CC BY
26
УДК 572.51:001.57
АБСТРАКТНЫЕ СИММЕТРИИ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА И ИХ КАЛИБРОВОЧНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ
© 2004 г. К.Д. Чермит, Е.К. Аганянц
The manifestation of abstract symmetries in the organism of the man has been investigated.
Methods of evaluation of the man’s health are offered.
Человек как объект носителя симметрии в физиологии мало изучен. Выявлялись лишь отклонения от симметрии либо форм (билатеральную асимметрию), либо функций (функциональную асимметрию и асимметрию функций). Однако поиск симметрии представляется более актуальной задачей, так как именно она позволяет выявить общие закономерности формообразования и состояния функций человека.
Отклонение результатов деятельности саморегулирующейся системы от уровня, обеспечивающего нормальный метаболизм, служит стимулом к мобилизации частей системы и возвращения ее к комфортному состоянию. Поэтому наиболее важные функции и формы человеческого организма проявляют признаки динамической симметрии (себетождественность, устойчивость, константность, упорядоченность).
Признаки симметрии проявляются тем ярче и устойчивее, чем выше уровень генетической детерминации. Следовательно, выявляя устойчивые и себетождественные параметры в функционировании человека, возможно определение вклада биологического в формировании человека как биосоциальной системы.
Ряд ученых [1-3 и др.] подчеркивают, что математическое исследование, основанное на анализе симметрии, может позволить значительно продвинутся в понимании механизмов взаимодействия сложных систем. Заложенные в математическом описании симметрии иногда нельзя представить физически (т.е. они являются абстрактными), но «они могут указать путь к выявлению новых фундаментальных принципов природы» [3]. Проявления абстрактной симметрии позволяют определить и оценить важнейшие характеристики системы: величину масштаба, степень сохранности и устойчивости, а данные типы симметрии имеют калибровочное значение.
Современные концепции здоровья выделяют в основном три подхода к определению состояния человека:
1. Определение заболевания.
2. Определение анатомических дефектов.
3. Определение степени соответствия норме.
Практика показывает, что наличие болезни не всегда ограничивает возможности человека в длительном сохранении жизни и гармонического фи-
зического развития, а отсутствие болезни не всегда обеспечивает высокий уровень работоспособности.
Особое отношение к методикам определения нормы. Хотя термин широко используется в самых различных естественных, социальных и технических науках и понятие «норма» является ключевым для всей теоретической биологии, ее содержательная сторона остается мало разработанной. Взгляд на норму как на среднестатистическую величину имеет определенный смысл в решении практических задач здравоохранения. Так, в частности оценочные таблицы физического развития, построенные на выявлении средних показателей роста, веса, обхвата груди, используются достаточно успешно в ходе диспансерного учета здоровья дошкольников и школьников. Однако подход этот обладает недостаточной информативностью и прогно-стичностью показателей.
Абсолютизация понятия «норма» как среднестатистической величины чревата серьезными ошибками при диагностировании физического развития и состояния здоровья, так как средние показатели огрубляют многообразие существующих отношений и лишь приближенно отражают реальные закономерности тех или иных систем. Кроме того, «...норма включает в себя не только среднестатистическую величину, но и серию отклонений от этой величины в определенном диапазоне» [4, с. 84].
В этом аспекте нам представляется целесообразным определение нормы как функционального оптимума, а не как среднестатистического параметра. При этом оптимальное функционирование означает протекание всех процессов в системе «человек» с наибольшей оптимальностью, надежностью, экономичностью и эффективностью. Вместе с тем при таком подходе появляются методические затруднения. Зона физиологических изменений, в границах которой сохраняется оптимальная в данных условиях жизнедеятельность организма, является нормальной. Чем шире эти границы, тем больше возможности для адаптации. Именно подвижность и регулируемость системы затрудняет определение точных границ между нормой и аномалией, между здоровьем и патологией, причем на адаптивную подвижность системы накладывается генетически определяемый диапазон допустимых отклонений, при которых система способна выжить.
С позиций идей множественности, экстремологии и симметрийного анализа важнейшее значение придается относительности и «соотносительности понятий меры, наибольшего, большего, среднего, малого, а так же их симметрий/асимметрий» [5]. Реально определение понятия «среднего» в отечественной литературе понимается лишь с точки зрения «золотого сечения». Но «среднее» может выступать в роли оптимального, в роли эталона и в роли нормы [5], т.е. середина симметрии (проявление симметрии состава, строения, структуры, функций), исходя из единства происхождения и в соответствии с единством симметрии и асимметрии, само по себе имеет по-
знавательное значение. Рассматривая «среднее» как серединность между максимальными и минимальными изменениями, можно представить характеристику:
- состояния гомеостаза как проявления середины в проявлениях симметрий себетождественности, «золотого сечения» и вурфа;
- определить максимальные и минимальные отклонения в гомеорезусе симметричных функций;
- оценить величину отклонений гомеостатических признаков от оптимального (серединного) состояния.
