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 нейроэндокринной активностью (АПУД-система), представленная в разных органах. Следующий фрактальный уровень – это динамическая организация органов и систем. Наиболее демонстративны, а главное хорошо изучены, динамические характеристики системы кровообращения. Частота сердечных сокращений, артериальное давление, величина периферического сопротивления – динамические параметры функционального состояния сердца и сосудов. Таких крупных движений нет на клеточном уровне, однако это не меняет принципов динамической организации биологических систем – флюктуации меняют лишь частоту. Исследования гемодинамических параметров кровообращения стали неотъемлемой частью рутинного клинического исследования здоровых лиц и больных8,9. При этом частотные характеристики постепенно уступают место выявлению циклических закономерностей. Оценка изменений суточного профиля артериального давления, например, в настоящее время признаётся необходимым элементом диагностического процесса.
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.
Поскольку колебания – это неотъемлемое свойство материи, представляется очевидным существование спектра таких колебаний, при воздействии которых система или отдельные её звенья «откликаются» на это воздействие возбуждением. Нет никаких сомнений в том, что биологические объекты подчинены тем же закономерностям поведения динамических систем, что и объекты неживой природы11,12,13. На практике с реакцией тканей организма в ответ на действие внешних колебаний сталкивается каждый врач, получая, например, результаты исследования методом магнитно-резонансной томографии. Структуры головного мозга, помещенные в высокочастотное магнитное поле, подчиняются внешним колебаниям. Однако частота колебаний, которая возникает в тканях под действием навязанного ритма, оказывается различной для разных тканей в зависимости от особенностей их строения и метаболизма. Пример с использованием в медицинской практике магнитно-резонансной томографии лишь подтверждает существование явления парамагнитного возбуждения биологических структур, которое возникает в ответ на воздействие переменного магнитного поля. Однако воздействие мощного магнитного поля нельзя назвать физиологическим. Кроме того, ответ тканей на воздействие этого поля нельзя, строго говоря, назвать резонансным (Рис. 3.2.).
Для всех уровней колебательных систем характерно излучение всех видов физических полей, в том числе электромагнитных16. По-видимому, совпадения собственных частотных характеристик служат основанием для формирования динамических структур, близких к функциональной концепции У-Син. Синхронизация колебательных систем одного иерархического уровня обеспечивает их функционирование независимо от топографии и анатомической принадлежности17. Однако принадлежность к тому или иному иерархическому слою обеспечивает лишь готовность, потенциал реагирования, общность внутренних задач. Имеющие собственные колебательные характеристики с соответствующими физическими полями динамические подсистемы подчинены ведущим ритмам, которые обеспечивают основу функционирования открытой биологической системы – связь с внешней средой и способность к адаптации. Это необходимое условие жизнеспособности организма обеспечивается механизмами хорошо изученной нейроэндокринной регуляции, в центре которой находятся такие управляющие структуры как гипоталамус и гипофиз. В отличие от гормонального пути управления, волновые каналы, функционирующие по принципу резонансных ответов, обеспечивают устойчивость динамических систем, которые подчинены ведущим ритмам. Источниками ведущих ритмов служат специализированные структуры нервной системы, выполняющие роль генераторов (осцилляторы) электромагнитных колебаний определённой частоты и последовательности – биологических кодов12,15. В настоящее время локализованы и более или менее изучены осцилляторы ствола головного мозга и водители ритма сердца. Важнейшая роль водителей ритмов в динамической организации сложной биологической системы заключается в её… оживлении.