загрузка...
Патологічна фізіологія / Оториноларингологія / Організація системи охорони здоров'я / Онкологія / Неврологія і нейрохірургія / Спадкові, генні хвороби / Шкірні та венеричні хвороби / Історія медицини / Інфекційні захворювання / Імунологія та алергологія / Гематологія / Валеологія / Інтенсивна терапія, анестезіологія та реанімація, перша допомога / Гігієна і санепідконтроль / Кардіологія / Ветеринарія / Вірусологія / Внутрішні хвороби / Акушерство і гінекологія
« Попередня Наступна »

Деякі відомості про термодинаміці і синергетики нелінійних процесів в дисипативних системах

У математиці поняття нелінійності характеризує певний вид диференціальних рівнянь. Вони містять шукані величини в ступенях, що перевищують 1, і коефіцієнти, що залежать від умов розвитку процесу, що підлягає опису за допомогою математичної мови. У загальному плані наукового світогляду нелінійність розуміється як багатоваріантність, або точніше, як альтернативність. Цим підкреслюється спряженість нелінійності з жорсткістю рішення, з ідеєю вибору шляху, після чого процес стає незворотнім [21].

Нелінійні, незворотні процеси характерні для природних, природних явищ взагалі і мають особливе поширення в складних біологічних системах, визначаючи принцип їх функціонування. Основу нелінійності, незворотності процесів становить ентропія, та сама категорія, яка не просто належить до сфери термодинаміки, але й займає в ній ключове положення, визначає сутність сучасних термодинамічних підходів, є базисним поняттям другого початку термодинаміки.

У спрощеній інтерпретації ентропія (dS) висловлює відмінність між "корисним" обміном енергії та діссіпіровалі (розсіяної) енергією, що втрачається безповоротно і непродуктивно по відношенню до цільового результату процесу. Вона виражається формулою:

dS=deS + diS,

де deS - енергія, що втрачається в зовнішнє середовище за рахунок тертя, в'язкості та інших форм розсіювання (е - exchange ), a diS - енергія, що витрачається на корисну роботу в межах (усередині) цілеспрямованого процесу (i - inside).

Звідси роль ентропії у визначенні незворотності нелінійного процесу: він не може бути оборотним, оскільки якась частина енергії безповоротно втрачена. Саме тому поняття ентропії зберігає ключове значення у всіх роботах І. Пригожина та інших авторів, присвячених розробці теорії дисипативних систем.

У широкому сенсі під диссипативной системою розуміється будь-яка (в тому числі і механічна) система, повна енергія якої (представлена ??сумою кінетичної і потенційної енергії) у міру завершення нею роботи поступово убуває, переходячи в невпорядковані форми ( наприклад, в теплоту), тобто розсіюється. І.Пригожин і його Брюссельська школа обмежують поняття про дисипативних системах по області застосування і разом з тим значно розширюють його по суті. Під диссипативной системою автори розуміють тільки складні, відкриті, нерівноважні системи. На думку І. Пригожина [36], інтерес дослідників сьогодні ", спрямований не на системи, що знаходяться в рівновазі, а на ті, які взаємодіють з навколишнім світом через потік ентропії".

Ці системи не тільки нерівноважні, але вони і нестійкі, тобто можуть переходити з більш збалансованого стану до менш збалансованому і навпаки. Зміна станів відбувається не тільки під впливом зовнішніх факторів, але (що особливо важливо!) Тут виявляється і внутрісистемна саморегуляція. Більше того, для діяльності цих систем виявляється характерною періодизація, тобто їм властива певна періодичність функціональної осциляції, також співвідносяться з саморегуляцією [5].

Разом з тим поведінки розглянутого класу систем властива стохастичность, непередбачуваність. Вона залежить від того, що розвиток кожного з внутрішньосистемних процесів проходить через критичні точки, в яких здійснюється вибір подальшого шляху через так звані "біфуркації". Одномоментне поєднання безлічі біфуркацій у розвитку внутрішніх процесів призводить систему в цілому до "флуктуацій", від результату яких залежить спрямованість подальшої її динаміки з нерідко купують для системи доленосним значенням. Вона стає особливо вразливою по відношенню до будь-яких, навіть мінімальним, зовнішніх впливів, ефект яких може виявитися непередбачуваним. Звідси уявлення про стохастичности поведінки дисипативних систем.

