К вопросу о соотношении структуры и функции в биосистеме Текст научной статьи по специальности «Математика»

Статья публикуется по приглашению

К ВОПРОСУ О СООТНОШЕНИИ СТРУКТУРЫ И ФУНКЦИИ В БИОСИСТЕМЕ

И.А.Веселаго ([email protected]), М.З.Левина МГУ им. М. В. Ломоносова, биологический факультет

Проблема соотношения субстрата и функции в живом объекте -одна из центральных проблем биологии. От подхода к этой проблеме зависит решение таких общебиологических задач как описание механизмов интеграции биосистемы и целостности ее функционирования, адаптации к внешним условиям, развития в онто и филогенезе и других. Многие современные биологические исследования так или иначе затрагивают проблему целостности живого объекта. Вместе с тем механизмы интегративности, системности, функционального единства биообъекта изучены весьма слабо. Понятие целостности обычно декларируется, но как правило, бывает оторвано от реального эксперимента и его обсуждения. Нет единой концепции, объединяющей подходы к исследованию механизмов поведения, обучения, запоминания, несомненно опирающихся на общеинтегративные свойства организма. В современной биологии наблюдается отход от принципов целостности и системности, которые были присущи исследованиям, проводившимся в начале ХХ века. Современные биологи обычно ограничиваются утверждением, что организм — это сложная система, основанная на взаимодействии отдельных компонентов, и продолжают применять традиционные методы. При этом, как справедливо отмечал И.И.Шмальгаузен, морфологи забывают о физиологической стороне исследуемого объекта, а физиологи оставляют без внимания особенности строения морфосубстрата. В результате такого подхода все еще продолжаются поиски специфического субстрата памяти, способного к длительному хранению информации, и регулятора, управляющего течением процессов. В организме ищутся отображения элементов внешней среды в виде специфических, присущих каждому типу воздействий функциональных изменений субстрата. При этом упускается из виду диалектическое противоречие, лежащее в основе существования биологического объекта, — противоречие между относительной статикой морфосубстрата и динамикой физиологических процессов, развивающихся на том же субстрате и опосредующих все проявления его функциональной активности. В то же время обучение, память, регуляция и т.д. являются следствием функциональных перестроек морфосубстрата, изменения функционирования отдельных его компонентов и системных взаимосвязей между ними.

Современные представления о соотношении функции и субстрата основываются на редукционном, организмическом и интегративном принципах.

Редукционизм, согласно которому изучение сложных системных организаций может быть сведено к изучению составляющих их частей, позволяет достаточно полно описать основные свойства структурных элементов (блоков) биологической системы, наличие у них собственной организации, относительную независимость внутреннего функционирования, возможность взаимодействия с другими блоками и образования устойчивых комплексов. Важным достижением этого направления исследования явилось представление о гетерогенности блоков живой системы. Но поскольку элементы рассматривались в отрыве от целого, постольку оказалось невозможно выделить специфику целого, т.е. появления новых в качественном отношении системных свойств.

Организмическая концепция, утверждающая невозможность сведения целого к сумме составляющих его элементов, предусматривает наличие специфики целого, которой не обладают его отдельные части. Однако, такой подход не позволяет выделять механизмы, объединяющие отдельные элементы в систему, обладающую качественно новыми, по сравнению с простой совокупностью элементов, свойствами, т.е., в конечном итоге, не дает возможности связать между собой структуру и функцию биообъекта.

Принцип интегративизма является компромиссным при решении проблемы соотношения структуры и функции. Он дает возможность объединить достоинства редукционистского и организмического принципов. Сторонники этого подхода рассматривают дифференциацию и интеграцию в неразрывном единстве, на котором базируется целостность биологического объекта.

По нашему мнению, интегративный подход, обладая несомненными достоинствами, не имеет действенного формального метода исследования морфофункциональных преобразований биосистемы в ответ на внешнее воздействие.

Основываясь на интегративном подходе мы разработали метод исследования динамической организации биологического объекта. Настоящая статья посвящена генезису основ этого метода вместе с решением наиболее важных, на наш взгляд, задач взаимоотношения субстрата и функции биосистемы.

