Материалы размещены исключительно с целью ознакомления учащихся ВУЗов, техникумов, училищ и школ.
Главная - Наука - Медицина
Степанов А.М. - Основы медицинской гомеостатики

Скачать книгу
Вся книга на одной странице (значительно увеличивает продолжительность загрузки)
Всего страниц: 83
Размер файла: 482 Кб
Страницы: « 1   2   3   4   5  6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  » »»

   Было выявлено, что гомеостатические системы на непредсказуемое  изме-
нение информационного потока отвечают двухфазным  реагированием:  немед-
ленной реакцией на снятие возникшей остроты противоречия и  после  этого
относительно длительным выравниванием запаса противоречия,  потраченного
в процессе реализации первого этапа. Приведу пример общего  характера  о
необходимости поддержания противоречия организмом в целом. Организм, как
иерархическая сеть физиологических систем, в каждый данный момент, с од-
ной стороны, стремится к минимуму производимой работы и, соответственно,
иметь минимальный запас энергии, так как  на  поддержание  этого  запаса
требуется дополнительная затрата энергии и ее  веществ-носителей,  но  с
другой стороны, организм для своего  выживания  вынужден  накапливать  и
поддерживать некоторый избыточный запас энергии и  пластических  веществ
для компенсации неожиданных изменений во внешней среде.  Таким  образом,
существуют две цели: первая - минимизировать работу организма по поддер-
жанию энергетического статуса, вторая -  найти  оптимально  "избыточную"
величину работы по созданию резерва веществ и энергии для сохранения ор-
ганизма в непредсказуемо изменившихся условиях. Расстояние  между  этими
двумя целями можно оценивать величиной, которая называется  противоречи-
ем. Запасом противоречия в данном случае будет величина "избыточно" под-
держиваемой энергии и пластических веществ в организме, которые на  дан-
ный момент ему как бы не нужны.
   Разработаны имитационные модели гомеостатов  и  ведется  изучение  их
свойств, а также исследуется возможность имитации на этих  моделях  раз-
личных патологических состояний, вплоть до таких крайних патологий,  как
паралич, шок и коллапс. Показаны  механизмы  патологического  привыкания
гомеостата ("эффект наркомана"), рассмотрены механизмы стресса, как час-
ти адаптационной системы гомеостата, раскрыты "эффект вируса" и его раз-
личные проявления в гомеостате "хозяине" ("дремлющее" и "активное"  сос-
тояние). Модели развития, старения, пульсирующих (изменяющих  активность
во времени) гомеостатов.
   С точки зрения гомеостатики патология органа или физиологической сис-
темы есть изменение в цепях управления либо за счет нарушения морфологи-
ческой целостности, либо по причине смещения  характеристик  управляющих
сигналов, что вызывает запуск адаптационных реакций для компенсации  на-
рушенных функций за счет собственного "горячего резерва" или работы дру-
гих гомеостатов. Информация, корректирующая адаптационный процесс, может
вносится в организм на разных материальных носителях, разными путями, но
конечный эффект - выход гомеостата на рабочий  нормальный  режим  -будет
достигнут.
   О некоторых патологиях гомеостатов и их моделях.

   Нормальный гомеостат, вернее его модель, обладает целым рядом  исклю-
чительных свойств в отношении адаптивности, живучести, помехоустойчивос-
ти и т.д. Исследования математической модели гомеостата показали, что он
имеет еще как бы болевые точки и критические связи; воздействуя каким-то
образом на них, можно создать множество различных патологий.  Рассмотрим
наиболее тяжелые из них, вызываемые разрывами прямых связей  -  паралич,
обратных связей - шок, перекрестных связей - коллапс.
   Паралич может быть полным, т.е. гомеостат перестает выполнять функции
управления. Этот случай имитируется на модели гомеостата  разрывом  цепи
подачи внешнего сигнала (задания) на Р3, при этом значение выходного па-
раметра падает до нуля. Но, тем не менее, гомеостат  будет  поддерживать
на выходе постоянство значений  Ys  даже  при  действии  на  управляемый
объект относительно больших возмущений, которые проникают помимо входно-
го канала.
   Односторонний паралич возникает при размыкании связи,  идущей  от  Р1
или Р2 на объект регулирования, в этом  случае  соответственно  либо  u1
стремится к нулю, либо u2 стремится к  нулю.  Таким  образом  происходит
своего рода "гашение  гомеостата",  т.е.  резкое  снижение  регулирующих
свойств.
   В большинстве случаев односторонний паралич является  компенсируемым,
и гомеостат продолжает выполнять свои функции.
   Полный шок гомеостата возникает при разрыве основной  обратной  связи
y3. Это ведет к тому, что Ys стремится к U1max или к  U2max,  а  в  этом
случае гомеостат перестает выполнять функции управления (как  выражаются
электрики - "зашкаливает" в одну или в другую  сторону).  В  отличие  от
полного односторонний шок, как правило, является компенсируемым и имити-
руется на модели разрывом u1 или  u2  связей  соответственно,  тогда  u1
стремится к U1max или u2 стремится к U2max.
   Случай создания одностороннего (размыкание обратной связи к Р1)  шока
представлен на рис. 3. Такой шок является компенсируемым, поскольку  ре-
жим Ys=Xs быстро восстанавливается, однако гомеостат становится ущербным
- уменьшается его живучесть (предельное возмущение снижается до 20  еди-
ниц). В статике этот гомеостат работает достаточно устойчиво,  и  только
фактически при предельном входном сигнале (Xs = -50), имеющем противопо-
ложную направленность к регулятору, находящемуся в шоковом состоянии ( в
данном случае это Р1), гомеостаз начинает нарушаться из-за возникновения
небольших автоколебаний.
   Разрыв основной обратной связи y3 вызывает полный  шок  гомеостаза  с
катастрофическими последствиями для живучести системы.

   Рис. 3. Переходные процессы: при t=10 сек  развивается  односторонний
шок Р1, при t=20 сек дополнительно создается скачкообразное  возмущение,
при котором еще сохраняется гомеостаз.

   Защитой от полного шока может  служить  создание  запоминающего  уст-
ройства ("устройство памяти прошлого") как системы запоминания y3, пред-
шествовавшего разрыву обратной связи. В этом случае гомеостат распадает-
ся как бы на две независимые части, регулируемые по разомкнутому принци-
пу со стороны входа. В какой-то степени такой гомеостат еще  может  ком-
пенсировать возмущения, если они действуют на систему в пределах,  охва-
тываемых локальными обратными связями. Конечно, такая структура управле-
ния является патологической и длительное ее  существование  недопустимо,
но все же лучше, чем лавинообразное развитие полного  шока,  ведущего  к
потере живучести.
   Эффект "наркомана" как одна из форм патологического привыкания.  Этот
эффект возникает при длительном повторении  большого  возмущающего  воз-
действия. Адаптационный механизм гомеостата в результате привыкания  де-
формирует соотношения между правым и левым каналами гомеостата (R2) так,
чтобы наилучшим образом противостоять  ожидаемому  возмущению.  В  итоге

Страницы: « 1   2   3   4   5  6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  » »»
2007-2013. Электронные книги - учебники. Степанов А.М., Основы медицинской гомеостатики