Наличие и неспецифических, и специфических реакций, понимание сходства и отличия закономерности их развития открывает перспективу правильного сочетания этих реакций.

Глава 3

ОРГАНИЗМ КАК СЛОЖНАЯ

КОЛЕБАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

И АДАПТАЦИОННЫЕ РЕАКЦИИ

Повсюду волны! Их мы узнаем И в ритме дюн, и в музыкальном ладе.......О волновидный абрис бытия! Тебя движенье это успокоит, И будет вторить музыка твоя Гармониям бегущих синусоид В их колебаньях выражена суть, Нам явленная в древних песнопеньях Но те же ритмы можно почерпнуть И в звездах, и в кристаллах, и в растеньях.

Ю. Аинник

КОЛЕБАНИЯ В ЖИВЫХ СИСТЕМАХ

Одним из фундаментальных свойств живых систем, относящихся к открытым неравновесным системам, является их колебательная природа. Имеются ввиду сложные прост­ранственно-временные свойства организма, т.е. одновремен­ное наличие колебаний разнрй частоты на разных ступенях функциональной иерархии. Богатство ритмов, обнаруженных во внешней среде, в общем адекватно их обилию, обна­руженному в биологических системах, т.е. биологические ритмы - внешнее проявление авто-колебательных процессов в биологических системах. Это понятно, так как в этих усло­виях и зарождалась жизнь. На различных иерархических уровнях — от молекулярно-клеточного до организменного — происходят ритмичные изменения во времени самых различ­ных параметров, а само существование организма как едино­го целого обеспечивается, по современным представлениям,

синхронизацией этих параметров. Чем более сложный интег-ративный характер имеет биологический процесс, тем часто­та его меньше (период, соответственно, длиннее). По мере снижения иерархического уровня частота колебаний увели­чивается. Наличие колебаний в широком диапазоне частот — от ультрафиолетового диапазона (например, митогенети-ческие лучи Гурвича) до сверхмедленных колебаний с пери­одами, равными месяцам и годам - соответствует разным биологическим процессам и различным иерархическим уровням организма.

Так, мельчайшим вибраторам - молекулярно-субкле-точным структурам - в соответствии с их малыми размерами свойственны колебания наиболее высоких частот: оптичес­кого диапазона (УФ-волны, видимый свет и ИК-волны) от 3x10^м до Зх10¹⁷ Гц. Биофизические и биоэлектрические про­цессы характеризуются уже частотой от кГц до единиц Гц, биохимические - периодом от секунд до нескольких часов (единицы Гц до десятитысячных долей Гц), физиологические — от нескольких часов до нескольких суток (от миллиГц до микроГц). Есть и более длинные ритмы. На разных ступенях функциональной иерархии происходят колебания структур­ного, энергетического, информационного гомеостаза, кото­рые являются отражением неравновесности биологических систем (по Бауэру). В течение последних десятилетий сложи­лось представление о том, что живой организм состоит из множества связанных между собой осцилляторов: по прин­ципу осцилляторов работают все системы регуляции в биоло­гических объектах, исполнительные органы и системы передачи регуляторных влияний (Halberg F. и др., 1969).

На основе таких представлений наличие сложной коле­бательной системы как единого целого объясняют резонанс­ными взаимодействиями, приводящими к синхронизации колебаний. Под синхронизацией, согласно современным представлениям, понимается установление и поддержание такого режима работы осцилляторов, при котором их часто­ты равны, кратны или находятся друг с другом в рацио­нальных отношениях (Реутов В.П., 1984). О колебаниях в биологических процессах в большинстве случаев судят лишь по косвенным, отраженным показателям. Кроме того, ввиду

недетерминированности живого, параметры биологических процессов могут варьироваться от цикла к циклу, а отно­шение их частот не может быть строго рациональным, т.е. в живых системах речь идет лишь о приблизительной перио­дичности и лишь примерной соизмеримости частот взаимо­действующих колебаний - квазипериодичности. С этими оговорками можно принять, что на различных иерархических уровнях — от молекулярно-клеточного до уровня организма как единого целого - происходят стохастические флуктуа­ции, приводящие к определенного рода ритмическим изме­нениям во времени самых различных параметров (Halberg F., 1983 и др.). С этой точки зрения само существование орга­низма становится возможным благодаря согласованию, синх­ронизации колебаний. Синхронизация способствует устой­чивости системы, оптимизирует процессы переноса вещест­ва, энергии, информации и считается одним из важнейших факторов самоорганизации сложных систем (Гудвин Б., 1966; Блехман И.И., 1971, 1981; Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С., 1971; Винер Н., 1983). Живые систе­мы относят не к абсолютно, а к относительно синхрони­зированным, т.к. регистрируются и нерегулярные, неритмич­ные процессы, но именно синхронизированные процессы обусловливают упорядоченность и гармонию колебательной системы (Блехман И.И., 1971, 1981). Таким образом, резо­нансным взаимодействиям и степени синхронизации под­систем организма отводят определяющую роль в его функ­циональном состоянии. Уровень синхронизации может использоваться для оценки физиологической нормы (Влади­мирский Б.М., 1996). В здоровом организме поддерживается относительная согласованность различных колебательных процессов — составляющих гомеостаза, в то время, как при различных патологических процессах наблюдается та или иная степень десинхроноза (Ашофф Ю., 1984). Отклонение в другую сторону - избыточная синхронизация, или гиперсин­хронизация - также не является нормой.