У період флуктуації система знаходиться в особливо нестійкому, розбалансованому стані. Роль вирішального чинника тут продовжує грати ентропія. При цьому для неї самої постійно переважною тенденцією є тенденція до зниження, наближенню до нульового значення. Зниження ентропії може відбуватися або в результаті зростання впорядкованості диссипативной системи. коли знижується частка енергії, непродуктивно втрачається в зовнішнє середовище (deS в представленій вище формулі), або ж, навпаки, у разі зниження впорядкованості системи, аж до її загибелі з переходом до абсолютного фізичній хаосу [52 |. У цьому випадку поступово знижується енергія, що витрачається на конструктивні внутрішньосистемні процеси (diS). Умовної моделлю абсолютного фізичного хаосу може служити броунівський рух молекул, тобто безладне і безцільне рух елементарних частинок, не пов'язане ні з витратою, ні з виробництвом енергії. Це стан принципово відрізняється від "спокою" системи. Збереження спокою, тобто стійке збереження внутрішньої динамічної конструкції системи без зовнішніх проявів її активності, також вимагає енерговитрат. У зв'язку з енерговитратами система зберігає неодмінна умова свого існування - відкритість, зв'язок із зовнішнім світом. І лише розпад, загибель системи, перехід її елементарних інфраструктур в хаотичний стан руйнує цей зв'язок Однак суть одного з головних положень теорії дисипативних систем полягає в тому. що навіть після переходу в хаотичний стан елементарні структури вже колишньої, що розпалася системи підкоряються загальним природним закономірностям, чинним в межах біосфери. Вони потрапляють в середу внутрішніх процесів інший. більш загальної, більш глобальної системи і тут виявляють прагнення до самоорганізації на основі свого роду "пам'яті" про втрачене минулому стані. На молекулярному рівні така пам'ять виявляється у взаємній кореляції макромолекул, розташованих на значній відстані один від одного, але що втягуються у великі флуктації в межах більш загальної системи, що виконує роль, так би мовити, надсістеми по відношенню до тієї, що розпалася.

Отже, мова йде про саморегуляції, сенс якої полягає у формуванні загального цілого з розрізнених частин. Саморегуляція проявляється на різних рівнях організації природного світу і здійснюється у формі динамічної взаємодії двох начал. присутніх у будь-якій складній біологічній системі - прагнення до порядку і прагнення до хаосу. Об'єднує ці протилежні початку універсальна функція ентропії, яка неухильно прагнути до зниження свого кількісного вираження. У цьому відношенні теорія дисипативних систем в роботах І. Пригожина, представників його школи та багатьох інших дослідників змикається з теорією синергетики, що отримала широке поширення в останні роки | 4. 23-25. 38, 45]. Синергетика заснована на ідеях системності, цілісності світу, спільності закономірностей його розвитку на всіх рівнях організації, на визнанні нелінійності та незворотності відбуваються в ньому змін і взаємозв'язку випадковості і необхідності, тобто хаосу і порядку. Будучи новим підходом до бачення світу, синергетика несподівано проявляе1 зв'язок з ідеями, що мають багатовікову історію.

Від стародавніх навчань Індії та Китаю синергетика успадковує ідею всеосяжної цілісності, загальних закономірностей, яким слід світ у цілому і людина в ньому. Не тільки філософська, але саме науково-світоглядна значимість ідеї з позицій синергетики сприймається набагато повніше і глибше. Показово в цьому відношенні нещодавно опубліковане російською мовою (видавництво Санкт-Петербурзького державного університету) дослідження Сатпрема, присвячене творчості Шрі Ауробіндо Гхош. основоположника інтегральної йоги [39]. Спираючись на багаторічне вивчення індуїзму. Шрі Ауробіндо сформулював уявлення, додаток яких до широкоизвестному і утвердившемуся в сучасній науці принципом єдності і боротьби протилежностей надає йому оновлене зміст. Згідно з цими уявленнями, всі об'єкти Всесвіту, від мінералу до людини, зберігаються в цілісному стані, а живі об'єкти діють завдяки трьом якостям. Одне з них - тамас - привносить інерцію, темряву, гальмування, інше - Раджаса - рух, пристрасть, а третє - сат-тва - контролює протиборство (або протистояння) двох перших, створюючи світло, гармонію і цілісну багатобарвну картину світу. При цьому йога розуміється як здатність сконцентрувати енергію і направити її на стабілізацію та гармонізацію. Прояв виняткових здібностей людського тіла (тобто організму) Ауробіндо розцінює як використання прихованих, потенційних можливостей його саттви, яке може бути досягнуто лише на основі духовного, морального і фізичного самовдосконалення. Таким чином, мова йде не про двомірної, а про тривимірну діалектиці, в якій, крім двох протиборчих почав, присутній ще і третє - регулює. Виникає не дуже ясне, в науковому відношенні досить абстрактне, яке не отримало поки конкретного вираження, поняття про "оптимізаторі".

