования для анализа биоэлекртических сигналов.

Проведенное клиническое исследование, с использованием созданного ПАК "Омега", впервые на практике доказало возможность построения работающей модели многоуровневой системной нейрогормональной регуляции.

Реализованная в "Омеге" новая информационная технология анализа биоэлектрических сигналов различной природы впервые позволила практически подтвердить бимодальный (фрактальный) характер процессов системной регуляции как основополагающий принцип организации и системного управления. Подобная модель функционирования организма наглядно проиллюстрировала принципы эволюционного становления и регрессирования (при патологических процессах и старении) механизма нейрогормональной регуляции в полном соответствии с существующими теоретическими и практическими представлениями.

Впервые, на различных клинических примерах, практически продемонстрирована неспецифическая в своей основе природа патологических процессов и принципиально возможные варианты их развития.

Хотелось бы искренне надеяться на то, что книга послужит важным импульсом для поиска новых путей к решению накопившихся сложнейших проблем современной медицинской теории и практики. Представляется, что в настоящий момент для такого прорыва сложились весьма благоприятные предпосылки. Ведь вопросы стоящие перед наукой сегодня на самом деле способствуют поиску забытых, но давно проторенных путей. Исключительная роль в этом деле принадлежит трудам великих петербургских физиологов Н.Е. Введенского и А.А. Ухтомского, чьи работы начала века прошедшего, безусловно, будут востребованы и в веке будущем. Хотелось бы, в заключение, привести слова А.А Ухтомского сказанные им в 1928 году: "Предмет физиологического и медицинского исследований, в конце концов, один - динамика живого организма в его целом, и уже это одно заставляет ожидать с нетерпением того времени, когда наши обособленные учения придут к взаимному соглашению и войдут в единую обобщенную систему понятий, способную предвидеть и охватить все разногласия как свои частные случаи".

Глава 1 СИСТЕМНАЯ НЕЙРОГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ СУТЬ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОГО



Обозначенная проблема поиска ориентиров для оценки динамических изменений в организме не нова и является проблемой возможно даже более философской, нежели медицинской. Представляется бесспорным, что выход из этой ситуации может быть найден только через системный подход, ибо по меткому выражению Гегеля "организм - не мозаика частей, а нерасторжимое единство". Основоположник биокибернетики Л. Берталанфи (1973) сформулировал суть системы как комплекса элементов, находящихся во взаимодействии. По его мнению, привычными элементами информации являются не отдельные факты, а связь между ними. Другие авторы считают, что система это вообще любая сущность, концептуальная или физическая, которая состоит из взаимосвязанных частей. Число определений можно и умножить, ибо со сходных позиций суть системы определяют Н. Винер (1983), У. Росс Эшби (1959) и другие специалисты. Когда говорят о системе, то при этом имеют в виду прежде всего ее главное свойство - целостность, то есть качество принципиально не выводимое из свойств составляющих целое частей.

Однако, задолго до того, как стали возникать чисто системологические концепции и создаваться общая теория систем, принцип целостности в отечественной науке исповедовали выдающиеся русские физиологи: И.М. Сеченов (1952), А.А. Ухтомский (1951), И.П. Павлов (1951), Л.А. Орбели (1961), И.И. Шмальгаузен (1982). Он не требует сколько-нибудь подробного обоснования, поскольку функциональное значение любой из систем организма не может быть глубоко понято в отрыве от целого. Речь идет о признании основополагающей значимости принципов самоорганизации многоуровневых построений в становлении эволюционных отношений, и в первую очередь системы регуляции.

Практически такой подход означает признание приоритета принципа целостности над принципом целого. Если в первом случае мы видим систему многомерных связей, поддерживающих единство и определяющих его динамическое развитие, то во втором случае - только совокупность отдельных элементов, связанных простейшими каузальными связями. В этом смысле человек, будучи неделимым объектом познания и практики, как бы отстраняется от области интересов и биологов, и врачей, и психологов, так как методологические подходы этих специалистов не дают возможности интегрировать знания о человеке, хотя постоянно декларируют подобный подход.

Живой организм, как сложная самоорганизующаяся и открытая система, обладает фундаментальной способностью реагировать на изменяющиеся условия среды. Это свойство получило название реактивности, и при этом большинство авторов говорят о реакции на внешние раздражители, хотя более логичной представляется точка зрения о реакции, как на внешние, так и на внутренние раздражители.