На основании проведенных и опубликованных исследований [6-9 и др.] выявлено, что такие проявления признаков симметрии, как симметрия себетождественности (температура ядра тела и pH крови), симметрия вурфа и симметрия «золотого сечения», тесно между собой взаимосвязаны, обеспечиваются едиными механизмами. Основной причиной проявления названных видов абстрактной симметрии в организме человека является потребность обеспечения сохранности белка и оптимальных условий ее существования.
В самых общих чертах и при больших допущениях можно выявить уровни функционирования организма человека и их иерархию. Первый уровень - температурные и химические константы, без которых невозможно сохранение белка. Второй уровень обеспечивает оптимальные условия для поддержания этих констант. В силу чрезвычайной важности первого и второго уровней для решения главной биологической задачи они генетически детерминированы. Колебания значений констант первого уровня в состоянии покоя не превышают 0,5 %. Включение механизмов второго уровня обеспечивает сохранность важнейших констант в пределах 5 % отклонения от идеального при условии резкого изменения внешней среды. При отсутствии адаптивных ситуаций механизмы второго уровня возвращают константы к исходным показателям.
Функции второго уровня при повышении тренированности становятся устойчивее (при равной нагрузке отклонение от симметрии меньше) и одновременно повышается возможность перенесения больших сдвигов при максимальной нагрузке (в пределах генетически обуславливаемых значений).
На третьем уровне функции облегчают процессы, протекающие на втором уровне. Наиболее значимые из них генетически детерминированы. В них определяется соотношение протекающих процессов и кодируются по принципу симметрии второго порядка. В состоянии покоя соотносящиеся признаки функции взаимодействуют по правилу «золотого вурфа» или «золотого сечения».
Допустимое колебание вурфа у здоровых людей здесь составляет до 3 %, сечение до 7. Повышение тренированности отражается так же, как и на вто-
ром уровне. У тренированных людей, с одной стороны, вурф и сечение проявляются стабильнее и, с другой, возможности ее изменения при максимальных нагрузках выше.
Некоторые функции третьего уровня в жизнеобеспечении решающей роли не играют, а лишь облегчают задачи функций четвертого уровня. Эти функции, так же как и гибкие системы, отражающие реакции краткосрочной и длительной адаптации и адаптивных ситуаций, генетически не детерминированы, и симметрия не выступает в качестве регулирующего и лимитирующего фактора. Следовательно, часть функций третьего и четвертого уровней, адаптирующихся к изменениям внешней среды, более подвижна и асимметрична. Поэтому энтропия периферических органов, психических процессов, двигательных навыков и т.п. значительнее, и симметрия в их развитии выступает лишь как частный случай. Условно функционирование человека как системы, исходя из вышеизложенного, можно рассматривать как сочетание функций первого и второго порядка, координацию деятельности которых осуществляют нервная и гуморальная подсистемы.
Элементы системы функционируют не сами по себе, а в соответствии с потребностями системы. Поэтому свобода системообразующих функций, отвечающих за выживание, существенно ограничена. К таким функциям относятся те, которые участвуют в теплообмене, гармонообразовании, в поддержании химических констант, а также гибкие системы, отвечающие за приспособление (дыхательная, сердечно-сосудистая, пищеварения, внутренней секреции и др.). Гибкие системы являются воротами поступлений во внутреннюю среду, удовлетворяют метаболические и биологические потребности. Результатом деятельности систем первого порядка является выживание организма и поддержание способности к адаптации.
Системы второго порядка обеспечивают реализацию способности к адаптации, эффективность которой зависит как от генетических, так и от социальных факторов. Адаптация является следствием физиологической деятельности клеток, органов и функций, проявляемой и одновременно являющейся результатом двигательной активности человека. В случае, если система с трудом справляется с необходимостью поддержания генетически детерминированных симметрий, человек воздействует на окружающую среду для изменения условий обитания.
Взаимодействие живой системы с окружающей средой в основном определяется процессами, происходящими на границах между внешней и внутренней средой, так как, с одной стороны, рецепторы, расположенные на поверхности тела, дают информацию о состоянии внешней среды, а с другой организуется выделение во внешнюю среду продуктов обмена (легкие, почки, кишечник, потовые железы). Но общим закономерностям симметрии подчиняются состояния, относящиеся к внутренней среде. Она остается стабильной, и эта стабильность обеспечивается изменениями энергообмена
с внешней средой. Симметрии в деятельности функций, связанных с окружающим миром, не являются закономерными и являются лишь частными случаями в динамическом взаимодействии гармонической пары «симметрия
- асимметрия»
Диагностировать состояние организма и оценивать его на основе суммы возникающих изменений- бессмысленно. Необходимо установить главное - смысл возникающих функциональных изменений. Следует рассматривать состояние как результат оптимизации функциональных систем: а) при пассивных изменениях под влиянием внешней среды (срочная адаптация); б) при адаптации к внешним условиям с целью получения полезного результата приспособления (длительная адаптация).
Из определения понятия «симметрия» ясно, что сохранение и устойчивость являются непременными атрибутами симметрии, что, в свою очередь, определяет необходимость симметрии при сохранении жизни. Наиболее стабильными и симметричными являются строение и функции белка. Стабильность жизни обеспечивается:
1. Сохранением устойчивости констант (температура ядра тела и pH крови) в условиях покоя.