В основе метода лежат понятия системного блока, связей между блоками, структуры системы, состоящей из блоков и различных связей между ними, эквифинальности процесса в структуре. Необходимость преобразования внешних сигналов внутренними механизмами системы позволяет использовать понятие функции как процесса, сложенного из дискретных компонентов. Вычислимость функции, т.е. ее результативность, базируется на понятии алгоритма как последовательности гетерогенных процедур (блоков) переработки входной информации, приводящей к качественно новому результату, не

присущему каждому блоку в отдельности. В соответствии с вышесказанным постулируется необходимость наличия в системе регуляторного механизма, обеспечивающего ее лабильность при различных внешних воздействиях. Единство структурной и функциональной целостности биологической системы базируется по И. И. Шмальгаузену на существовании трех типов корреляций, обеспечивающих адаптивное функционирование в онто и филогенезе биологической системы. В соответствии с этим чрезвычайно важна взаимная дифференцировка гетерогенных компонентов и связей системы как в процессе развития и усложнения, так и в процессе качественной переработки внешней для биологической системы информации. Корреляции в биосистеме-это конкретные морфофизиологические связи, и регуляция в онто и филогенезе реализуется также при взаимодействии этих корреляций.

Многочисленные экспериментальные исследования в физиологии подтверждают наличие в организме сложных морфофункциональных зависимостей между гетерогенными компонентами и о складывании общей интеграции организма на основе взаимосвязей физиологических процессов.

На основе базисных теоретических понятий, мы хотим создать единое концептуальное представление о возникновении и изменении функции в структуре и формировании структуры на основе пролонгированного функционирования. Для этого обратимся прежде всего к понятию «блока».

В теории систем отдельный блок рассматривается как «черный ящик», внимание акцентируется на архитектонике системы, свойствах ее связей, и сознательно игнорируются внутренние механизмы блоков. Но, как хорошо известно из физиологии, внутренняя организация отдельных компонентов, их морфосубстрат во многом определяет характер функционирования биосистемы. Блок как целостная единица существует только на определенном уровне биологической организации. На этом уровне блок выполняет строго определенную процедуру в системном процессе и является дискретной структурной единицей. Здесь и в структурном и в функциональном плане блок неделим. Его специфика заключается в однозначном соответствии его структуры и функции. Важно то, что блок, с одной стороны, является элементом системы, с другой — сам представляет собой целостную систему со своими элементами и связями. Эти элементы в свою очередь системны и т.д. Следует особо подчеркнуть, что на всех вышележащих уровнях блок как единица системы не существует. Он не выполняет на этих уровнях специфической роли, не может быть выделен как самостоятельный элемент. Блок высшего уровня, выступающий на этом уровне как неделимая единица, складывается как система из блоков нижележащего уровня и выполняет качественно новую по отношению к нижележащему уровню функцию. Таким образом понятие блока относительно. В экспериментальных исследованиях на одном уровне биологической организации мы должны использовать редукционизм для

исследования интимных свойств блока, на другом — интегративизм, чтобы исследовать роль данного блока в организации целостной системной реакции.

В теории систем, кибернетике исследуются различные типы связей между блоками, их роль в переходе из одного состояния системы в другое. Но для изучения динамики биологической системы важно не только исследовать характер разнообразных связей, но и способы их образования и перестройки. И здесь специфическую системную роль играет внутренняя гуморальная среда биосистемы как фактор, обеспечивающий постоянную взаимосвязь между блоками. Эта среда формируется в процессе функционирования биосистемы при ее структурных и функциональных перестройках. Каждый функционирующий блок пополняет гумор продуктами своего метаболизма, реагируя при этом на метаболитные выделения других блоков. В результате осуществляется диффузная ненаправленная связь между блоками биосистемы. В зависимости от относительной устойчивости и локализации гуморальной среды диффузно связанными могут быть либо все блоки системы, либо их комплексы, либо определенные отдельные блоки. Воздействия гуморального фона могут как активировать, так и подавлять активность блока в зависимости от его предыдущего функционального состояния. Мы назвали гуморальный метаболитный фон системным активатором. Изменяя соотношение активных и неактивных блоков, устанавливая взаимодействие и организуя лабильные связи между ними, даже отстоящими друг от друга на значительное расстояние, активатор может функционально перестраивать морфосубстрат, не нарушая его структурных соотношений. Изменение активатора, любые его преобразования приводят к разрушению этих связей, а, следовательно, и комплексов блоков.

