Клиническая кризология в кардионеврологии. Руководство для врачей
Шрифт:
11. Канелько В.И. Гидродинамические основы кровообращения. Соросовский Образовательный Журнал. 1996; 2: 44–50.
12. Lue С.Н., Rudy Y. Model of the ventricular cardiac action potential: depolarization, repolarization, and there interaction. Circ.Res. 1991; 68(6):1501-26.
13. Ермошкин В.И. Гипотеза причины аритмий и внезапной смерти человека. Альманах научных открытий. 8-ая Телеконференция. Секция 7. Проблемы медицины и психологии. Томск,2012.
14. Широков Е.А. Гемодинамические кризы. —М.: Издательство КВОРУМ, 2011.
Глава 3
Биодинамика и функциональные системы
3.1. Колебания и другие свойства движений в биологических структурах
Одним из фундаментальных свойств окружающего мира, включая биологические объекты, является непрерывное движение. Движению подвержено всё – от космических тел, до молекул
Рис. 3.1. Природа колебательного движения
Множество замкнутых циклов, большинство их которых имеет форму эллипса, определяет периодичность воздействия на биосферу Земли различных физических факторов – света, тепла, электромагнитного поля. Если зарегистрировать изменения одного из многочисленных физических параметров, например, температуру на поверхности тела, вращающегося по кругу вокруг источника тепла, получится кривая. Эта кривая будет отражать фазовые переходы вокруг некой средней линии – колебательное движение. В самом упрощенном виде это и есть флуктуации, которые отражают цикличность всех процессов в микро- и макромире. Космическая механика с циклическими перемещениями и вращениями определяет сущность динамической организации всего остального, включая биологические объекты. В трехмерном пространстве траектории космических тел образуют так называемые эллипсоиды – сферы приплюснутой формы, составленные из множества «генераторов» колебаний – флуктуаций.
Колебания определённой частоты, амплитуды и периодичности можно без преувеличения назвать языком Вселенной. Любая материя является носителем волновых свойств: свет, звук, радиоволны или магнитное поле. Бесконечное разнообразие флуктуаций – общее свойство процессов, происходящих в живой клетке, в организме человека, в биосфере в целом. Вибрации, по мнению А. Клизовского, отражают свойства материи: чем выше ее организация, тем выше частота колебаний1. Существование жизни на планете настолько тесно связано с ритмичным действием глобальных факторов, что все биологические объекты не только подчинены этим влияниям, но и сохраняют генетическую память о реликтовых ритмах, существовавших в Космосе миллионы лет назад2-4. Установлено, что появление биоритмов в онтогенезе связано с созреванием различных структур организма человека3. Ритмическая активность сложных биологических объектов непосредственно связана с периодическими изменениями геометрии органов, что в целом определяет пространственно-временную организацию биологической системы. Биологические системы непрерывно взаимодействуют с окружающим миром, приспосабливаются к его изменениям, реагируют на внешние стимулы, обмениваются с внешней средой информацией и веществами. Организм человека, как и другие биологические объекты, является сложной открытой биологической системой.
Открытая система – это система, которая обменивается веществами, энергией, информацией с окружающей средой5.
Сложность организма человека определяется не только и не столько многообразием биохимических субстратов и структурных образований, сколько разнообразием функциональных связей в жизненном цикле. Организация сложных открытых динамических систем подчинена масштабной инвариантности, основные принципы которой были определены ещё учением Г. Лейбница о монадах. Теперь мы чаще говорим о фрактальной закономерности в устройстве окружающего мира4.
Фрактал (лат. fractus – дробленый) – термин, означающий геометрическую фигуру, обладающую свойством самоподобия, то есть составленную из нескольких частей, каждая из которых подобна всей фигуре целиком5.
Многие объекты и явления в природе обладают фрактальными свойствами. Например, кроны деревьев, кровеносная система человеческого организма, русло реки и т. д. Одна и та же схема структурной и динамической организации обнаруживается в разных масштабах6. В этом смысле клетка, орган, организм как биологическая система в своей пространственно-временной организации отличаются только размерами. Основным динамическим свойством, объединяющим сложные системы фрактального мира, являются колебания – флуктуации. Частота колебаний наиболее точно отражает иерархическое устройство фрактального мира. Принцип фрактальности предполагает, что общее состоит из частностей, каждая из которых несет в себе черты общего. Вибрации разной частоты, циклические процессы, направленные когерентные движения – объединяют частности в общие пространственно-временные структуры.