Коли обговорюються механізми регуляції на рівні функціональних систем організму, то сформовані уявлення про нейрогенних і гуморальних регулюючих факторах цілком влаштовують. Якщо ж обговорювати елементарні процеси життєзабезпечення, здійснювані на ультраструктурному рівні, в живій клітині, то в цьому випадку виникають серйозні питання, пов'язані з регулюванням онтогенетической життєвої програми в різних умовах існування. Недостатньо ясні, зокрема, автономні механізми, що регулюють чутливість живої клітини до зовнішніх впливів, тобто так звану "пасивну стратегію її адаптації" [15]. Що стосується механізмів, що реалізують регуляцію активності клітини, то багато чого пояснюється досить добре розвиненими уявленнями про роль концентрації кальцію в цитозолі та його участь у створенні комплексів з кальмодулином. Правда, і тут не все, мабуть, вирішується на рівні біохімічних механізмів. Є дані, наприклад, про вплив слабкого магнітного поля в режимі параметричного резонансу на швидкість кальмодулін-залежні фосфорилювання міозину [14].
трусы женские хлопок
І пояснюється цей феномен зміною просторового розташування іонів кальцію в активному комплексі кальмодулина, тобто вже мікрофізичної, а не гисто-біологічними процесами. Так само як феномен відмінності ізоферментного активності при ідентичності хімічного складу. І не можна виключити, що режим, періодичність цих резонансних регулюючих механізмів встановлюється за участю генетично детермінованої базисної програми життєдіяльності організму. Вже відомі відомості про можливість участі резонансних механізмів у феномені розпізнавання "свого" і "чужого" при імунних реакціях.

Існування генетично детермінованої програми базисної активності, яку вже вдруге як би нашаровуються зміни режиму функціональної осциляції, зумовлені адаптивними процесами, підтверджується багатьма даними, хоча вони і не отримали поки ще досить конкретного наукового вираження. Так, автор оригінальної теорії функціональних систем П.К.Анохин свідомо відступає від конкретного стилю викладу, коли переходить до уявлень про узгодження внутрішньоклітинних механізмів з характером функціонування. Він обмежується зауваженням, що таке узгодження може виконуватися лише складною адаптивною системою, здатною оцінювати тимчасову організацію зовнішніх впливів і володіє випереджаючимвідображенням зовнішнього середовища [1-3].

На підставі дослідження адаптивних процесів в живій клітині С.Н.Грінченко і С.Л.Загускін [15] приходять до висновку, що зміна пасивної та активної стратегій адаптації відповідно до тимчасового організацією зовнішнього середовища і ритмами енергетики становить характерну особливість не тільки клітини, а й взагалі всіх біосистем. Автори вказують на наявність в клітинах, а. на їх думку, і взагалі в биосистемах внутрішніх джерел активності. Для реалізації цих джерел повинна існувати особлива підсистема цілеспрямованої оптимизирующей регуляції. Пропонована авторами алгометріческая модель живої клітини містить поряд з функціональним каналом і пов'язаними з ним енергетичним і трофическим (пластичним) каналами ще й підсистему "оптимізатор". Завдання останнього полягає в перетворенні енергії і розподілі її між трьома вегетативними процесами в живій клітині:

-виконанням цільової функції в інтересах всього організму;

-енерговоспроізведеніем (включаючи і електрогенез );

-пластичним оновленням (трофічними процесами).

Кожен з цих процесів протікає у власному, детерминированном тимчасовому режимі. Причому енерговоспроізведеніе - на порядок, а трофіка - на два порядки інерційного функціонального каналу. Згідно з уявленнями авторів, це має глибокий сенс: міжклітинний взаємодія, відповідальне за стабільну "життя" тканин і, стало бути. за стійку адаптацію всього організму, здійснюється в набагато більш сповільненому режимі, ніж общеорганізменний відповідна реакція, що забезпечує термінову адаптацію до змін зовнішнього середовища.

Якщо навіть обмежитися тільки представленими прикладами, стає очевидним, що поява синергетики як наукового напрямку відбулося не на порожньому місці. Йому передували, з одного боку, філософські, світоглядні узагальнення, засновані на стародавніх навчаннях і широко використовувані в медицині Сходу, а з іншого боку - наукові факти, отримані при вивченні глибинних, ультраструктурних процесів і нужденні в черговому етапному узагальненні. В.Д.Беляков спеціально присвятив свою актову промову. виголошену 29 грудня 1981 в день 183-ї річниці Військово-медичної академії, обгрунтуванню необхідності таких етапних узагальнень [7]. Результатом узагальнення багатьох і різнопланових наукових фактів і стало створення самостійного наукового напряму - синергетики.