С этой точки зрения здоровье определяется взаимосла­женностью множества биологических ритмов, корреляцион­ными отношениями между значениями физиологических параметров, совершенством фазовой архитектоники биорит-

Мической системы и ее соответствием вариациям внешней среды, т.е. оптимальным уровнем биоритмической адаптации (Бреус Т.К., 1992; Моисеева Н.И., 1990; Halberg F., 1983), а патология - это нарушение колебательной гармонии (Lachovsky J., 1924).

Обычно в биологии и медицине флуктуации живых систем описывают как биоритмы. Хотя биоритмы и являются самоподдерживающимися колебаниями, аналогичными авто­колебаниям в неживых системах, т.е. являются эндогенными, они формировались в процессе эволюции под влиянием космической ритмики, которая опосредуется, главным образом, через ритмические вариации естественных электро­магнитных полей низких и сверхнизких частот (Влади­мирский Б.М., Нарманский В.Я., Темурьянц НА., 1994; Пресман А.С., 1997). Кроме того, ритмические вариации электромагнитного фона окружающей среды выступают, при уже сформированных ритмах, в качестве наиболее важных датчиков времени, причем для синхронизации достаточно очень слабого сигнала: происходит «затягивание» или «зах­ват» близкой частоты. Поэтому периодичность процессов в живых организмах рассматривается как отзвук периодич­ности макромира. Так, установлено, что в самых различных биологических, химических и физико-химических процессах происходят синхронные флуктуации различных параметров - макроскопические флуктуации, амплитуда которых корре­лирует с космогеофизическими фаторами (Шноль С.Э., Намиот В.А., Жвирблис В.Е. и др., 1983; Агулова Л.П., Удальцова Н.В., Шноль С.Э.,1984).

Внешняя синхронизация может осуществляться по отношению к отдельным ведущим ритмам, к которым подстраиваются и более длинные, и более короткие ритмы. Роль такого ведущего ритма, доминирующего на уровне организма, играет околосуточный, циркадианный ритм (Питтендрих К., 1984). Именно он является интегрирующим по отношению как к более коротким, так и к более длинным (Halberg F., 1983). Этому ритму придается такое значение в жизнедеятельности организма, что говорят о его «цирка-дианной структуре» или «циркадианной системе». Считают, что в процессе эволюции циркадианный ритм работы

организма сложился под влиянием внешнего суточного ритма, и в первую очередь - режима освещения, тветствен-ность за циркадианные ритмы несут и Шумановские волны (формирующиеся между Землей и ионосферой) с основной частотой 7,8 Гц, имеющие 24-часовую гармонику. Они со­держат также большое число высших гармоник, на которые реагирует вегетативная нервная система. В эту же полосу частот входят основные ритмы ЭЭГ, в том числе, а-ритм. Циркадианные ритмы для нас особенно интересны, т.к. со­ответствуют биоритмам адаптационных реакций организма.

Считается, что регуляция циркадианных ритмов, т.е. регуляция деятельности множества осцилляторов, осущест­вляется ведущим осциллятором (Ашофф Ю., 1984), своеоб­разным «маятником биологических часов». Благодаря взаим­ному сопряжению осцилляторов, контролю над ними ведущего осциллятора («колебателя»), взаимодействию с факторами среды («принудителями») в здоровом организме поддерживается строгая (но не жесткая!) согласованность различных процессов - составляющих гомеостаза (Ашофф Ю., 1984; Дильман В.М., 1986; Менакер М., Бинки С, 1984). Полагают, что согласование циркадианных ритмов осуществ­ляется на уровне центральной нервной и нейроэндокринной-систем (Мур-Ид М., Салзмен Ф., 1984 и др.).

Таким образом, синхронизационная парадигма помогает на данном уровне знаний понять целостность такой сложной колебательной системы, какой является живой организм.