Общий диапазон колебаний на уровне клетки и клеточных структур – от 100 микросекунд, до сезонных и годовых ритмов, которые отражают циклические изменения размеров клетки7. Клетки образуют сложные динамические системы иногда структурно не принадлежащие одному органу Примером может служить система клеток, обладающих
Таким образом, все биологические системы находятся в непрерывном двигательном колебательном режиме, формирующем циклы различной конфигурации, которые в системе из двух координат можно записывать в виде фазных кривых, имеющих определенную форму, отражающую динамические особенности цикла. Наиболее демонстративным примером такой регистрации может служить обыкновенная электрокардиограмма (ЭКГ), отражающая фазы сердечного цикла. Динамический стереотип любой устойчивой колебательной системы определяется, при условии сохранения цикла, амплитудой колебаний, позволяющих в определенных пределах сохранять равновесие, при необходимости сохранить пластичность в непрерывно изменяющихся внутренних и внешних условиях. При этом все системы биологических живых объектов являются сложными, т. е. подчиненными воздействию разных ритмов (реликтовых, годовых, суточных, собственных и др.). С точки зрения биодинамики организм человека является сложной открытой колебательной системой, элементы которой могут находиться в состоянии равновесия или неустойчивого равновесия.
3.2. Резонансная биодинамика
В процессе эволюции от зарождения жизни на Земле, от одноклеточных живых существ до Человека, совершенствовались механизмы управления, необходимые для приспособления биологической системы к изменяющимся условиям существования. Гуморальный путь регуляции, обеспечивающий реакцию различных звеньев системы на управляющие стимулы посредством выделения во внутреннюю среду различных химических веществ (гормонов), был, вероятно, наиболее древним механизмом регуляции функций. Совершенствование каналов управления в филогенезе ассоциировалось с развитием нервной системы – более быстрой, целенаправленной, с развитыми обратными связями. Идеи нервизма С. П. Боткина, И. П. Павлова, И. М. Сеченова и других исследователей обнаружили совершенно новые качества нервной системы: пластичность, способность к обучению и самосовершенствованию. Нейрогуморальный механизм управления биологическими системами не только близок к совершенству по своей эффективности и надежности, но и глубоко понятен с точки зрения материалистического детерминизма. Цепи биохимических реакций с предсказуемыми результатами можно моделировать, а течение биохимических процессов изменять, блокируя или активизируя соответствующие ферменты. Последствия таких вмешательств чаще всего носят характер линейной зависимости. Легко представить себе процесс прохождения возбуждения по нервным структурам, выделить клинические синдромы, которые возникают при повреждении тех или иных образований центральной и периферической нервной системы. Результат повреждения периферического нерва – демонстративный пример реализации линейных причинно-следственных отношений. Однако есть достаточные основания полагать, что нейрогуморальный механизм управления в регуляции функций не единственный путь эволюции каналов связи. Исходя из представлений о временной и пространственной организации, вполне естественным представляется предположение о существовании механизмов передачи информации, действие которых не обусловлено процессами химических или электрических преобразований. Существование биологической памяти о реликтовых ритмах, которые сформировались, когда сутки продолжались 8 (период зарождения жизни), а затем 16 часов (возникновение многоклеточных организмов), убедительно свидетельствует об этом3. Научные исследования последних лет демонстрируют «работающие» молекулярные часы, ритмическая и периодическая активность которых представлена во всех клетках9. Активность генетических молекулярных механизмов обеспечивает синхронизацию функций на основе циркадных ритмов910. Вероятно, в процессе эволюции обмен информацией появился раньше, чем обмен веществ. Информация передавалась путём распространения колебаний по принципу «всё – всем». Вместе с усложнением биологических систем появилась и избирательная чувствительность тканей к колебаниям определённой частоты – элементы адресной передачи информации. Не исключено, что существуют разные способы «чтения» волновых посланий, но, несомненно, самый остроумный из них – это резонанс.
Резонанс (лат. – «откликаюсь») – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. При помощиявления резонанса можно выделить и (или) усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс – явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынужденной силы, колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы.