Соотношение между детерминистскими и хаотическими подходами в моделировании синергизма и устойчивости работы дыхательного центра млекопитающих

Статья

ткани, исчезновения в ней стимула к прекращению роста из-за хронического продуктивного воспаления, что проявляется новообразованием соединительной ткани [17]. Соединительнотканный рубец в подслизистой, мышечной и серозной оболочках имеет типичный Х-образный вид. Коллагеновые волокна в нем длинные, в подслизистой и серозной оболочках они ориентированы продольно, а в мышечной оболочке поперечно.

Четвертый период начинается с 45-х сут. и продолжается до 90-х и более сут., характеризуясь развитием репаративной регенерации гладкомышечной ткани, что улучшает состояние соединительно-тканного рубца. Только при компрессионном анастомозе эти процессы достигают максимального развития. За счет восстановления мышечной пластинки слизистой оболочки происходит восстановление ее складчатости. За счет врастания в рубец мышечных тяжей соединительно-тканный рубец подвергается инволюции, истончается, что способствует частичному восстановлению мышечной оболочки. Врастание регенерировавших нервных волокон в рубец способствует улучшению его иннервации. При механическом анастомозе регенерация мышечной ткани слабее, чем при компрессионном. Восстановление складчатости СО не развивается, соединительно-тканный рубец остается широким, недостаточно прорастая мышечными волокнами. При ручном анастомозе объем репарации гладкомышечной ткани самый маленький, что проявляется тенденцией к восстановлению мышечной пластинки СО и незначительному прорастанию гладкомышечными клетками соединительно-тканного рубца в мышечной оболочке. Восстановительный период при заживлении толстокишечных анастомозов протекает однотипно. Различия имеются в степени выраженности и длительности воспалительных, регенераторных и склеротических изменений.

Образующееся соустье при компрессионных анастомозах обладает лучшими характеристиками: растяжимо, функционально полноценно, так как произошло не только анатомическое, но и частичное гистологическое восстановление строения стенки кишки. Травматизация тканей при наложении ручных анастомозов затягивает сроки восстановления за счет удлинения фазы воспалительных изменений. Сформированный рубец широкий, грубый, так как малый объем репаративной регенерации гладкомышечной ткани не способствует его истончению и повышению эластичности. Ручной анастомоз характеризуется восстановлением анатомической, но не гистологической целостности стенки кишки. Механический анастомоз занимает промежуточное место. Объем репаративной регенерации при нем меньше, чем при компрессионном анастомозе, а степень выраженности склеротических изменений меньше, чем при ручном. Сформированное соустье более эластично, но восстановления складчатости СО не происходит, и зона сращения, как и при ручном анастомозе, остается не совсем функционально полноценной.

Репаративная регенерация при заживлении компрессионных анастомозов полностью завершается в течение 3 месяцев с момента формирования. Это оптимальный срок при экспериментальном изучении морфогенеза анастомозов, т.к. малый срок наблюдения не позволяет изучить весь комплекс компенсаторных и адаптивных изменений при заживлении анастомозов. Динамика и сроки развития репаративных процессов при формировании компрессионных анастомозов могут быть взяты за критерий выраженности и длительности восстановительного периода. При изучении ручных и механических анастомозов отклонения в сроках развития и выраженности восстановительных процессов рассматриваются как особенности морфогенеза этих анастомозов.

Литература

1. Буянов В М. и др. // Хирургия.- 2000.- № 4.- С. 13-18.

2. Власов А.П. Кишечный шов в условиях нарушенного кровоснабжения. Дис... докт. мед. наук.- Саранск, 1991.- 340 с.

3. VignaliA. et.al. // J. Am. Coll. Surg.- 1997.- № 2.- P. 185.

4. Кечеруков А.И. Разработка и применение компрессионных и дистракционных устройств из TiNi в хирургии прямой и ободочной кишки: Дис. докт. мед. наук.- Томск, 1998.- 578 с.

5. Оспанов О.Б. // Хирургия.- № 2.- 1999.- С.39-43.

6. Зиганьшин Р.В. и др. // Хир-я.- 1990.- № 8.- С. 115-120.

7. Зиганьшин Р.В. и др. // Хирургия.- 1995.- № 4.- С. 60-63.