  Народження нового об'єднуючого напряму в науці - синергетики - пов'язано з ім'ям відомого західнонімецького фізика-теоретика, професора Штутгартського університету Германа Хагена. Головне завдання синергетики - з'ясування законів побудови організації, виникнення упорядкованості. На думку одного з піонерів синергетичного напряму в теорії дисипативних процесів у нас в країні С.П.Курдюмова. на відміну від кібернетики, тут акцент ставиться не на механізмах управління та обміну інформацією, а на принципах ієрархічної побудови організації, її виникнення, розвитку та самоусложненію [23, 37, 38, 40, 47].

  Сам Г.Хаген визначає синергетику як область науки, яка "займається вивченням систем, що складаються з багатьох підсистем самої різної природи, таких, як електрони, атоми, молекули, клітини, нейрони, механічні елементи, фотони, органи, тварини і навіть люди", і яка дозволяє розглянути, "яким чином взаємодія таких підсистем приводить до виникнення просторових, тимчасових і просторово-часових структур в макроскопічних масштабах". [Хаген Г. Синергетика: Ієрархія нестійкостей в самоорганізованих системах та пристроях: Пер. з англ.-М.: Світ, 1985, с. 19.]

  Формування нового наукового напрямку завжди пов'язане з впровадженням нових понять, нових термінів. Формування синергетики підтверджує це правило. Вище вже згадувалися такі поняття, як "система", "самоорганізація", "нелінійність", "біфуркації", "флуктуації", "ентропія", "диссипация", "дисипативні системи" та ін Вони повністю увійшли в синергетику, складають неодмінну належність її мови, хоча і не є для неї специфічними. Є й більш специфічні терміни, наприклад "атрактори", "фрактал", "привертає хаос". З урахуванням наявних даних літератури [21, 29], їх зміст може бути роз'яснено таким чином.

  Аттрактор (від латинського слова "attrachere" - притягати) - це своєрідний "конус", що поєднує траєкторії безлічі доданків процесів і приводить нерівноважну систему в стан відносно стійкої рівноваги. Тобто це мета. кінцева (в сенсі завершення певної фази активних перетворень) спрямованість поведінки складної нелінійної системи в цілому або окремих її підсистем.

  Іншими словами, під аттрактором розуміється просторове зображення мети, до якої спрямовуються кілька спрямованих функціональних алгоритмів, якщо кожен з них представити у вигляді траєкторії алгоритмічної ланцюга послідовних елементарних процесів (рис. 3.1.). При цьому мається на увазі, що спрямованість сполучених процесів визначається загальною мотивацією, яка реалізується в якійсь притягальнішою силі.



  Рис. 3.1.

 Схема аттрактора, що реалізує функціональну домінанту організму

.

  А, В, С, D, Е, G - умовні траєкторії окремих функціональних алгоритмів. А,-А,. С,-С. - Ланки окремих процесів, що формують алгоритм. О - точка єднання траєкторій (цільове призначення аттрактора).



  Іноді уявлення про аттракторе описується на прикладі поведінки м'ячика в воронкоподібною ямі. Поміщений в будь-яку точку, м'ячик в силу гравітації неминуче скочується на дно ями. Виходячи з такого представлення, в роботах з теорії автоматизованих систем управління (18] аттрактор нерідко зображується у вигляді "потенційної ями" (рис. 3.2.). При цьому як би ілюструється ситуація, коли процес, що починається в будь-якій точці атрактора, спрямовується до самої нижній точці в силу гравітації. Таким чином, підкреслюється значення рушійної сили, визначальною загальну спрямованість функціональних процесів в межах аттрактора. Тоді поглиблення "потенційної ями" (рис. 3. 2-6) сприятиме стабілізації аттрактора, оскільки обурення. обумовлені нелінійністю елементарних функціональних процесів, виявляться недостатніми для "випліскування з ями" їх сполученого вираження.



  Рис. 3.2.

 "Потенційна яма" аттрактора (за Дж. Касти, 1982)

.

  а - неглибока (дрібна) яма; освіту флуктуації призводить до "розплескування" і порушення аттрактора; б - глибока яма: ефект расплескивания "гаситься" притягальнішою: силою це.ш (на прикладі гравітації). О - точка єднання траєкторії.



  У фізіології та медицині уявлення про рушійні сили функціональних аттракторов виявляються значно складнішими і неоднозначними. Так, складний процес сполучення функціональних алгоритмів неспецифічної реакції термінової адаптації організму до надзвичайної або критичної ситуації здійснюється за принципом домінанти, наукове обгрунтування якої, як уже згадувалося, пов'язане з роботами видатного вітчизняного фізіолога А.А.Ухтомского, що відносяться до початку нинішнього сторіччя. Цей принцип визначає спрямованість строкової переорієнтації термодинамічної потенціалу організму з метою забезпечення адаптаційних процесів [41, 42]. Така переорієнтація має складні механізми реалізації, серед яких важлива роль належить детермінованим фізіологічним реакцій, їх конституціональним або типовим модифікаціям, а також психологічним факторам, що формують поведінкові реакції в соціальній сфері.