Интегральная реактивность человека, искусственно разделяемая на физиологическую и патологическую (специфическую и неспецифическую), обеспечивается единым комплексом гомеостатических механизмов, связанных системообразующим фактором, роль которого играет ЦНС. Нервная система в ходе эволюции монополизировала функции посредника между организмом и граничащими с ним пространствами и, в целом, является носителем реактивных свойств целостного организма. Однако необходимо учесть, что она включает и подчиняет себе филогенетически более древнюю гуморальную регуляцию. И все же, в целом, реактивность организма это, прежде всего реактивность наиболее быстрой ее части - нервной системы. Таким образом, становится очевидной роль нейрогуморальной регуляции как "несущей" конструкции всей системы реагирования, которая обеспечивает не только "вегетатику", но и высшую психическую деятельность.

Немаловажную роль в представлении сути принципа реактивности играют законы гомеостаза. Механизмы поддержания постоянства внутренней среды изучены достаточно глубоко и могут служить иллюстрацией диалектического единства противоположностей - постоянства и изменчивости. Однако, в классической физиологии существует представление о метаболическом цикле или цикле возбуждения, как о замкнутом на себя кольце. Анаболическая фаза, следующая за катаболической, возвращает систему в исходное состояние. Это типичный пример функциональной симметрии, абсолютно нереальной в живой системе, так как исключает возможность роста и развития организма за счет "расширенного воспроизводства" энергии. Избыточность анаболической фазы детально изучалась в условиях постоянной двигательной активности И.А. Аршавским (1980-82), на клеточном уровне М.Н. Кондрашовой (1970), и в общетеоретическом плане В.М. Дильманом (1987). В результате В.М. Дильманом (1987) было сформулировано положение о законе отклонения гомеостаза: если стабильность - условие свободной жизни организма, то непременным условием развития является прогнозируемое нарушение стабильности. Соответственно, наряду с законом постоянства внутренней среды, существует закон отклонения гомеостаза. Таким образом, закон отклонения гомеостаза свидетельствует о фундаментальном свойстве живого обеспечивать рост и развитие организма. Такая постановка вопроса позволяет иначе посмотреть на проблему: структура впереди функции или наоборот, как писал А.А. Ухтомский (1962), "детерминирующая роль динамики - в определении статики".

Системность и процессуальность

Данные многолетних исследований, проводимых И.А. Аршавским (1980-82), позволяют воочию увидеть реальную роль функции в создании структуры благодаря индуцируемой ею избыточности анаболизма. При этом речь идет о двух видах анаболизма: традиционном, выражающемся в образовании живой цитоплазменной массы и проявляющемся в процессах роста, и нетрадиционном, выражающемся в избыточном образовании свободной или структурной (по Бауэру) энергии за счет обратимой деформации в процессе двигательной активности (для нервных клеток за счет обратимой деполяризации мембраны). То есть, специфическая для той или иной клетки функция, осуществляется не за счет энергии расщепляющегося АТФ, тратящейся на создание или поддержание исходной структуры, а за счет энергии, освобождающейся в процессе ее активности. Оба вида метаболизма протекают сопряженно и одновременно, но в фазе роста организма преобладает первая форма, а во взрослом (стационарном) состоянии вторая форма. В эксперименте периодическое блокирование двигательной активности в анте - и раннем постнатальном периоде приводило к резкой задержке или полной остановке процессов роста. Из этого был сделан вывод о том, что питательные вещества являются лишь условием, а не детерминирующим фактором роста и развития. Таким образом, в избыточности анаболизма следует видеть истинное проявление неравновесности. Ведь если компоненты, входящие в состав организма, гомогенны и гомохромны по своим характеристикам, не было бы потребности в создании регулирующего аппарата.

Другой фундаментальной чертой живых образований, наряду с неравновесностью, является нелинейный характер колебательных процессов, ими осуществляемых, выражаемый фрактальностью функций.

Последнее обстоятельство определяет роль гомеостатических констант как неких центров, относительно которых колеблются целесообразные реакции противоположные по знаку (синтез-распад, возбуждение-торможение и т. д.). Именно широта интервалов, в пределах которых адаптивные реакции имеют возможность неминуемо достичь своего оптимального уровня, свидетельствуют о высокой приспособляемости и высокой надежности биологической системы. Иными словами неуязвимость живой системы зависит от ее функциональной гибкости, которая обеспечивается антагонистической регуляцией функций.