Каждый блок в ответ на воздействие может изменять свое функционирование. Пределы изменений определяются его нормой реагирования. Время перестройки функционирования в пределах нормы зависит от внутренней организации блока, его инерционности. Это время нередко может превышать время действия внешнего сигнала. В результате сигнал, вызвавший перестройку функционирования блока, может прекратиться до момента формирования процесса и получения результата. Устойчивый активатор до прихода сигнала подготавливает блок к его восприятию, поддерживает в узком диапазоне в пределах нормы реагирования, обеспечивает независимость от случайных воздействий. Происходит подготовка блока к специализированному взаимодействию с другими блоками. Специализированное взаимодействие создает в системе принципиально новое свойство -упорядоченную работу блоков. Так по специализированной выделенной связи результат работы одного из блоков в определенный момент времени оказывается активирующим входным сигналом для другого. В системе возникает процесс, состоящий из последовательности гетерогенных процедур.

Несмотря на то, что в теории систем большое внимание уделяется динамике перехода из одного состояния системы в другое, обсуждается проблема эквифинальности, механизм организации процесса, условия его возникновения не обсуждаются. Не выделены принципы организации функционирования и в физиологии. Для исследования механизма процессобразования мы привлекли понятие алгоритма. Алгоритм, в широком смысле слова, рассматривается как последовательность детерминированных гетерогенных процедур. Реализация алгоритма — результативный процесс. По Черчу алгоритм распадается на отдельные шаги, среди которых последующие зависят от результатов предыдущих. Применение теории алгоритмов позволило нам дополнить системные представления и выделить роль активатора в биосистеме. Блок является носителем гетерогенной процедуры, элементом системного процесса. Активатор, под действием которого устанавливаются специализированные взаимодействия, является алгоритмоформирующим фактором, организатором системного процесса. Возникновение алгоритма обеспечивает и поддерживает готовность организации к восприятию сигнала, который «запускает» последовательность блоков-процедур. Возникает процесс, заканчивающийся результатом, не присущим ни одному из участвующих в его образовании блоков. Это системный результат, складывающийся на основе предыдущего функционирования, системного активатора, входного сигнала и работы блоков.

Таким образом в системе под действием диффузного активатора возникают детерминированные взаимодействия между блоками, образуется алгоритм и возникает результативный процесс. Таков генезис процесса, переход от структурной организации к функционированию.

Однако не менее важна и другая сторона существования сложных системных организаций — переход от функционирования к формированию субстрата. Многочисленные биологические исследования формообразовательных процессов указывают на ведущую роль функции в возникновении нового морфосубстрата (блоков и связей). Изучение системного активатора, позволяет нам утверждать, что устойчивое его состояние является важным условием для возникновения структурных перестроек. Ранее мы показали, что под действием устойчивого активатора происходит переход от диффузионного взаимодействия к специфическому, возникают новые связи, что ведет к структурным перестройкам.

Разнообразие функционирования, лабильность системы, ее качественные особенности, зависят в большей степени от взаимодействия между блоками, нежели от широты нормы реагирования отдельных блоков. При системообразовании происходит сужение нормы реагирования блока до оптимума, которое поддерживается активатором.

Однако активатор — наиболее подвижная часть системы. Он не может обеспечить постоянство нахождения блока в заданной части нормы реагирования. В сложной системе необходимо, чтобы особенности структурной организации самого блока поддерживали это состояние. Пролонгированное функционирование блока в определенном режиме, в узком диапазоне нормы реагирования приводит к тому, что часть блока оказывается вне действия устойчивого активатора. Вследствие этого она подвергается постоянным перестройкам под действием случайных факторов и, по меткому выражению Б. П.Токина, «…выходит из-под замка корреляций». В результате нарушаются взаимодействия между элементами блока, утрачивается часть потенций, что в свою очередь ведет к структурному закреплению существующей на данный момент функции.

Все изложенное выше позволяет утверждать, что активатор играет важнейшую системообразующую роль — на его основе формируются комплексы блоков, специфические связи, обеспечивающие последовательную работу блоков, т.е. физиологический процесс. Активатор не только подготавливает субстрат к функционированию и поддерживает устойчивость процесса. На нем зиждятся формообразовательные процессы: создаются новые структурные комплексы блоков, между которыми структурно закрепляются специфические связи, организуются новые процессы.

Активатор — продукт биосистемы. Он не привносится извне, а формируется в результате согласованного функционирования блоков, которое он же сам и организует. Изменяясь в ходе функциональных перестроек, системный активатор соответственно изменяет внутреннюю организацию системы. Гуморальный фон комплекса блоков принципиально отличается от фона, создаваемого каждым отдельным блоком. Это основа согласованной системной реакции на сигнал извне, т.е. функциональной целостности, интегративности. Лабильность диффузного активатора ведет к лабильности физиологических процессов, включающих различные активные блоки, что и является внутренним саморегулированием биосистемы.

Субстрат и функция биосистемы находятся в состоянии постоянного взаимного регулирования. Динамика регуляторных связей проявляется в том, что один и тот же компонент системы может в различное время быть и индуктором и реактором. Одни и те же функциональные блоки могут участвовать в различных процессах за счет относительной независимости своего внутреннего функционала от конкретного процесса. При этом активность блока может меняться на протяжении некоторого отрезка времени. В этом проявляется феномен обратной связи — важнейшего элемента физиологической регуляции и адаптации биосистемы к непрерывно меняющимся условиям среды. Обратная связь — это повторное активирование блока, опосредованное через другие блоки системы. Этими теоретическими соображениями объясняется наличие множества регуляторов в биосистеме, выделяемых исследователями в эксперименте. Наши теоретические и

экспериментальные работы привели нас к выводу об отсутствии в биосистеме субстрата-регулятора. Динамика соотношения функции и субстрата — вот основа устойчивости системы и стабильности ее процессов.

Вышеизложенное позволяет нам утверждать, что соотношение между структурой и функцией в биосистеме неоднозначно и непостоянно. Нами теоретически и экспериментально показано, что в зависимости от воздействия в биосистеме реализуется один из трех типов соотношения структуры и функции: жесткий, селективный или компилятивный. Жесткий тип предполагает однозначное соответствие функции и субстрата. В этом случае все блоки системы активированы и реализуют одну единственную функцию, которая представляет собой программу, сформированную и закрепленную в процессе предыдущего функционирования. Структура программы (программа как

функционирующий комплекс блоков, сама является блоком, но уже следующего системного уровня), однозначно определяет характер процесса. Изменить процесс можно только нарушив субстрат. При однозначном соответствии структуры и функции и роль активатора однозначна — обеспечить необходимый уровень активности блоков программы.

Селективный тип соотношения возникает в том случае, если система реализует не одну, а множество программ, способных отвечать на комплекс сигналов. В системе формируется активатор, способный обеспечить возможность выбора адекватной сигналу программы. Здесь активатор выполняет роль селектора, позволяющего заменить одну жесткую программу на другую. За счет механизма селекции создается лабильность функционирования. Между субстратом и функцией устанавливаются соотношения селективного типа. Выбор и подготовка программы к действию — важнейшая, но не единственная задача активатора на этом этапе. Имея дело с комплексом программ, активатор неизбежно устанавливает между ними лабильную функциональную связь, что приводит к образованию временного функционального блока. При кратковременном активировании этот блок может не нести функциональной нагрузки, но его образование является началом следующего важнейшего этапа развития системы — компиляции нового системного блока.

Компилятивный тип соотношения субстрата и функции определяет морфофункциональные перестройки, в процессе которых формируется новый комплексный блок из уже имеющихся блоков. Очевидно, роль активатора в этом случае наиболее разносторонняя — выбор программ, установление взаимоотношений между ними, обеспечение единого функционирования, закрепление вновь приобретенной функции в перестройках субстрата.

В процессе компиляции лабильность системы оказывается наиболее значительной, поскольку формируются принципиально новые блоки, программы, процессы,, которым не обладала ранее биосистема. Однако

оформление нового блока в виде морфофункциональной единицы и участие его в системных процессах приводит к неизбежному возникновению однозначного соответствия между его структурой и функцией. Т. е. мы приходим к жесткому типу соотношения между ними.

Из всего сказанного можно сделать вывод, что разные типы соотношения субстрата и функции взаимообусловлены. Жесткий тип, возникший как результат компиляции, является основой для селекции программ. А селекция, в свою очередь, является первым и важнейшим этапом компиляции. Последовательная смена типов взаимодействия определяет характер функционирования системы. Перманентный переход от лабильного типа функционирования к жесткому, от исходной жесткости через селекцию и компиляцию к новой жесткости — основа развития системы.

Особенно следует подчеркнуть, что развитие лабильности на одном уровне биосистемы ограничено. Образование жесткого блока, установление однозначного соответствия функции субстрату приводит к невозможности компилирования новых блоков на имеющемся субстрате. Все потенции создания нового функционирования данного уровня могут быть исчерпаны.

Дальнейшее развитие системы зависит от возможности объединения ранее сформированных блоков, что определяется имманентными свойствами блоков и их разнообразием.

Из описания роли активатора в организации системной интеграции не следует делать вывода, что источником реорганизации и развития биологической системы является исключительно внутреннее функционирование. Организм преобразуется в целом, и в закономерностях этого преобразования важнейшую роль играют как внешние, так и внутренние факторы. Говоря о биологической системе, следует помнить, что ее организация пластична и способна к адаптации. Для того, чтобы система могла адекватно отвечать на внешние воздействия, необходимо чтобы предфункциональное ее состояние соответствовало поступающему извне сигналу.

Внутреннее состояние системы динамично, именно поэтому реакция на внешнее воздействие при адаптивном функционировании неоднозначна и зависит от состояния системы. Нами была произведена классификация внешних относительно биосистемы сигналов в зависимости от типа перестроек, которые они вызывают. Сигналы, для ответа на которые в биосистеме имеется готовая программа, не вызывают ни функциональных, ни структурных перестроек. Возникает реакция «сигнал — ответ». Инициация готовой программы ответа (жесткого блока системы) позволяет воспроизводить определенное системное поведение, что внешне выглядит как «запоминание» взаимосвязи между стимулом и реакцией. Это реакция по жесткому типу, а сигналы мы назвали однозначными.

Для получения результата по селективному типу функционирования, необходимо предварительно произвести системные функциональные перестройки, которые обеспечат активацию комплекса блоков и выделение из него необходимой программы. Только в результате таких перестроек возможна ответная реакция. Очевидно, что в этом случае по внешнему сигналу происходит два взаимообратных процесса -функциональная перестройка существующей организации (функциональное «запоминание») и использование выделенной программы (воспроизведение реакции). Для осуществления перестроек и функционирования внешний сигнал, их вызывающий, должен быть более длительным, чем в первом случае. Такие сигналы мы назвали альтернативными.

Качественно новая реакция на сигнал, ранее не встречавшаяся в поведении биосистемы появляется, как уже говорилось, в ходе компиляции, требующей определенного времени. Сигнал при этом должен вызвать такой уровень активации, при котором возможны структурные перестройки системы. Такую реакцию может вызвать только сигнал, постоянно действующий на протяжении длительного отрезка времени. Под действием такого сигнала происходит «долговременное запоминание» в виде образования новой единицы субстрата — функционального блока. Сигналы такого типа мы назвали компилятивными. Достаточный уровень пролонгированности компилятивного сигнала будет последовательно обеспечивать функциональные перестройки, перестройки субстрата, вновь функциональные перестройки уже на базе измененного субстрата и, наконец, реакцию по типу «сигнал-ответ».

Таким образом, мы приходим к выводу о том, что говорить об абсолютном значении сигнала для биосистемы бессмысленно. Для нее не существует константной внешней среды — есть внешняя и внутренняя динамика. Мы также получили парадоксальный вывод о том, что не существует и памяти биосистемы в виде хранилища на любом из уровней ее организации. Существует целостная система, постоянные перестройки которой обеспечивают феномен запоминания. Динамика этих перестроек опосредует статику памяти.

В заключение отметим, что, исходя из приведенной логики рассуждений, основу интегративной целостности биосистемы составляет функциональная триада — структура, активатор и физиологический процесс. Структура заключает в себе особенности субстрата (дискретные блоки и связи между ними). Активатор системы дуален: с одной стороны — это продукт процессов, происходящих в субстрате, с другой — продуцент физиологического процесса, необходимый элемент процедуры. Физиологический процесс — это последовательное функционирование компонентов субстрата (процедур), что отражает способность структуры к интегративности, целостности.