  Неможливо не подивуватися прозорливості, простоті і ясності судженні великого російського лікаря М.І.Пирогова, який задовго до формування сучасних наукових уявлень і впровадження понять синергетики зумів позначити те, що починає виявлятися повною мірою лише через століття. У передсмертних записах М.І.Пирогова, відносяться до 1879-1881 років і названих ним "Питання життя. Щоденник старого лікаря, писаний виключно для самого себе, але не без таємної думки, що може бути коли-небудь прочитає і хто інший "[34], є свідчення усвідомлення того, що" з самого початку нашого буття і до кінця життя всі органи приносять до нас і утримують в нас цілу масу відчуттів, отримуючи враження те ззовні, то з власного своєї істоти. Ми не відчуваємо наших органів, але жоден орган не може не приносити від себе відчуттів до загального організм, складений з цих органів. Жоден орган, як частина цілого, не може не нагадувати безперестанку про свою присутність цього цілому.
 І ось ця низка відчуттів ззовні і зсередини, без сумніву відомим чином регульованих і тому скажу краще - звід, ансамбль відчуттів і є наше Я ".

  Таким чином, в російській словесності є своє. більш ємне і, мабуть, більш поетичне зображення аттрактора - звід, тобто єднання, зведення природного руху будь-якої точки до центру. У Росії цей феномен здавна використовувався при будівництві та розпису православних храмів. Внутрішня поверхня їх куполів при зоровому сприйнятті живопису створює особливе відчуття висоти і спрямованості до вершині купола. У фізіології людини дане позначення набуває відокремлений сенс. Воно вказує на існування не тільки детермінованих реакцій, а й психогенної, моральної домінанти при функціональної спряженості в умовах надзвичайної ситуації. Слід враховувати, що людина являє собою не тільки біологічну систему, а й істота соціальна, особистість. Саме особистісні якості людини визначають стійкість його поведінкової домінанти, формує функціональний аттрактор в екстремальній ситуації. А деформація особистості внаслідок екстремального потрясіння спричиняє зниження сили поведінкової домінанти і як наслідок - порушення функціонального аттрактора.

  Подання про аттракторе значно ускладнюється, якщо організм сприймається як глибоко інтегрована складна багато рівнева ієрархічна система. Тоді виявляється, що кожна з функцій, що реалізують аттрактор на основі домінанти в масштабах цілого організму, в свою чергу формується на основі аттракторов, що забезпечують цю функцію на молекулярному та клітинному рівнях. Таким чином, створюється складна багатоступенева система аттракторов, що реалізується в поведінкових реакціях на рівні цілого організму (рис. 3.3).

  Ситуацію, що створюється в організмі в умовах патологічного зриву термінової адаптаційної реакції, відображає сприйняте з синергетики поняття про "дивну" аттракторе. Як вже згадувалося вище, згідно з теоретичними положеннями, сформульованим І. Пригожиним і І.Стінгерс [35], на різних етапах свого розвитку складні нерівноважні процеси проходять критичні точки, в яких здійснюється вибір подальшого шляху через так звані "біфуркації". Відхилення одного або декількох функціональних процесів від детермінованого алгоритму призводить до того, що фазові їх траєкторії не сходяться в єдиній точці, а як би блукають ("мандрують") в обмеженій області фазового простору (рис. 3.4). У даному випадку визначення "дивний" означає не стільки незвичність аттрактора, скільки його нестабільність. Кінцеві точки кожної з функціональних траєкторій замість того, щоб зійтися воєдино, постійно безладно змішаються одна щодо іншої зразок броунівського руху молекул газу, що, як відомо, відповідає уявленню про фізичний хаосі. У цьому випадку взаємодія функціональних процесів стає випадковим і погано піддається прогнозуванню.



  Рис. 3.3.

 Схеми атрактори поведінкової реакції організму з урахуванням багаторівневого формування цієї реакції

 : Молекулярний (CC1). органо-системний (АА1, ВВ1). організменний (DD1) рівні.



  Рис. 3.4.

 Схема "дивного" аттрактора

.

  Відхилення траєкторії алгоритму А в точці біфуркації порушує просування процесу до запрограмованої функціональної мети (результату) і виключає можливість зведення траєкторій сполучених процесів в єдиній точці. A1-А4 - фазова траєкторія функціонального процесу.