Важнейшим выражением нелинейности является асимметричный характер лежащих в основе колебательных процессов двух антагонистических тенденций, которые и обеспечивают поступательность волновых процессов. Организм в целом рассматривается как система взаимодействующих друг с другом и со средой нелинейных биоосциляторов, источником энергии которых являются процессы метаболизма. Следовательно, асимметричный характер течения метаболических циклов обеспечивает избыточность анаболизма и поддержание нелинейных колебательных процессов.С этой точки зрения, ключевым в прогнозе развития изменений системы, опирающейся на механизм нейрогормональной регуляции, будет оценка энергетической "гармонии" в соотношении двух форм метаболизма для двух "компонентов" регуляции (нервного и гормонального). Постепенное возрастание дисгармонии приводит к снижению "функциональной лабильности" по Н.Е. Введенскому (1934), то есть "скорости тех элементарных реакций, которыми сопровождается деятельность данного аппарата". И, как следствие, проявляется невозможность "усвоения ритма" по А.А. Ухтомскому (1951), то есть того "специального условия, с помощью которого сложная совокупность приборов могла бы осуществить хорошо слаженную во времени работу". Иначе говоря, осуществить перестройку своей активности в зависимости от влияний, создаваемых соответствующим ведущим звеном (детерминантой) в связи с организацией требующегося поведения.

Именно новым концептуальным подходам к проблемам взаимоотношенния человека со средой, реализованным в данной работе, посвящены публикации в области теории хаоса. В них объясняется биологическое значение фракталов в живых организмах как нелинейных неравновесных системах. Нелинейная гибкость, таким образом, выражает способность противостоять энтропии, крайняя степень которой - равновесие, как известно, необратимо. Однако, в этом процессе регуляторные вещества одних систем могут выделяться либо с избытком, либо с недостатком, что в определенных обстоятельствах может служить повреждающим фактором, особенно в местах наименьшего сопротивления.

Следующей координальной чертой живого являются особенности течения времени в нем. Мысль о том, что мир, в котором мы живем, не представляет собой абсолютного трехмерного пространства, а является единым четырехмерным пространством - временем, нашла свое отражение в учении о хронотопе, созданном под влиянием идей Г. Минковского и А. Эйнштейна выдающимся русским физиологом А.А. Ухтомским (1951-62). На создание научной платформы этого учения оказала большое влияние физиологическая научная школа Петербургского университета. Концепция физиологического интервала, предусматривающая за временем значение самостоятельного фактора в формировании физиологического эффекта, ставила на повестку дня вопрос об истории системы, сроках и преемственности событий. Физиологическое время, то есть хронотоп, оценивался как скорость осуществления физиологических отправлений в единице массы (пространства) того или иного органа или клетки. При этом, в отличие от физического времени, которое более или менее постоянно, физиологическое напротив изменчиво. "В окружающей нас среде, и внутри нашего организма конкретные факты и зависимости даны нам как порядок и связи в пространстве и времени между событиями, то есть физиологическими интервалами Эта замечательная концепция интервала вовсе не абстрактный участок времени, это есть конкретный участок в хронотопе, определяющий среду в пространстве и времени. Это напоминает концепцию Эйнштейна, для которого наиболее общим и безотносительным атрибутом является интервал на мировой линии, характеризуемый во времени и пространстве" (Ухтомский А.А., 1951).

Таким образом, сутью пространственно-временных отношений в живой материи является иерархия интервалов: от малых, приуроченных к определенному периоду активности клетки, до интервала времени в доминанте, обеспечивающей как ее инерцию, так и высокую подвижность. При этом речь идет не только о кратковременных преобразованиях внутренней среды, но и более длительных, примером чего может служить открытие И.А. Аршавским (1980) гестационной доминанты, обеспечивающей нормальное антенатальное развитие организма на всем протяжении беременности.Все три принципа существования живого были сформулированы в начале нашего века А.А. Ухтомским (1951-62), и впервые связали воедино принцип системности и процессуальности. Следует заметить, что теория систем - начиная от общей и, заканчивая конкретно-научными системными построениями - ставит акцент на функциональной архитектуре, рассматривая лишь пути взаимодействия между отдельными элементами. Противоположный же подход предполагает процессуальные аспекты влияний отдельных частей системы друг на друга. Исходя из этого, следует особо обратить внимание на центральную проблему: соотношение нервной и гормональной регуляции, ибо в ней и скрыт ключ к пониманию сути процессов управления в живой системе.

Системность и структурность

Среди многих свойств целостного организма реактивность является одним из фундаментальных, а понятие "адаптация" с ним теснейшим образом связано. Адаптация как изменение органов и систем, которые приспосабливаются к продолжительным или повторяющимся действиям раздражителей - процесс сугубо индивидуальный. При этом присходит некая функциональная модификация, которая с биокибернетических позиций рассматривается как инвариантное преобразование всей совокупности внутренних информационных связей, приводящая к изменению способности реагировать.Исходя из этого правомерен вывод о том, что адаптация это процесс поиска оптимального функционального состояния, то есть реакция абсолютно качественная и чрезвычайно индивидуальная, отраженная во всем многообразии метаболических, регуляторных и функциональных проявлений. Дальнейшие рассуждения неизбежно приводят к необходимости интегральных оценок как в рамках физиологического, так и информационного подходов уже раздельно.

Так кибернетическая специфика самоорганизующихся систем характеризуется информационно-управляющими процессами, которые возможны лишь в кодовой форме. Код есть конкретный носитель информации и вместе с тем центральный фактор организации и управления. Специфическая связь данной информации с ее носителем в литературе получила название кодовой зависимости. Поскольку информация не существует вне своего носителя, она не существует и вне своего конкретного кода. А это значит, что доступ к информации лежит через расшифровку кода. В сложных системах (к каковым относится и человек) налицо иерархия кодовых зависимостей, выражающих их историю, как в филогенетическом, так и онтогенетическом планах. Это единство реализуется в процессе постоянной коммуникации между уровнями его самоорганизации: клеточным, органным, организменным. Задачей исследователя, таким образом, является прояснение смысла информации, содержащейся в данном коде, через установление соответствия между элементами его структуры и тем, что они означают для этой самоорганизующейся системы.


Физиологический подход наиболее последовательно реализован в теории доминанты Ухтомского (1950) Одной из главных сторон теории доминанты является соотношение возбуждения и торможения. Так при рассмотрении торможения, еще Н.Е. Введенским (1934) было отмечено, что это особый случай возбуждения, когда в результате суммирования слишком частых и сильных для данной ткани волн, возбуждение теряло свой обычный колебательный характер и превращалось в стойкий и неколеблющийся процесс парабиотического торможения. При оценке парабиоза А.А. Ухтомским (1950-62), отмечалось, что явление это, скорее всего, чисто патологическое и касается состояния центров мозга лишь в исключительно тяжелых случаях. Исходя из этого, вряд ли можно рассматривать парабиоз как результат сочетания только двух факторов: величины внешнего раздражения и лабильности самого центрального аппарата. Более справедливо применительно к доминирующей констелляции нервных центров рассматривать и третий фактор - влияние межцентральных отношений, который в данном случае может играть определяющую роль. Было показано, что по мере нарастания возбуждения в одном нервном центре, в котором есть тенденция к доминированию, торможение в других центрах наступает лишь тогда, когда возбуждение в первом центре достигает достаточной величины. Именно сопряженное торможение играет наиболее важную роль при формировании доминанты, и это торможение должно быть своевременным, то есть иметь координирующее значение для работы других органов и организма в целом, должно входить, по мнению А.А. Ухтомского, в "функциональный план" организма.

Касаясь нейрофизиологического субстрата доминирующей мотивации, большинство специалистов сходится на том, что ведущая роль принадлежит гипоталамическим центрам. Разрушение или функциональная блокада этих центров устраняют мотивационное возбуждение на всех уровнях ЦНС.Преимущественное структурное обеспечение доминирующих систем и торможение в развитии других - должны проявляться в процессе индивидуального развития не только на уровне мозга, но и на уровне исполнительных органов. В настоящее время, можно считать доказанным существование системообразующего механизма для всего мозга, который обеспечивает иерархию, согласование и сопряженность биологических структур и их функций

Консолидируя два подхода: биокибернетический и нейрофизиологический, можно отметить их близость в главном - оценке двуединства информации, как системообразующей величины, и ее материального носителя нейрогормональной структуры управления, в которой ведущая роль принадлежит наиболее реактивному звену - нервной системе. По существу речь идет о двух сторонах одного познавательного процесса: только в первом случае мы вынуждены искать физический смысл полученной информации, а во втором - саму информацию ориентируясь на свойства ее материального носителя. Таким образом, очевидно преимущество информационных технологий в плане соблюдения чистоты системного подхода. Однако также очевидна и невозможность отказа в толковании полученных результатов от существующих системных нейрофизиологических теорий.