8. Крючков И.М. Компрессионный анастомоз толстой кишки имплантатами с «памятью» формы: Дис. канд. мед. наук -Тюмень, 1992.- 189 с.

9. Каншин Н.Н., Василенко Р.А. // Актуальные проблемы ко-лопроктологии: мат. конф.- Ростов-на-Дону, 2001.- С. 234-235.

10. Общая патология человека / Под ред. А. И. Струкова,

B.В. Серова, Д.С. Саркисова.- Т. 2.- М.: Медицина, 1990.- 415 с.

11. Структурные основы адаптации и компенсации нарушенных функций / Под ред. Д.С. Саркисова.- М., 1987.- 446 с.

12. Гиберт Б.К. Разработка и применение имплантатов с «памятью» формы в билиодигестивной хирургии: Дис. докт. мед. наук.- Томск, 1995.- 403 с.

13. Потехин П.П.,Пауков ВС. // Арх.пат.-1997.- №2.- С. 68.

14. Серов В.В., Шехтер А.Б. Соединит. ткань.- М., 1981.

15. Чернов И.А. Разработка и применение способа формирования компрессионного терминального толстокишечного анастомоза: Дис. канд. мед. наук.- Тюмень, 2004.- 151 с.

16.Хэм . Кормак ДГистология.-Т.3.-М.: Мир, 1983.- 393 с.

17. Шехтер А.Б., Берченко Г.Н. // Арх. пат.- 1977.- №2.-

C. 70-80.

MORPHOGENESIS OF LARGE INTESTINE END-TO-END

ANASTOMOSIS

F.SH. ALIEV, A.I. KECHERUKOV, A.M. LUNTOVSKIY,

O.A. MOLOKOVA, I.A. CHERNOV, U.B. CHINARYOV

Summary

The peculiarities of healing of handmade compressive and mechanical large intestine anastomosis were studied. Morphological peculiarities of each kind of suture were found out. 4 periods of morphogenesis of large intestine anastomosis were singled out. Disorders in dynamics, regenerative processes’ manifestation were marked.

Key words: large intestine anastomosis, morphogenesis

7A

Молокова Ольга Александровна, канд. мед. наук, доцент кафедры патологической анатомии ТГМА. Автор 62 работ.

Й Алиев Фуад Шамилевич, канд. мед. наук, доцент кафедры общей хирургии ТГМА. Автор более 100 научных статей, соавтор 2 монографий, имеет 1 патент на изобретение.

Й Кечеруков Аламат Ибрагимович, докт. мед. наук, профессор, зав. кафедрой общей хирургии. Автор более 300 статей, соавтор 5 монографий, имеет 5 патентов на изобретения.

Й Чернов Игорь Алексеевич, канд. мед. наук, ассистент кафедры общей хирургии ТГМА. Автор 50 публикаций, имеет 1 патент на изобретение, 5 приоритетных справок.

УДК 615.015.21

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ ДЕТЕРМИНИСТСКИМИ И ХАОТИЧЕСКИМИ ПОДХОДАМИ В МОДЕЛИРОВАНИИ СИНЕРГИЗМА И УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА МЛЕКОПИТАЮЩИХ

О.А. ВЕДЯСОВА, В.М.ЕСЬКОВ, Р.Н. ЖИВОГЛЯД, Т.В. ЗУЕВСКАЯ, Ю.М.ПОПОВ*

Описание и моделирование медико-биологических процессов часто ведут в рамках детерминистских подходов. Реально процессы имеют стохастический характер, когда оперируют функцией распределения и ее параметрами, и тогда детерминистские модели уже представляют динамику реальных биологических динамических систем (БДС) через изменение средних значений параметров стохастических процессов (моды, медианы и др.). Мы часто наблюдали режимы БДС, классифицирующиеся как артефакты (выходят за пределы 3а) и их просто отбрасывали. Такое может быть, если предположим существование БДС в условиях их пребывания в аттракторах хаотических состояний. Тогда в хаосе (даже в аттракторе) всегда найдется место артефактам и отклонению (для одной и той же БДС). В рамках этого

СурГУ, Сургут, ХМАО, Тюменская обл.

О.А. Ведясова, В.М.Еськов, Р.Н. Живогляд и др.

подхода возникает вопрос о соотношении между хаотическим и стохастическим подходом в описании БДС. Любой процесс в живой природе может иметь стохастический характер (в рамках индивидуума). Но при популяционном подходе на коротких интервалах времени возможность (но не вероятность!) развития непредсказуемой динамики весьма невелика. Вопрос соотношения между детерминистскими и хаотическими подходами в описании БДС остается открытым. Соотношение между детерминистскими, стохастическими и хаотическими подходами в изучении живого уточняется и детализируется. При этом особенностью живого является его неповторяемость. И хотя многие пользуются статистическими методами (усредняя показатели работы органов и функциональных систем организма (ФСО) человека в норме и патологии), это очень искусственно. Каждый организм единичен и неповторим в силу его онтогенеза и характеристик среды обитания. В этой связи приведем пример (как характерный пример условий существования БДС) работы нейронных сетей мозга, когда 15 (по ряду данных и 100) миллиардов нервных клеток с тысячами синапсов образуют картину цепи возбуждения в данный момент времени и в жизни организма в целом. При этом вряд ли можно утверждать об одинаковости систем управления любым двигательным актом (чесанием, зеванием и т.п.) у однояйцовых близнецов или клонов. Каждый организм это делает неповторимо. В этой связи любая система организации таких БДС, их управление является черным ящиком, структура которого может изучаться неограниченно долго.

Поэтому для каждых (кажущихся) одинаковых процессов (рефлексов, обучения, поведения в однотипных ситуациях и даже при одинаковой патологии) мы всегда должны иметь в виду, что это все-таки единичные, случайные и неповторимые в принципе процессы. Даже если это делает один и тот же человек через малые промежутки времени! Это принципиальная аксиома познания живой природы. Из нее следует, что все наблюдаемое -это хаотический процесс, который в первом приближении можно рассматривать как детерминированный хаос (с учетом возможности его воспроизведения и повторения). Но поскольку всеми этими процессами управляет ЦНС, а работа мозга (т.е. 100 млрд. клеток) неповторима (по структуре возбуждений, с учетом их отмирания и др. свойств, которые характерны для любой нейросети), то и любой акт организма (движение, рост, старение, восприятие и т. п.) - это тоже единичные и случайные процессы. Любой процесс в живой природе - это хаотический процесс вблизи аттракторов его реализации (т.е. принцип устойчивого неравновесия Э.Бауэра). Мы обучаем ребенка, потом и взрослого и добиваемся повторения (адекватности) его реакции на схожие ситуации (в обществе, быту, в экспериментах и т.д.). Но каждое такое воспроизведение - это новый процесс. Это все рассматривается как движения вблизи аттракторов в ряде областей фазового пространства состояний. А последние - хаотические по сути, т.к. при этом может меняться m-размерность пространства и фазовые координаты, что обусловлено всей логикой познания. Познание усложняет образ объекта, множит число координат фазового пространства состояний. Познание бесконечно, и число координат фазового пространства состояний (например, ФСО) тоже неограниченно. Размерность фазового пространства m меняется произвольно за счет внутренней перестройки [1-4].

Например, если человек находится на Земле, то на его кар-дио-респираторную систему (КРС) или нервно-мышечную систему (НМС) действуют одни факторы внешней среды, а если на другой планете (в другой солнечной системе / галактике), то физические факторы среды могут быть иными (иные гравитационные, магнитные, физические поля и излучения). При этом реакции ФСО изменятся (вопреки его эволюции и появятся др. фазовые координаты). Все это подтверждает хаотичный характер не только состояний ФСО, но и хаос в фазовом пространстве состояний. Это - принципиальный подход в оценке биосистем, т.к., меняя размерность фазового пространства и смысл фазовых координат, мы изменяем и науку об объекте (ФСО, фазатоне мозга - ФМ, КРС, НМС и т.д.). Важно понимать, что жизнь человека, всего социума (вида Homo sapiens), всей биосферы Земли и Вселенной - это единичное и хаотическое явление, в котором существуют аттракторы, описывающие эти движения. Эти аттракторы изучаем на коротких промежутках времени (длительность жизни человека, страны, социумов). Это все невоспроизводимо в принципе. Существует подобие (это животное подобно другому, а вместе они образуют подобную группу), но

само это понятие требует уточнений в рамках математического, кибернетического подхода. Можно воспроизводить движения в фазовом пространстве состояний вблизи аттракторов и частично (на коротких промежутках времени и пространства) управлять процессами вблизи аттракторов (этим и занимается медицина), но давать 100% гарантии развития событий хотя бы в стохастическом варианте - это уже сомнительно для живой природы. Для больших интервалов времени хаос детерминирован утверждением: «завтра может не наступить» (для человека, страны, Земли).

Одновременно важно и понимать, что стохастичность в живой природе имеет хаотичный характер. В этом смысле повторить любой эксперимент или наблюдение невозможно. Отдельный человек постоянно меняется (он живет, стареет, болеет и т.д.) отчего его ФСО тоже постоянно меняются. Поэтому, даже если воспроизводить одинаковые условия эксперимента (наблюдения), повторяя одинаковый стимул (вводить одинаковый фармпрепарат и т.п.), реакция его систем регуляции БДС будет различной. ФСО постоянно перестраиваются даже без внешних воздействий. При этом некоторые фазовые координаты ФСО могут уходить в область патологий на короткие промежутки времени. Но аттрактор состояния «норма» поддерживается в области пространства состояний (за счет других компенсаторных реакций). В рамках стохастического подхода можно сказать, что для наблюдаемой ранее в эксперименте выборке имелись такие-то параметры функции распределения (частоты, моды, медианы, дисперсии). При задании таких-то управляющих воздействий аттрактор поведения систем регуляции функций организма (ФСО, ФМ и т.д.) будет вести себя так-то и т.п. Всегда возможно иное (непредсказуемое) развитие событий. Таково фактически на сегодня состояние медицины и экспериментальной биологии в рамках стохастического и хаотического подходов.

В действительности мы работаем со слепками БДС (ФСО, ФМ и др.). Что же с этими системами будет происходить далее -не можем предсказать в принципе! Объясняется это феноменом -БДС может погибнуть по неизвестным причинам (внезапная смерть, например), а вероятность этого непредсказуема (опыт такой для данного организма повторить нельзя, т.к. это уже будет другой организм) и о частоте события здесь тоже говорить неуместно. Эти предположения делаем для динамических процессов, когда вектор состояния совершает движение в фазовом пространстве состояний [1-4]. Даже внешне стационарные режимы (СР) различных БДС (ФСО, ФМ и др.), испытывают дрейф от исходных характеристик СР самопроизвольно или под действием внешних факторов среды. Это открытие (а оно было зарегистрировано именно как открытие) усиливает подход к БДС с позиций теории хаоса и аттракторного поведения всех систем регуляции жизненных функций организма человека и животных.

Тогда становится очень важной диагностика уровней иерархии в системах управления БДС и выделение верхних уровней, определяющих динамику таких систем, влияющих на координаты фазового пространства, определяют динамику БДС. От них может зависеть жизнь или смерть организма. Другие же параметры могут быть не столь важны, и их системы управления являются соподчиненными верхним иерархам. Для организма человека всегда имеется верхний уровень иерархии в системах управления ФСО - ЦНС, которая образует иерархическую систему управления со стороны ФМ тремя основными системоком-плексами (нейромоторным, нейротрансмиттерным и вегетативной нервной системой - ВНС - нейровегетативный системоком-плекс). Именно эти системокомплексы обеспечивают гомеостаз и выход из патологических режимов. Любой из этих системоком-плексов может влиять на состояние 2-х других и ФМ в целом. Отсюда вытекает перспектива лечить не симптомы болезни, а управлять гомеостазом и динамикой процесса выздоровления.

Благотворно влияет на ФСО общее психофункциональное состояние, если оно носит симпатикотонический, адренергический характер, на динамику выздоровления. Фазическое состояние ФМ повышает сопротивляемость организма ко заболеваниям. А парасимпатикотония (тоническое состояние ФМ) способствует развитию патологии (или провокации) болезни) [1-5].

