Основы медицинской гомеостатики - А Степанов

Часть внешнего информационного потока, поступившая внутрь и приведшая к изменению выходного параметра таким образом, что дальнейшее поступление его не приводит к изменению выходного параметра, называется регулируемым противоречием между состоянием внешней среды и состоянием внутренней среды гомеостата или информацией активации.

Часть внешнего информационного потока, поступающая внутрь и приводящая к изменению выходного параметра за границы рабочих режимов рабочих регуляторов, называется нерегулируемым информационным противоречием для данного гомеостата или патологической информацией. Т.е. внешний информационный поток не адекватен внутреннему состоянию данного гомеостата. Тогда выход рабочей точки гомеостата в подкритическую область включает другие выходные цепи, регулирующие коэффициенты на входе гомеостата (фазический фильтр) или изменяет коэффициенты входа на гомеостаты своего или другого уровня. Если внешняя регуляция невозможна, наступает патология состояния (паралич) гомеостата.

Пока гомеостат регулирует параметр в границах рабочего режима, острота противоречия минимальна и равна единице.

Чем больше значения изменяемых коэффициентов входа на гомеостат, регулируемые самим гомеостатом от выходного параметра, или чем дальше за рабочие границы должны выйти значения параметра при данном противоречии, тем выше "острота противоречия".

Весь адекватный информационный поток из внешней среды, циркулирующий в цепях гомеостата, благодаря симметричности структуры каналов, имеющих разный знак сигналов относительно нулевой точки, на предвыходном этапе взаимоуничтожается, вследствие этого выходные параметры гомеостата не изменяются.

В этом подходе понятие "синфазной помехи" теряет смысл, т.к. любой проникающий сигнал, "синфазно подавляемый", есть часть модели внутренней среды, т.е. адекватное восприятие внешней среды.

Информация, избирательно поглощаемая детектором на специализированном входе (т.е. проходящая через узкий информационный фильтр), сливается с циркулирующим потоком по симметричным цепям, но в цепи, представляющей модель внешней среды этот же сигнал приходит дополнительно и складывается с существующим. Таким образом, при итоговой суммации двух информационных потоков возникает действительное значение, которое приводит к изменению выходного параметра. Последний по обратной связи подстраивает модель внутренней среды, чтобы она стала адекватной модели внешней среды (смотри рис.6).

Рис. 6 Модель гомеостата биологической системы.

Выходной параметр служит входной информацией для других гомеостатов. Если необходим постоянный уровень значения выходного параметра, то он задается "уставкой" - величиной внутреннего противоречия между моделями внутренней и внешней среды, которая формируется специальным регулятором Рвхода ("местным шефом").

Склеенные гомеостаты представляют из себя сеть гомеостатов, которая может работать как один гомеостат, но более высокого уровня. Полнота отражения информации каждым отдельно взятым гомеостатом в сети склеенных гомеостатов меньше, чем в самостоятельном гомеостате.

Понятия симметричности и асимметричности гомеостатических сетей.

Гомеостаты могут объединятся между собой благодаря свойству "полюсности", наличию входов и выходов информационного потока. Объединения могут происходить не только по связи "выход-вход". Другая возможность соединения гомеостатов - их вставка в цепи обратной связи.

Выход одного гомеостата соединяется с входом другого и так далее до бесконечности. Это свойство называется фрактальностью. Гомеостаты как функциональные фракталы подчиняются всем известным закономерностям, выявленным для фракталов материальных.

Симметричность гомеостата рассматривается как структурно-функциональная симметричность. Число входов симметричного гомеостата всегда равно числу выходов. Минимальное число пар "вход-выход" равно 1, что эквивалентно наличию одной "валентности". Если число входов не равно числу выходов, эту информационную структуру нельзя соотносить с одним гомеостатом. Это несбалансированная (асимметричная) гомеостатическая сеть.

Валентность - это наличие свободных пар связей, которые могут стать местом склеивания с другими гомеостатами.

Валентность гомеостата может меняться за счет разрыва внутренних обратных связей (положительных и отрицательных). В эти появившиеся разрывы могут встраиваться другие гомеостаты и таким образом образуются циклические структуры переработки информации.

Гомеостат, замыкающий свой единственный выход на свой единственный вход, при условии отрыва этих связей от других в сети гомеостатов теряет валентность (связи с внешним миром) и тем самым самоуничтожается.

Для отдельного гомеостата, который в цепи гомеостатов является первым, принимающим внешний поток информации, физиологическим аналогом является понятие "рецептор" (воспринимающий, получающий); гомеостат, завершающий данную цепь переработки информации, является аналогом понятия эффектор.

Как рецептор, так и эффектор характеризуются преобразованием вида носителя информации.

Асимметричность гомеостатической сети является причиной ее роста до тех пор, пока сеть не достигает свойства симметричности, т.е. не становится симметричным гомеостатом. Таким образом, симметричный гомеостат можно трактовать как ЦЕЛОЕ (в некотором смысле как самодостаточное), асимметрическую сеть гомеостатов - как ЧАСТЬ гомеостата интегративно более высокого уровня.

Когда асимметричность гомеостатической сети, состоящей из однородных по информационным носителям гомеостатов, завершается созданием симметричного гомеостата, попытка дальнейшего наращивания тех же однородных гомеостатов не эффективна; симметричный гомеостат снимает с них валентность, что приводит их к гибели. Дальнейшее непосредственное склеивание возможно только с гомеостатами, где информация переносится другими материальными носителями.

Примеры интегративных симметричных гомеостатов в биологии:

- бактерии

- одноклеточные животные

- многоклеточные организации:

животные, растения

- популяция вида

- экосистема

- ноосфера, и т.д.

Примеры природных "неживых" симметричных гомеостатов:

- вакуум;

- суб-атомарные частицы (протон, нейтрон, электрон и т.п.);

- атомы;

- молекулы;

- минералы, вещества;

- планеты;

- звезды;

- планетные системы;

- галактики;

- вселенная.

Целостность, диапазон самостоятельности.

При склеивании симметричных гомеостатов образовавшаяся система становится симметричной в целом только тогда, когда каждый из гомеостатов теряет свою самодостаточность. Потеря самодостаточности компенсируется более эффективной переработкой части информационного потока - специализацией, при этом часть гомеостатов, составляющих бывший симметричный гомеостат, потеряет свою валентность и отмирает или реорганизуется. Часть гомеостата, оставшаяся в асимметричном состоянии, погашает асимметричность либо вторым бывшим симметричным гомеостатом, претерпевшим такую же метаморфозу (но при этом, произошедшие в обоих бывших гомеостатах изменения дополняют новую организацию до ЦЕЛОГО), либо происходит реорганизация части гомеостатов несимметричной сети в симметричную.

Понятие целого имеет относительный смысл и ограничивается понятием границ расширения нормы реакции, что можно в определенном смысле трактовать как "свободу воли" гомеостата.

Границы расширения нормы реакции гомеостата (или свобода воли) определяются возможностью переключения входов симметричного гомеостата с одной части внешнего информационного потока на другую без потери целостности, т.е. без перехода в асимметричное состояние.

Для гомеостатов одного иерархического уровня интеграции (сеть гомеостатов симметричного гомеостата) внутренняя свобода воли одного ограничивается другими однородными первому гомеостатами. При условии нарушения целостности гомеостата или сужения диапазона свободы воли части однородных гомеостатов в общей сети происходит выравнивание свободы воли всех. Такой процесс может происходить и в группе симметричных однородных, относительно независимых гомеостатов. Этот процесс называется принципом согласия [5].

Границы нормы реакции симметричного гомеостата высшего уровня шире свободы воли каждого из однородных гомеостатов нижележащего уровня, но ограничиваются всей иерархической сетью гомеостатов в целом.

Искусственное сужение свободы воли гомеостатов приводит либо к патологии функционирования систем, включающих в себя эти гомеостаты, либо к появлению ограничений в широте нормы реакции симметричного гомеостата в целом.

Процессы компенсации и адаптации

Каждая гомеостатическая сеть стремится сохранить свою целостность функциональных связей до тех пор, пока не истрачен запас внутреннего противоречия.