Все элементы триады находятся в неразрывном единстве, в них заключаются соотношения субстрат-функция и функция-субстрат. Функциональная триада определяет феноменологические интегративные проявления биосистемы такие как регуляция, память, развитие, обучение, поведение, адаптация.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. М. Наука, 1980.

2. Бауэр Э. Т. Теоретическая биология. Л. Изд. ИЭМ, 1935.

3. Беленков Н. Ю. Принцип целостности в деятельности мозга. М. Медицина, 1 980.

4. Берталанфи Л. фон. Общая теория систем — обзор проблем и результатов.

Системные исследования. М. Наука, 1969.

5. Кастлер Г. Возникновение биологической организации. М. Мир, 1967.

6. Короткова Г. П. Принципы целостности. Л. Изд. ЛГУ, 1968.

7. Мюллер Ф., Геккель Э. Основной биогенетический закон. М.- Л. Наука, 1 940.

8. Токин Б. П. Общая эмбриология. М. Высшая школа, 1 977.

9. Шмальгаузен И. И. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М. Наука, 1982.

10. Шмальгаузен И. И. Регуляция формообразования в индивидуальном развитии. М. Наука, 1964.

Управление собственным временем биосистем

С. Л. Загускин

 

Лаборатория хронобиологии НИИ Физики Ростовского университета

Для понимания специфики биологического времени, причин разной скорости биологических процессов и возможности управления собственным временем биосистем важно учитывать особенности сохранения устойчивости биосистем и направленности биологических процессов.

Первая особенность. Биосистемы — это целостные иерархические системы с дискретной иерархической временной организацией. Их устойчивость термодинамически предопределена на каждом уровне некоторыми диапазонами допустимых отклонений от идеальной гармонии согласования скоростей функциональных и структурных восстановительных процессов.

Десинхронозы, фазовые, системные и иерархические, энергетически не выгодны. Устойчивость энергетически оптимальной временной организации биосистем определена эволюцией временной организации внешней среды. Любая патология на любом уровне характеризуется тем или иным десинхронозом, т.е. рассогласованием фаз и скоростей разных функциональных и структурных процессов одного или нескольких смежных уровней. По степени, характеру и виду десинхроноза можно диагностировать и прогнозировать состояние любой биосистемы. Коррекция временной организации, устранение десинхронозов возможны как под влиянием естественных ритмов внешней среды (без антропогенных экологических искажений), так и путем адекватных многочастотных искусственных воздействий. Управление устойчивостью биосистем через араметры ее временной организации — естественный и мягкий способ без нарушения регуляторных систем и интегральной целостности самой биосистемы.

Вторая особенность. На каждом уровне биологической организации существует энергетическая параметрическая зависимость величины и знака функциональной индукции пластических (восстановительных) процессов. Иначе, в фазу положительного энергобаланса возможен избыточный анаболизм, рост, развитие, активная перестройка, сукцессия, прогрессивное эволюция. В фазу энергетического дефицита, вызванного либо предшествующим увеличением энергозатрат, либо снижением энергопродукции, сохраняют устойчивость, наоборот, те системы, в которых преобладает пассивное снижение энергозависимых процессов, торможение активности, движения, анабиоз, сон, зимняя спячка, климакс, регресс, пассивная адаптация и т.д.

Каждая из этих двух противоположных стратегий сохранения устойчивости не может не сменяться другой в соответствии с ритмами колебаний и распределения потоков энергии. В зависимости от преобладания пассивной или активной стратегии сохранения устойчивости на соответствующем уровне увеличивается или уменьшается скорость биологических процессов. Устойчивость биосистемы при избытке энергии сохраняется за счет поддержания устойчивости элементов, но при недостатке — за счет избирательной элиминации части элементов.

Следствием последней стратегии является временный иерархический десинхроноз — рассогласование соотношения скоростей процессов разных уровней.

Третья особенность. Биологически адекватными сигналами (биологическими кодами) являются многочастотные сигналы, в спектре которых соотношение частот соответствует иерархии периодов биоритмов целостной иерархической биосистемы. Только такие сигналы способны устойчиво изменять уровни биологических функциональных и структурных процессов и устранять возникающие в биосистеме десинхронозы. Воздействие с одной, даже резонансной, частотой демпфируется гомеостатическими колебательными контурами ниже- и вышележащих уровней, смежных к адресуемому. Дискретная временная организация биосистем и многочастотность биологических кодов объясняют высокую помехоустойчивость биосистем и их чрезвычайную чувствительность к биологически и эволюционно значимым сигналам.