Работы научной школы проф. Еськова В.М., коллектива лаборатории биокибернетики и биофизики сложных систем при СурГУ посвящены такому подходу в аспекте изучения ряда патологических процессов и являются продолжением работ профессора В. В. Скупченко в области неврологии и ряда др. видов заболеваний, которые тесно связаны с системным состо-

Статья

янием организма человека и основных ФСО (КРС и НМС ФСО). При этом работа этих ФСО рассматривается в рамках фазатонной теории мозга (ФТМ), а сам мозг - как компартментно-кластерный иерархический объект со многими степенями свободы.

В рамках этого компартментно-кластерного подхода (ККП) и разрабатываемой сейчас компартментно-кластерной теории биосистем (ККТБ) можно описывать работу мозга, как детерминистского (по средним параметрам) и хаотического объекта.

При этом анализируются области флуктуаций и фазового пространства состояний, где находятся аттракторы состояний (норма или патология). Особенностям функционирования ФСО человека - КРС и системе регуляции дыхания (СРД) - на уровне управления ритмической деятельностью респираторных нейронных сетей (РНС) продолговатого мозга млекопитающих посвящены работы [1-4]. В рамках детерминистско-хаотического подхода и ККТБ изучаются вопросы синергизма и устойчивости РНС к внешним воздействиям (электрическая стимуляция аффе-рентов и внутрибульбарных структур, микроинъекции физиологически активных веществ, изменяющих состояние РНС, др. физические или химические влияния).

В рамках ККТБ исходно нивелируются свойства элементов БДС (дыхательных нейронов РНС), объединяемых в блоки (ком-партменты), изучающиеся по их функциям (а не свойствам). Именно такой подход развит в синергетике, его пропагандирует Г. Хакен [6]. Изучая функции блоков и иерархических систем, мы исходно постулируем невозможность идентификации параметров и свойств отдельных элементов, невозможность познания всего этого (свойств и функций отдельных элементов РНС, ФСО, любых БДС). Такой агностицизм очень важен для понимания общих принципов работы многих сложноорганизованных БДС, и он используется в физике (понятие идеального газа, твердого тела и т.д.), где объекты более стандартизированы, повторяемы и в принципе доступны к детерминистскому описанию. Но такой детализации никто не делает в термодинамике, квантовой и статистической физике, физике твердого тела и т.д.

Выводы. Используя понятия средних величин, можем описать динамику БДС в рамках детерминистских моделей (дифференциальными, интегро-дифференциальными уравнениями и т.д.). Ныне имеет место момент перехода от традиционно детерминистского описания нормы и патологии к синергетическому, хаотическому их описанию. Чем это закончится - покажет время.

Литература

1. Еськов В.М. Введение в компартментную теорию респираторных нейронных сетей.- М.: Наука, 1994.- 164 с.

2. Еськов В.М. Компартментно-кластерный подход в исследованиях биологических динамических систем (БДС): Монография.- Ч.1.- Самара, 2003.- 198 с.

3. Еськов В.М. и др. Системный анализ, управление и обработка информации в биологии и медицине.- Часть IV.- Тула: Изд-во ТулГУ, 2003.- 203 с.

4. Еськов В.М. и др. Экологические факторы ХМАО: Часть II.- Самара: Офорт, 2004.- 172 с.

5. Скупченко В.В., Милюдин Е.С. Фазотонный гомеостаз и врачевание.- Самара: СамГУ, 1994.- 256 с.

6. Хакен Г. Принципы работы головного мозга.- М.: ПЕР СЭ, 2001.- 351 с.

RELATION BETWEEN DETERMINISTIC AND CHAOTIC APPROACHES TO SYNERGISM AND STABILITY STATE MODELING OF MAMMAL RESPIRATORY CENTRE

O.A. VEDYASOVA, V.M. ES’KOV, R.N. ZHIVOGLYAD ,

T.V. ZUEVSKAYA, YU.M. POPOV

Summary

Identification of synergism and interval of respiratory neuron network (RNN) stability was discussed according to deterministic and chaotic approaches. The criteria of biological stable stage was presented as well. Mathematical model of RNN according to compart-mental cluster theory was presented too.