2. Сохранением соотношений показателей функционирования жизненно важных физиологических систем в условиях покоя.
Именно возможность сохранения в состоянии покоя констант «золотого вурфа» и «золотого сечения» выступает как диагностический признак состояния здоровья и составляет базальный уровень симметрии.
Подводя итог рассуждениям, можно констатировать, что биологический компонент здоровья человека может быть оценен с точки зрения способности, с одной стороны, нарушить жесткие константы и симметрии второго вида для обеспечения высоких адаптационных возможностей, приближаясь к границам генетически обусловленного предела асимметрии и, с другой, сохранять устойчивость этих же признаков.
Один из основных проблем современной медицины и физиологии является диагностирование зарождающейся патологии. Болезнь и здоровье нельзя рассматривать как альтернативные, поэтому появляются предложения о выделении третьей группы людей, состояние которых можно отнести к предболезни. Однако предложения «не подкрепляются четкими критериями и выделяемые состояния характеризуются нечеткостью, размытостью границ» [10], за исключением предложений Дмитриевой Н.В., относящихся к деятельности сердечно-сосудистой системы [11, 12].
На стадии перенапряжения, рассматриваемую как пограничную между нормой и патологией, главным диагностическим признаком является отклонение от симметрии в состоянии покоя в жестких системах на 0,5-1 % и в соотношениях параметров жизненно важных физиологических систем (кар-
дио-распираторной, сердечной, сосудистой, костной) на 3 % от «золотого вурфа», равного 1,309.
Отклонения более 1 % в константных показателях и более 5 в соотношениях, подчиняющихся правилу вурфа, однозначно воспринимаются как патология. Причем степень отклонения от симметрии и стабильность поддержания патологических соотношений являются определителем тяжести и запущенности болезни. Восстановление здоровья характеризуется возвращением вурфа к симметрии.
Отклонения от симметрии в жестких константных системах до 0,5 % и до 2-3 % в системах симметрии вурфа и до 7 % «золотого сечения» второго порядка в условиях покоя допустимы и не являются признаками патологии. Остальные признаки проявления симметрии-асимметрии в гибких системах (двигательные качества, сформированность двигательных навыков и др.) могут выступать лишь как факторы, в той или иной степени позволяющие определить уровень физической подготовленности.
Экономичность функций организма и максимальная экономия энергии, наблюдаемые при симметрии функций в состоянии покоя у здоровых и тренированных людей, обеспечивают меньшую «цену адаптации» и тем самым позволяют достигнуть более значительных отклонений от симметрии при необходимости адаптации. Это четко проявляется в гомеорезусе при применении стандартной нагрузки.
Полученные данные позволяют предложить калибровочную схему состояний человека на основании оценки проявлений абстрактных видов симметрий (рисунок), оценить состояние здоровья, предположить появление предболезни и место ее дислокации, оценить степень патологии и предположить эффективность ее лечения и профилактики.
Тренированный организм отличается более экономным функционированием систем в покое и умеренных нагрузках, выражающихся в незначительных отклонениях от симметрии, и способностью достигать такого уровня асимметрии (энтропии) при максимальных нагрузках, который недоступен нетренированному.
Таким образом, количество биологического составляющего здоровья измеримо: а) минимальным процентным отклонением жестких констант, вурфа и сечения от симметрии в покое и при дозированной нагрузке; б) максимальным процентным отклонением жестких констант, вурфа и «золотого сечения» при максимальной нагрузке.
Общий характер реагирования на изменения внешней среды, единство происхождения симметрии себетождественности и цикловой симметрии, подчинение показателей симметрии закономерностям, отражающим проявление гомеостатики, позволяет определить совокупность абстрактных симметричных проявлений как гомеостатические.
Ось симметрии
(Гомсоспп)
(Вурф)
% отклонения >
Общая схема проявления симметрий-асимметрий в функциях и формах организма человека
Литература
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
9.
10.
Вартанян Г.А. Химическая симметрия и асимметрия мозга. Л., 1991. Вернадский В.II. //Вопросы философии. 1966. № 12. С. 102-112. Девис П. Суперсила. М., 1989.
Дембо А.Г. Актуальные проблемы современной медицины. М., 1980. Разумовский О.С. //Философия. 1999. № 3. С. 27-32.
Чермит КД. И Теория и практика физической культуры. 1994. № 8. С. 29-32.
Чермит КД. Симметрия - асимметрия в спорте. М., 1992.
Чермит КД., Мамгетов К.Ю., Мамгетова Л.К. Системно-симметрийный метод оценки здоровья человека. Майкоп, 1994. Чермит КД. Преломление общеприродного принципа «симметрия -асимметрия» в физическом воспитании: Автореф. дис. ... д-ра пед. наук. М., 1993.
Щедрина А.Г. Онтогенез и теория здоровья: методологические аспекты. Новосибирск, 1989.
Дмитриева Н.В. II Изв. АН СССР. Сер. биол. 1989. № 3. С. 450-457.
12. Дмитриева Н.В. И Изв. АН СССР. Сер. биол. 1990. № 1. С. 52-65.
Адыгейский государственный университет 21 июня 2004 г.