Из рассмотренных особенностей следует возможность управления собственным биологическим временем биосистем с помощью так называемых биоуправляемых биоритмологических многочастотных воздействий.

Изменение скорости биологических процессов и возникновение тех или иных десинхронозов по любой причине проявляется в рассогласовании скоростей потоков их энергетического обеспечения. Для восстановления временной гармонии необходима такая спектральная структура внешнего воздействия, при которой обеспечивается максимальное отношение энергозатрат на внешние рабочие процессы относительно внутренних регуляторных. Данный критерий направленности обеспечивает более значительное увеличение внешних энергозатрат относительно внутренних регуляторных при активной стратегии сохранения устойчивости и более значительное снижение регуляторных энергозатрат относительно снижения внешних рабочих при пассивной стратегии сохранения устойчивости (стратегии экономичности). Данный критерий оказывается справедливым для любых биологических процессов на всех уровнях биологической организации.

В первом случае (активная стратегия сохранения устойчивости) увеличивается скорость биологических процессов, во втором (стратегия экономичности) — замедляется. Собственное время биосистемы зависит как от плотности потока входной энергии, так и от энергоемкости и лабильности соответствующих ей процессов. Многочастотные воздействия, соответствующие иерархии периодов биоритмов в устойчивых (гармонических) состояниях биосистем, позволяют корректировать соотношение скоростей разных иерархических уровней биосистемы и скоростей разных процессов одного ее уровня. Данная закономерность выражается в обнаруженном нами явлении многочастотного параллельного резонансного захвата, характерного только для живых систем.

Экспериментальное подтверждение возможности управления собственным временем биосистемы получено нами в модельных опытах на одиночной живой клетке и при биоуправляемом способе хронофизиотерапии различных болезней у человека. Модуляция лазерного, электрического, магнитного и других воздействий синхронно с сигналами датчиков пульса, дыхания и других биоритмов пациента увеличивала по сравнению с обычными методами физиотерапии лечебный эффект и его стабильность.

В месте патологии в результате такого лечения наблюдалась нормализация параметров ритмов кровотока и согласование его с ритмами центрального кровотока. Восстановление временной гармонии сопровождается обнаруженным экспериментально эффектом тканевой памяти. Устранение десинхронозов в месте патологии с помощью аппаратов для биоуправляемой хронофизиотерапи серии «Гармония» происходила за счет коррекции периодов ритмов и, следовательно, собственного времени биосистемы на соответствующих уровнях. В опытах на живой клетке с помощью многочастотных воздействий с равномерным увеличением частот, но сохранением их отношения, ускорение собственного времени сопровождалось стабильным увеличением биосинтеза белка, а уменьшение — снижением содержания белка и биосинтеза белка в клетке. С помощью устройства для автоматизации дыхательной гимнастики по пульсу «Консонанс» согласованием продолжительности фаз дыхательного цикла с ритмами пульса удается корректировать биологическое время и эффективно управлять функциональным состоянием человека — снижать психо-эмоциональное напряжение или, наоборот, увеличить тонус и активность.

Таким образом, оценивая гармонию иерархии временной организации, нарушения согласования собственных времен на разных уровнях биосистемы и корректируя их с помощью многочастотных биологически адекватных воздействий, возможно эффективно диагностировать, прогнозировать состояния биосистем на разных уровнях и управлять жизнедеятельностью.

 

Биотехнологии, ориентированные на человека | BioSystems — Официальный сайт

Биотехнология, ориентированная на человека | БиоСистемы — Официальный сайт

                     биотехнология, ориентированная на человека

Все права защищены.
© 2023

Прокрутить вниз

Создание аналитических решений так, как вам нужно

Подробнее

        Основана в 1981 году
в Барселоне

BioSystems BioSystems BioSystems BioSystems BioSystems BioSystems BioSystems

Чем мы занимаемся Что мы делаем Что мы делаем

Клинический анализ

01

С 19 лет81 мы разрабатываем, разрабатываем и производим аналитические решения, начиная от реагентов, калибраторов и контролей, инструментов и услуг, придерживаясь единого подхода: предлагая надежные продукты и удобный пользовательский интерфейс, чтобы способствовать улучшению здоровья и благополучия во всем мире.