Гормональное звено - неотъемлемая часть системной регуляцииКасаясь теоретических аспектов системной регуляции, была справедливо отмечена ключевая роль в ней нервной системы, как ее наиболее реактивной части. Однако, все перечисленные теории, формально признавая двуединый характер нейрогормонального механизма управления, тем не менее, акцент делают на подчиненность, и, следовательно, на вторичность гормонального фактора. Такая точка зрения вряд ли может быть признана справедливой.

  • Во-первых, учение об "общем адаптационном синдроме" Г. Селье (1936-87) и более поздняя "теория адаптационных реакций" Л.Х. Гаркави, Е.В. Квакиной и М.А. Уколовой (1990) доказывают безусловную значимость гормонального фактора в развитии адаптационных реакций при действии раздражителей разной силы.
  • Во-вторых, одно из основных положений эволюционной физиологии сформулированное Л.А. Орбели (1961) гласит, что при любом патологическом процессе наблюдается распад нормальных функциональных связей с деградацией функций в порядке обратном их эволюционному становлению. Применительно к механизму системной нейрогормональной регуляции это может означать выход на первый план при патологии именно древнего механизма управления.
  • В-третьих, как справедливо пишут эволюционные физиологи: А.Г. Гинецинский (1961) и Ю.В. Наточин (1984), все что мы знаем о фило- и онтогенетических изменениях регуляции экскреторных систем (особенно почек), дает основание утверждать, что эволюция их прогрессировала в направлении повышения влияния гормональных факторов регуляции. А если принять во внимание роль этих систем в поддержании основных гомеостатических параметров, то становится очевидной значимость гормонального компонента регуляции.
  • В-четвертых, закон нелинейной гибкости, который обусловлен фрактальностью функции (в данном случае нейрогормональной регуляции) предполагает равноправное, антагонистическое, регулирующее участие нервного и гормонального звеньев в процессе поддержания важнейших гомеостатических параметров.

Приведенные факты позволяют говорить о важности гормонального звена в системе управления и в первую очередь применительно к патологическим состояниям, то есть состояниям с нарушенной регуляторной основой. Поскольку речь идет о центральных механизмах управления, то очевидна необходимость выявления такой морфологической структуры, которая обеспечивала бы закономерность всех гормональных влияний изнутри. Выше уже говорилось о формировании доминирующих мотиваций под влиянием восходящей гипоталамо-ретикулярной импульсации. Кроме того, хорошо известно место гипоталамуса, как центра интеграции вегетативного отдела нервной системы и эндокринной системы - основных исполнительных звеньев, реализующих влияние ЦНС на внутреннюю среду организма. Таким образом, получается, что гипоталамус, в силу своей двоякой природы (нервной и эндокринной) является "мостом" между психической и физиологической функциями. А принимая во внимание прямое влияние гипоталамо-гипофизарной системы на железы внутренней секреции с одной стороны, и вегетативную их иннервацию с другой, что было показано в работах Г. Акмаева (1977-79), Л.М. Лепехиной (1980), Л.А. Бибиковой (1988), можно говорить и о двойном контроле их функционального состояния.Кроме того, известно, что голографический принцип возникновения доминирующей мотивации строится на основе первичных метаболических изменений в тканях организма, которые нервным и гуморальным путем приводят в возбуждение системные организации корково-подкорковых механизмов мотивационного возбуждения. Следовательно, как показали работы П.К. Анохина (1980) и К.М. Судакова (1987), любая вегетативная функция это голограмма, в которой видны все уровни ее управления и, в конечном счете, весь организм, ибо данная функция всегда лишь элемент общей доминирующей мотивации и доминирующей биологической потребности.