Key words: respiratory neuron network

УДК 615.811.2

ГИРУДОТЕРАПЕВТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ГОМЕОСТАЗОМ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ГИНЕКОЛОГИЧЕСКИХ ПАТОЛОГИЯХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

И.Ю. ДОБРЫНИНА, В.М. ЕСЬКОВ, Р.Н. ЖИВОГЛЯД, Т.В.ЗУЕВСКАЯ*

Изучение адаптации организма к экофакторам Севера и особенности динамик патологических процессов в этих условиях составляет основу экологии человека и медицины в условиях северных регионов. Медицина должна учитывать специфику организма человека на Севере, которая проявляется в регуляции функциональных систем организма (ФСО) человека, в особом состоянии нейротрансмиттерных систем и нейровегетативного системокомплекса (вегетативной нервной системы - ВНС). Гипокинезия делает нейромоторный системокомплекс низкоэффективным для нормальной работы всех ФСО. Разработка подходов, доказавших бы единство в системах организации и управления нейромоторным, нейротрансмиттерным и нейровегетативным (ВНС) системокомплексами, базируется на современных методах анализа показателей ФСО в норме и при патологии [2-5].

У коренных жителей Севера преобладает тонус парасимпатической ВНС в регуляции функций (нормальное или пониженное АД, адекватность реакций сосудов кожи на гипертермию). У приезжего населения имеются колебания АД (гипертензия). Одновременно повышается уровень гормонов надпочечников на фоне снижения сахара в крови, учащаются случаи гипертрофии левого желудочка, легочной гипертензии. Кроме гипертензии сосудов большого круга кровообращения имеется и северная кардиоангиопатия, умеренная легочная гипервентиляция, ухудшение бронхиальной проходимости, снижаются количество лейкоцитов и иммунологическая реактивность организма [1]. Это характерно для тонической регуляции триады механизмов (ней-ромоторный, нейротрансмиттерный и нейровегетативные (ВНС) компоненты) [3-5]. Есть связь между парасимпатическим отделом ВНС с включением холинергического нейротрансмиттерного механизма и тонической моторной системой, а также между фазической моторной системой и симпатическим отделом ВНС с вовлечением катехоламинергического нейротрансмиттерного механизма [2-4]. Между тоническим моторно-вегетативным (ТМВ) системокомплексом и фазическим моторно-вегетативным (ФМВ) системокомплексом в физиологических условиях идет непрерывное нейродинамическое балансирование. Причина возникновения двигательных и вегетативных сбоев - нарушение сбалансированности ФМВ- и ТМВ-системокомплексов, что ведет к усилению патологических процессов.

С позиции современной теории фазатона мозга (ФМ) можно говорить о коррекции фазатона и о его влиянии на саногенез с помощью управляющих воздействий, в т. ч. и таких методов, как гирудотерапия. Дисбаланс нейромоторных (фазической и хореической), а также нейромедиаторных (катехоламинергической и холинергической) систем приводит не только к дискинезиям, но и к вегетативным дисфункциям. И наоборот - когда вегетативные дисфункции ведут к нейромоторным и нейромедиаторным нарушениям. В этой связи уместно говорить о моторно-вегетативном гомеостазе, который обеспечивает гомеостаз организма [2-5].

Подобные клинико-патофизиологические обобщения предполагают новую нейродинамическую модель структурнофункциональной организации системы моторно-вегетативной регуляции двигательных и др. функций человека. Здесь ТМВ-система выступает вкупе с парасимпатическим отделом ВНС, а ФМВ-система - с симпатическим отделом ВНС. Обе эти системы образуют иерархическую систему - фазатон, см. рис. 1.

Материал и методы обследования. Использование гиру-дотерапевтических управляющих воздействий на ФСО и ФМ с целью изменения показателей ФМ является основой настоящих исследований. При лечении пиявками сказывается перестроечное влияние на организм в целом посредством рефлекторных, сосудистых и гуморальных механизмов, морфологических, химических и биохимических изменений крови, что и обеспечивает регулирующее влияние на гомеостаз и положительную клиническую симптоматику. Методика гирудотерапии заключалась в прикладывании пиявок на проекцию больного органа и рефлек-

* СурГУ, Сургут, ХМАО, Тюменская обл.