  Фрактал, фрактальні об'єкти, фрактальні множини - це об'єкти, що мають властивості самоподібності в межах складної системи (або складної структури). Малий фрагмент структури такого об'єкта подібний за властивостями більш великому фрагменту або структурі в цілому. Треба сказати, що ідея фрактальности, ще не отримавши свого термінологічного вираження, широко використовувалася в медицині для підкріплення принципу "лікування подібного подібним". Ця ідея була присутня і в світоглядних позиціях медицини стародавнього Сходу, і в уявленнях Парацельса про "макрокосмі" і "мікрокосмі" [49]. Присутній вона і в сучасній гомеопатії. Думається, що плідний резерв ідеї фрактальності для теоретичної та практичної медицини ще не вичерпаний. І прагнення до використання загальних природних закономірностей в теорії екстремального стану організму людини також виходить з ідеї фрактальності світу, що дозволяє використовувати в клінічній медицині деякі загальнонаукові закономірності.

  Таке прагнення проявляється не на порожньому місці. Використання основних положень і понять синергетики надає ключ до наукового опису багатьох природних явищ, в основі яких лежать нелінійні процеси. Одним з подібних явищ, досить часто згадуються в літературі із синергетики, є фазова хімічна реакція Бєлоусова-Жаботинського [16. 29], відома як "хімічні годинник". Феномен реакції полягає в тому, що окислення органічної кислоти (лимонної або малонової) у присутності іонів цезію або заліза, які одночасно виконують роль і каталізатора, і пофарбованого індикатора, за певних умов включає більше 20 елементарних стадій і протікає циклічно. При цьому гомогенний розчин з великою точністю періодично змінює забарвлення. Реакція Бєлоусова-Жаботинського представляє не тільки найбільш вивчений приклад хімічних годин, але володіє і іншими властивостями самоорганізації, що дозволяє розглядати її як прототип різних дисипативних структур, присутніх в живих організмах.

  У монографії А.Баблоянц [б], учениці І.Пригожина, представниці керованої ним Брюссельської школи дослідників, наводяться переконливі дані про широке поширення саморегуляції і узгодженості в біологічних системах різної складності. Так, ритмічні явища в живих клітинах зустрічаються на всіх рівнях організації з періодичністю від секунд до років. Практично всім багатоклітинних організмів властива ендогенна ритмічність життєдіяльності з періодом від 20 до 28 годин. У відсутність зовнішніх подразників ці циркадні базисні ритми характеризуються стійкою періодичністю. І навіть одноклітинні водорості виявляють циркадний ритм у своєму кисневому балансі. Гликолитические коливання в дріжджових клітинах, пов'язані з активністю ферментів-біокаталізаторів, індукція ферментів в бактеріях також підкоряються законам хімічних годин. Є підстави вважати, що і в структурі багатоклітинного організму людини аналогічні процеси протікають ритмічно і злагоджено на основі самоорганізації.

  Синергетичні закономірності виявляються і в розвитку організму, що представляє собою процес з яскраво вираженою просторової впорядкованістю. Вже на самому початку ембріонального циклу розвитку можна простежити процес диференціювання: кожна з двох дочірніх клітин, на які ділиться материнська клітина, набуває альтернативний шлях розвитку, проходячи через точку біфуркації. А.Баблоянц вважає, що цей шлях реалізується за допомогою виборчого включення або виключення генів, відповідальних за синтез спеціалізованих білків. Існуючі теорії ембріонального розвитку, засновані на моделюванні клітинної диференціювання і структурних утворень, підводять до висновку про те. що основу розвитку складають нелінійні процеси. узгодження яких досягається шляхом самоорганізації.

  Обгрунтування доцільності використання синергетики в різних областях природознавства підтверджується розробкою математичної мови для вираження процесів самоорганізації в багатоклітинних структурах. Так, компактні клітинні ансамблі з багаторазовими контактними зв'язками "клітина-клітина" можуть досліджуватися шляхом підбору відповідних змінних для опису часових змін властивостей окремих частинок і шляхом встановлення зв'язку між ними за допомогою відповідних контактних функцій. За допомогою системи диференціальних рівнянь можуть бути знайдені чисельні рішення однорідних стаціонарних станів для складної біоструктури. Використовуючи цей загальний прийом, вдалося описати за допомогою диференціальних рівнянь з двома змінними процес мимовільного структуроутворення допомогою морфогенезу. Той же прийом дозволив автору описати процес саморегуляції періодичної осциляції збудження електричної активності мозку у хворих на епілепсію під час припадку. Виявлене за допомогою електроенцефалографії поєднане збудження виключно складною багатоклітинній нейронної мережі кори головного мозку з її багаторазовими міжклітинними контактними зв'язками свідчить про просторової і тимчасової упорядкованості цієї структури. Особливо цікаво, що більш впорядкований режим функціональної осциляції (що відображає, мабуть, індивідуальну базисну періодизацію активності) проявляється саме в період епілептичного нападу, коли перевищено порогове значення возбудительного імпульсу. Пояснення полягає в тому, що електрична активність мозку здорової людини, що здійснює звичайну життєдіяльність, характеризується фрактальним "дивним" аттрактором. Це пов'язано з необхідністю одночасної переробки безлічі вступників, приблизно рівних за силою, інформаційних сигналів. В результаті базисний режим осциляції (якщо він не посилений штучно чи іншим шляхом, наприклад - епілептичним приступом) не виявляється на електроенцефалограмі. Він як би "затушовується" постійною роботою з аналізу надходить.

  Таким чином, використання понять і мови синергетики для аналізу внутрішніх процесів життєдіяльності організму людини видається цілком коректним і доцільним. Особливу важливість цей підхід набуває при аналізі глибинної природи екстремального стану, коли граничний, критичний характер ситуації оголює сутність механізмів саморегуляції організму, що знаходиться на межі загибелі. 
« Попередня Наступна »
= Перейти до змісту підручника =
 Інформація, релевантна "Деякі відомості про термодинаміці і синергетики нелінійних процесів в дисипативних системах"
  1.  І. А. Ерюхин, С. А. Шляпников. Екстремальне стан організму. Елементи теорії та практичні проблеми на клінічній моделі важкої поєднаної травми, 1997

  2.  РЕЗЮМЕ
      Теорія термодинаміки дисипативних систем і фундаментальні принципи синергетики можуть бути використані з метою поглибленого і більш повного уявлення про сутність механізмів енергозабезпечення при екстремальному стані організму. Для цього необхідно розглядати організм як складну відкриту нерівноважну систему, адаптація якої до змін умов існування досягається шляхом
  3.  НЕЛІНІЙНІ МЕТОДИ
      Нелінійні феномени обумовлені комплексними взаємодіями гемодинамічних, електрофізіологічних, гуморальних факторів, а також впливами ЦНС і ВНС. Для описи й не-лінійних властивостей ВСР виробляють масштабування спектра Фур'є на 1 / f, Н масштабування експоненти, кластерний спектральний аналіз (CGSA). Для представлення результатів використовуються: перетин Пуанкаре, графіки аттрактора,
  4.  Лінійні і нелінійні закономірності в розвитку АК
      Лінійні і нелінійні закономірності в розвитку АК відображають нові філософські та психологічні підходи до розуміння особистісного зміни як незворотного нелінійного переходу в нової ідентичності особистості (І. Пригожин, Е.Півчевіч, Г.Матуран, Р.Баумастер). Лінійний або нелінійний характер розвитку особистості задає аутопсихологической стратегії пошуку та реалізації нового ресурсу, потенціалу. Тобто
  5.  РЕЗЮМЕ
      Важка поєднана (по локалізації) механічна травма може бути охарактеризована як особлива форма патології в невідкладної хірургії. Головна її особливість полягає у наявності функціонального за своєю природою феномена взаємного обтяження ушкоджень. Кожне з них, не будучи, безумовно, смертельним, привносить певну функціональну дезорганізацію, яка в сукупності з функціональними
  6.  ЕКСТРЕМАЛЬНЕ СТАН ОРГАНІЗМУ І ТЕРМОДИНАМІКА ДИСИПАТИВНИХ СИСТЕМ
      Зазвичай головним джерелом вдосконалення лікувально-діагностичних методів служить дослідження глибинних механізмів виникнення клінічних проявів різних патологічних процесів і ситуацій. Цей шлях цілком застосовний також до екстремального стану, включаючи його следовое вплив в найближчому і віддаленому періодах життєвого циклу. Організм у такому випадку розглядається як єдине і
  7.  НЕСПЕЦИФІЧНІ ("УНІВЕРСАЛЬНІ") ЕЛЕМЕНТИ ТЕОРІЇ ЕКСТРЕМАЛЬНОГО СТАНУ СКЛАДНИХ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ
      "До тих пір, поки словам не буде надано певний сенс у рамках деякої математичної моделі кикой-небудь конкретної проблеми, вони можуть означати все, що завгодно. Подібне положення абсолютно неприйнятно там, де доводиться застосовувати відповідальні рішення, наприклад, пов'язані з формуванням політики чи управлінням ". Дж. Касти "язність, складність і катастрофи у великих
  8.  ВСТУП
      Клінічний досвід в області невідкладної хірургії, реаніматології і особливо в діагностиці та лікуванні важкої політравми переконливо свідчить про існування міцних причинно-наслідкових зв'язків між індивідуально детермінованими особливостями життєдіяльності організму, з одного боку, та наслідками перенесеного цим організмом критичного стану - з іншого. Опосередковані
  9.  Важка поєднана травма як об'єкт загальнонаукового системного дослідження
      Поняття про принципи (від латинського "principium" - початок, основа) може сприйматися як у широкому, так і в більш вузькому сенсі. У попередньому розділі воно використано для позначення основних нормативів професійної діяльності, що випливають з доктрини невідкладної клінічної, а також військової медицини. У цьому сенсі зазначені принципи відображають головні напрямки імперативного впливу на