Важность оценки обратимых динамических изменений центральной нейрогормональной регуляцииУчитывая пейсмекерную роль ГГС в системной регуляции целесообразно практически рассмотреть такую модель патологических изменений, которая бы демонстрировала обратимость центральных регуляторных сдвигов на разных этапах лечения. Наиболее удобной моделью представляются опухоли переднего гипофиза. С одной стороны, это доброкачественные образования, имеющие прямое отношение к пейсмекерному уровню управления. С другой стороны, они успешно лечатся, то есть нарушения ими вызываемые принципиально обратимы

В связи с этой проблемой нельзя не отметить результаты фундаментальных нейроморфологических исследований, проведенных Б.С. Дойниковым (1955), В.М. Угрюмовым и В.Н. Швалевым (1970-85), К.Г. Таюшевым (1975-82), как моделировавших поражение этой области в эксперименте, так и изучавших опухоли гипоталамической области в клинике. Эти работы позволили определить глубокие явления нейрогенной дистрофии, наблюдаемые во многих внутренних органах. Была доказана справедливость утверждения о том, что механизм висцеральных дистрофий центрального происхождения включает в себя вначале избыточную импульсацию с массированным выбросом медиаторов в ткани внутренних органов, а затем вторичное поражение афферентного звена, начиная с рецепторных окончаний. При этом поражаются все компоненты ВНС, а наибольшие изменения отмечаются со стороны спинномозговых нервных узлов. Особо отмечен факт связи наибольшей глубины поражения внутренних органов с локализацией роста АГ в супрасселярной области. Замечены и другие важные моменты: у неоперированных больных изменения концентрировались в ядрах продолговатого и спинного мозга, а после операции они распространялись и на периферические нервные узлы, кроме того висцеральные дистрофии нарастали на поздних сроках послеоперационного наблюдения.

Следовательно, рассматриваемая проблема требует глубокой оценки динамики центральных нейрогормональных нарушений на ключевом для всей системы уровне управления. Необходимо понимание закономерностей изменений в системе управлении, их связь и влияние на процессы роста аденом гипофиза, а в более широком смысле и на формирование любых патологических изменений по центральному "сценарию". Исходя из этого, полученные результаты в дальнейшем могут быть с успехом использованы для решения и других не менее серьезных проблем современной медицины.

Методы анализа биологических сигналов - источник информации о состоянии системной регуляцииСистемное исследование биологических объектов, безусловно, можно назвать высоким искусством. Наличие, с одной стороны, огромного числа взаимно влияющих связей внутри живых организмов превращают их в нелинейные динамические механизмы, описание функционирования которых требует неординарного методического подхода. С другой стороны, проблема корректного анализа той или иной вегетативной функции должна сводиться к проблеме адекватной оценки интервалограммы, выражающей эту функцию. При этом возможны два принципиально отличных взгляда на ритмограмму. Традиционный, рассматривающий интервалограмму как вариационный ряд случайных величин, к которому применимы математические методы обработки (статистический, спектральный, корреляционный). И не традиционный, при котором флуктуации интервалов считаются строго детерминированными и описываются геометрически. Возрастающая глубина анализа при втором подходе, по сравнению с первым, призвана обеспечить последовательный выход на более высокий уровень системной регуляции.

Наибольший интерес представляет геометрический анализ, т. к. он обращен к нелинейным (фрактальным) свойствам живого. Учитывая малую распространенность понятия фрактальность в медицине, целесообразно отметить, что с биологических позиций под этим термином следует подразумевать два взаимосвязанных, но противоположных по направленности способа регуляции, вытекающих из волновой природы процессов управления и позиционированных во времени.

Круг вопросов, которые затрагивает понятие фрактальной структуры множеств, относится к фундаментальным основам современной математики и интенсивно развивающейся в последние пятьдесят лет теории нелинейных систем. Примеры множеств, обладающих сложным внутренним устройством были сконструированы еще в конце прошлого и в начале нашего века выдающимися математиками, в числе которых Вейерштрасс, Кантор, Пеано. Важнейшей чертой таких множеств является самоподобность или масштабная инвариантность, то есть способность сохранять свои свойства при изменениях масштаба.

Наиболее продвинутые результаты в области изучения нелинейных динамических систем отражены в направлениях, развиваемых научными школами И.Пригожина (1990), А.А.Самарского (1988) и Г.Хакена (1991). Несмотря на различия в методологиях подхода к изучению предмета (разный выбор критериев эволюции живых систем), все названные школы объединяет единый мировоззренческий подход к переходу от простой организации и движения к сложной организации и движению, когда системы претерпевают качественные изменения.