Перейти к медиа-центру

Клинический анализ

01

Мы разрабатываем качественные продукты, чтобы предлагать нашим пользователям наилучшие впечатления.

Ветеринарный анализ

02

Мы способствуем улучшению здоровья и благополучия животных с помощью индивидуальных решений, разработанных с участием ветеринарных специалистов.

Перейти к медиа-центру

Ветеринарный анализ

02

Вклад в благополучие животных и отраслевую безопасность во всем мире посредством улучшенного опыта для специалистов в области ветеринарной аналитики.

Анализ пищевых продуктов и напитков

03

Предоставление нашим пользователям наилучшего опыта благодаря адаптированным аналитическим решениям. Мы помогаем лабораториям и предприятиям достигать самых высоких стандартов качества.

Перейти к медиа-центру

Анализ пищевых продуктов и напитков

03

Помощь производителям в их стремлении к совершенству и соответствию требованиям.

Сельскохозяйственный анализ

04

Мы вносим свой вклад в обеспечение устойчивости нашей планеты, предлагая аналитические решения для лучшего понимания агроэкологических взаимодействий и оценки воздействия деятельности человека на экосистемы и уважения всех живых существ.

Свяжитесь с нами

Сельскохозяйственный анализ

04

Сельскохозяйственный анализ

04

Мы вносим свой вклад в обеспечение устойчивости нашей планеты, предлагая аналитические решения для лучшего понимания агроэкологических взаимодействий и оценки воздействия деятельности человека на экосистемы и уважения всех живых существ.

Предыдущий Следующий

Анализ биопроцессов

05

Множество биопродуктов, полученных в результате культивирования бактерий, дрожжей, грибков или клеток млекопитающих в биореакторах, помогает нам диагностировать, предотвращать и лечить болезни, а также улучшать здоровье и благополучие, среди многих других биотехнологических применений мельчайших живых существ .

Свяжитесь с нами

Анализ биопроцессов

05

Анализ биопроцессов

05

Множество биопродуктов, полученных в результате культивирования бактерий, дрожжей, грибков или клеток млекопитающих в биореакторах, помогает нам диагностировать, предотвращать и лечить болезни, а также улучшать здоровье и благополучие, среди многих других биотехнологических применений мельчайших живых существ .

Предыдущий Следующий

Понимание того, как
мы можем вам помочь,

включает
профессионалы нашего
организация

Как



мы можем вам помочь?

Если вам нужна информация, подробности о наших процедурах или помощь в интерпретации результатов, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.

Спасибо!

Ваше сообщение отправлено

[email protected]

Информационный бюллетень

Информационное письмо

Спасибо!

Ваше сообщение готово!

[email protected]

Узнайте больше о нас | BioSystems

Узнайте больше о нас | БиоСистемы — Официальный сайт

биотехнология, ориентированная на человека

Это то, что определяет
наши решения.

Ставим вас в центр


нашей компании

Биотехнология использует биологические агенты для производства полезных продуктов, устойчивых и приносящих пользу обществу.

Помощь в промышленности


на будущее

Сосредоточьтесь на главном

Все права защищены.
© 2023

Прокрутить вниз

Наша команда рядом с вами. Поговорим?

Наследие BioS
НАЗАД

Проверьте
наш каталог

Создание аналитических решений в соответствии с вашими потребностями и обслуживание клиентов по всему миру с 1981 года. 

Дух Баха
НАЗАД

Его предприимчивость, энтузиазм и скромный дух остаются с нами, это то, что мы называем BioSystems «taranna»

Biotech
НАЗАД

Это мир, в котором мы работаем, это то, чем мы занимаемся, это то, чем мы увлечены.

Быть U
НАЗАД

Мы ставим себя на ваше место, пытаемся понять вас, чтобы создавать вещи, которые вам помогают.

Барселона
НАЗАД

Центр дизайна и инноваций, где наука и технология сочетаются с традициями и здоровой культурой европейской страны.

17 точек

+25 тыс. лабораторий

+45 тыс. установленных анализаторов

+100 рынков

Наши решения Наши решения Наши решения

Кодекс поведения


См. наш Кодекс поведения

Мы решительно привержены нашим заинтересованным сторонам, обществу и планете. Потому что мы уважаем их в каждой части нашей работы.