  10.  Лекція. 4. Культура здоров'я особистості
      Здоров'я людини - складна нерівноважна, біологічна, психологічна, соціально-культурна та природно-космічна система відкритого типу. Ідеї ??синергетики при визначенні сутності індивідуального здоров'я. Роль загальнолюдської культури у формуванні ціннісного ставлення до власного здоров'я. Традиційні уявлення про культуру здоров'я як частини загальної культури людини, яка
  11.  АКТУАЛЬНІ ПРОБЛЕМИ ВІЙСЬКОВО-ПСИХОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
      Зародження і розвиток вітчизняної військової психології представляє собою нелінійний, нерівномірний процес, що супроводжується безперервними кількісними змінами, якісними стрибками, постійною боротьбою консервативних і новаторських тенденцій, матеріалістичних і ідеалістичних підходів. Точно так само, як армія, за оцінкою М.В. Фрунзе, являє собою «сколок» держави, військова
  12.  ПЕРЕДМОВА
      Пропонована читачеві книга "Екстремальне стан організму. Елементи теорії та практичні проблеми на клінічній моделі важкої поєднаної травми "- книга особливого роду. Щоб написати таку книгу, треба бути не тільки великими фахівцями в галузі клінічної медицини, майстрами своєї справи, а й ерудитами, які глибоко професійно володіють усім широким діапазоном методів, теорій,
  13.  КЛАСИФІКАЦІЯ МЕТОДІВ АНАЛІЗУ ВСР
      Методи, в основі яких лежать статистичні перетворення: Статистичний аналіз Тимчасової аналіз Аналіз коротких ділянок ритмограми по Г. В. Рябикина і співавт. Геометричні методи: Варіаційна пульсометрія по Р. М. Баєвським Кореляційна рітмографія: - аналіз двовимірної скаттерограмми - аналіз гістограми скаттерограмми - аналіз зрізу гістограми скаттерограмми
  14.  Питання для самоперевірки
      Здоров'я людини - складна нерівноважна, біологічна, психологічна, соціально-культурна та природно-космічна система відкритого типу. Ідеї ??синергетики при визначенні сутності індивідуального здоров'я. Роль загально-людської культури в формуванню ціннісного ставлення до власного здоров'я. 2. Традиційні уявлення про культуру здоров'я як частини загальної культури людини, яка
  15.  ОБМІН РЕЧОВИН І ЕНЕРГІЇ
      Різні форми прояви життя завжди нерозривно пов'язані з перетворенням енергії. Енергетичний обмін є своєрідним властивістю кожної живої клітини. Багаті енергією речовини засвоюються, а кінцеві продукти обміну речовин з більш низьким вмістом енергії виділяються клітинами. Відповідно до першого закону термодинаміки, енергія не зникає і не з'являється знову. Живий організм повинен отримувати
  16.  Стаття 94. Відомості про осіб, яким надаються медичні послуги
      У системі персоніфікованого обліку здійснюється обробка наступних персональних даних про осіб, яким надаються медичні послуги: 1) прізвище, ім'я, по батькові (останнє - за наявності); 2) стать; 3) дата народження; 4) місце народження; 5) громадянство; 6 ) дані документа, що посвідчує особу; 7) місце проживання; 8) місце реєстрації; 9) дата реєстрації; 10)
  17.  ВСТУП
      Спеціалістам ветеринарної медицини та зоотехнії необхідні знання з основних фізіологічними параметрами функції різних органів і систем організму, за хіміко-морфологічним складом ряду біологічних рідин тварин. У пам'яті тривалий час зберігати цю велику інформацію фахівцям важко, а в навчальній і науковій літературі вона розкидана за багатьма джерелами, яких у сільських
  18.  ВИСНОВОК
      Ця книга являє собою одну з перших спроб використовувати міждисциплінарні положення сучасної теорії складних біологічних систем і синергетики в якості ключового методу при розробці конкретної актуальної проблеми практичної медицини. Традиційний шлях наукового пізнання, що склався в новій історії передбачає певну послідовність розвитку подій, яка
  19.  Щеплення
      Відомості про щеплення потрібні для орієнтовної оцінки захисту проти певних інфекційних захворювань. Необхідно навести перелік усіх проведених щеплень до вступу на військову службу (зі слів хворого) і виписати проведені щеплення з медичної книжки. При цьому неприпустимі записи типу "щеплення за планом" і т.п. У разі відсутності точних відомостей слід вказати, звільнявся або
загрузка...

© medbib.in.ua - Медична Бібліотека
загрузка...