В прикладных моделях биологических систем чаще всего сложно или даже невозможно построить строгую математическую модель из-за отсутствия априорной информации о реальных механизмах функционирования объекта изучения. С другой стороны, выбор параметров для оценки системы на практике также ограничен доступными способами измерения и/или возможностями измерительной техники. Поэтому в условиях выраженной неустойчивости живых систем говорить о построении каких либо моделей весьма проблематично. Более важным моментом функционирования представляется реакция на внешнее воздействие, которая привела систему в данное состояние или переводит из данного состояния в следующее. Иначе говоря, речь может идти о характеристике системной нейрогормональной регуляции, которая и может быть оценена по результатам прохождения биологического объекта через определенные динамически равновесные состояния. Отражается же этот процесс в изменениях значений частотно-временных параметров любых биологических сигналов в моменты времени прохождения этих состояний и в моменты времени перехода от состояния к состоянию.

Наиболее показательной в этом аспекте является динамика ритмической активности сердечной деятельности, характеризуемая ритмограммой R-R интервалов. Выделяемые в процессе обработки из ЭКС ритмы представляют собой последовательности интервалов между соседними сердечными сокращениями, рассматриваемые как нелинейная совокупность разномасштабных во времени процессов. Самые распространенные в настоящее время методы их анализа (корреляционные, спектральные, статистические), основанные на усреднении обрабатываемой информации за время анализа, достаточно эффективны только для обработки аналоговых сигналов или временных процессов. Ритмограммы же, в общепринятом смысле, представляет собой искусственно синтезированные графики с одинаковой временной размерностью по осям (ось ординат - текущие значения интервалов, ось абсцисс - текущее время, равное количеству этих интервалов). Физический смысл спектрального анализа состоит в разделении на отдельные составляющие суммарного временного процесса, полученного в результате сложения или вычитания амплитуд этих составляющих. В случае же процессов, отражаемых ритмограммами сердца, как одновременно происходящих, остается предположить, что они влияют друг на друга, что лишено всякого смысла, т. к. это два независимых временных процесса

Геометрический анализ нелинейных хаотических колебаний кардиоритма является принципиально новой методикой. Основной принцип - уход от традиционных математических и статистических приемов обработки последовательности кардиоинтервалов и исследование более точных геометрических приемов для обработки полученных результатов. Так, при математическом анализе интервалограмма рассматривается как вариационный ряд случайных величин, тогда как на самом деле она является продуктом строго упорядоченных регулирующих воздействий со стороны системного нейрогормонального механизма. Поэтому традиционные формы обработки исходных данных дают лишь приблизительные результаты или, точнее, выводят на более низкие уровни системного управления. Метод же геометрического анализа как более основательный позволяет получать информацию с высшего уровня системной регуляции.

Геометрический анализ нелинейной хаотической динамики кардиоритма основывается - на теории детерминированного хаоса (Г. Шустер, 1988). Согласно которой, динамическое поведение комплексных живых систем не является случайным, а строго определено. Применительно к физиологическим системам нам известно, что они не являются независимыми от других, но погружены в единую сеть взаимодействующих между собой подсистем, каждая из которых выполняет ту или иную функцию. Их взаимодействие и взаимовлияние обеспечивает целостное функционирование всего организма, причем системным интегратором этого процесса является нейрогормональная регуляция. Отсюда очевиден вывод, что изменение параметров ритма сердца носит определенный хаотический характер. Нарушения же в работе управления приводят к неадекватному ответу на внутренние и внешние раздражители и изменению динамического поведения системы в целом. При этом утрачивается типичная хаотическая картина, показатели системы становятся более примитивными.

Согласно законам нелинейной динамики изучаемый процесс необходимо рассматривать на фазовой плоскости. Применительно к динамике кардиоритма появляется необходимость кроме определения числового параметра интервала R-R рассчитать и первую производную его функции - скорость изменения R-R интервалов. Поэтому нелинейная динамика кардиоинтервалограммы определяется путем построения ломаной линии (хаосграммы) в системе координат, где по оси абсцисс отмечается длительность R-R интервала (в мс), а по оси ординат - приращение данного интервала (в мс). Для нормального сбалансированного состояния системы регуляции кардиоритма характерна гармоничная "паутинообразная" картина хаосграммы, а при регуляторных нарушениях картина будет значительно меняться (рис. 1). В частности к наиболее типичным ее изменениям могут быть отнесены: а) появление определенного количества запредельных циклов - циклов, выходящих за ядро хаосграммы, б) примитивизация, т.е. проявления четкой нехаотической динамики кардиоритма, в) появление двух ядер одинаковой или различной плотности.




Внимание, только СЕГОДНЯ!
Похожее