CC BY
86
Раздел I.
БИОЛОГИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ. ФИЗИКО-БИОЛОГИЧЕСКОЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНОВ И СИСТЕМ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.004.483:577.23
«ЗЕМНОЕ ЭХО СОЛНЕЧНЫХ БУРЬ»
А.А. ЯШИН*
В заголовок настоящего очерка вынесено название книги Александра Леонидовича Чижевского (1897-1964) - основоположника отечественной космобиологии. Книга эта является настольной для ученых и специалистов в области биомедицины, занятых терапевтическим применением воздействующих на организм человека электро- и магнитных полей низкой интенсивности - и вообще неионизирующих излучений. Поэтому не будем останавливаться на ее содержании, только подчеркнем: название главной работы А.Л.Чижевского является неким смысловым «логотипом» ко всем отраслям электромагнитобиологии.**
Речь ниже пойдет о воздействии на организм вращающихся электромагнитных и магнитных полей (далее по тексту - просто поля, если не требуется их физическое уточнение). Это молодая, новая отрасль электромагнитобиологии и электромагнитотера-пии, получившая свое развитие в последние десять лет в координированных исследованиях Тульской научной школы биофизики полей и излучений (рук. А.А.Яшин и Т.И.Субботина) и Днепропетровской школы, представленной Институтом гастроэнтерологии (директор Ю. А. Филиппов) и Институтом «Трансмаг» (рук. работ И.И.Соколовский) НАН Украины. Результаты данных исследований опубликовали в сотнях статей и десятке монографий, получено 20 патентов России и Украины, зарегистрировано научное открытие № 356. Самое же существенное то, что эти комплексные исследования позволяют строго научно, экспериментально доказательно дать ответ на целый ряд наглядных вопросов электромагнитобиологии и открывают новые перспективы для практической электромагнитотерапии. Поскольку настоящий очерк не сугубо научная статья, а популярное изложение в аспекте понятийности преимущественно медицинских специалистов, то первоначально обратимся к слишком хорошо известному, увы, крайне негативному для многих людей, эффекту геомагнитных аномалий, в свою очередь, являющихся прямым следствием тех самых «солнечных бурь», о которых так много и обстоятельно говорит в своей книге А.Л.Чижевский, исследуя их отклик - «земное эхо» на вариациях процессов жизнедеятельности, прежде всего человека. Этот эффект болезненно ощущают на себе десятки процентов населения Земли, а в возрасте свыше 4550 лет эта цифра характеризует уже массовость.
.. .И стопроцентно - люди с той или иной степенью патологии сердечно-сосудистой, пищеварительной систем; впрочем, здесь перечисление можно распространить и на все остальные системы и органы. Симптомы хорошо известны, не будем их касаться. Но что касается этиологии и патогенеза, то пока преобладает как в клинике, так и в собственно медицинской науке, упрощенное толкование с апелляцией к известным положениям биофизики, медицинской биофизики в частности, объясняющей процессы взаимодействия внешних полей с организмом человека на клеточном, а отчасти на субклеточном уровнях.
Увы, современная «каноническая» биофизика, а соответственно ученые-медики и практические врачи, не могут объяснить такую специфику возмущенного под действием взрывов на Солнце геомагнитного поля, как «разночтение» в его воздействии на организм. А именно: при казалось бы одинаковом уровне превышения интенсивности возмущенного геомагнитного поля над нормой (~50 микротесла, в зависимости от широты местности) отклик одного и того же организма в части одной, конкретной патологии может быть в близком временном интервале от одного возмущения до другого в определенном смысле противоположным. У гастроэнтерологических хронических больных во
время одного геомагнитного возмущения секреция соляной кислоты резко повышается, а при наступлении следующего, хотя бы и через сутки-двое, наоборот, снижается. Соответственно, больные с повышенной и пониженной (хронически) кислотностью - при всех прочих равных условиях - во время конкретного, отдельно взятого возмущения чувствуют себя по-разному: один ощущает себя превосходно, а другой мучается; ситуация quod licet Jovi, non licet bovi что называется... А в следующие непорядки с магнитным полем нашей планеты они «меняются местами». Схожую во многом картину постоянно наблюдают лечащие врачи и страдающие их пациенты в отношении хронических сердечно-сосудистых заболеваний, патологий центральной нервной системы и так далее. Можно обобщить по нозологии заболеваний: асимметричная, ответная на геомагнитные возмущения, реакция организма человека наблюдается при хронических (острые, конечно, тоже не исключаются) заболеваниях систем и органов, для которых патология возникает как следствие изменения - отклонения от нормы - режима кровотока или ферментативной активности. .Чтобы далее не интриговать читателя, а сразу «ухватить быка за рога» (см. выше), приведем формулу нашего с украинскими коллегами открытия № 356: «Установлена неизвестная ранее закономерность изменения протеолитической активности желудочного сока организма человека под воздействием переменного магнитного поля с вихревой компонентой, заключающаяся в повышении протеолитической активности пепсина желудочного сока при наложении магнитного поля с правым направлением вихревой компоненты и снижении активности пепсина — при левом вращении компоненты».
Проведены нами и нашими коллегами из Днепропетровска комплексные исследования показали, что аналогичные эффекты характерны для всех других ферментативных систем организма с тем отличием, что для одних ферментов также соблюдается закономерность «правое - активация, левое - снижение активности», а для других меняется на противоположное: «левое - активация, правое - снижение активности». Более того, такая же реакция организма характерна и для случая воздействия внешних электромагнитных вращающихся (вихревых) полей нетепловой, то есть с поверхностной плотностью потока энергии менее 10 мВт/см2, интенсивности. Таким образом, уже вырисовывается некоторая закономерность биофизики полей и излучений. Теоретические исследования и многофакторный эксперимент привели к выводу: такая специфика воздействия право- и левовращаю-щихся полей на организм человека (и по эволюционной нисходящей вплоть до вирусов) обусловлена фундаментальным свойством живого вещества - его киральностью (от греч. %sip - рука), то есть зеркальной асимметрией: от той же системы «правая рука
- левая рука» и до биомолекул - исходного строительного материала этого вещества. Киральность также характерна и для микромира биомолекул вплоть до кварковых пар, но это оставим квантовой физике, живое же вещество учитывает участие ки-ральности в процессах жизнедеятельности лишь до биомолеку-лярного уровня. В рассматриваемом здесь аспекте киральность заключается в том, что различные биомолекулы, составляющие различные же ферменты суть длинные полимерные цепочки с продольной осью, но закрученные - друг по отношению к другу
- в разные стороны: право- и левовинтовые. Так, биомолекулы пепсиногена, исходные для синтеза пепсина, закручены вправо; так же закручены и молекулы ДНК, РНК и сахаров, а вот биомолекулы аминокислот - левовинтовые. И так далее по всему разнообразию строительных «кирпичиков» живого вещества. Почему так получилось в процессе эволюции? - Это тема для научных рассуждении со времен Пастера, впервые экспериментально доказавшего свойство киральности живого вещества. Нам не удалось найти более или менее достоверной теории, поэтому пришлось создать свою: электродинамическую концепцию воз-
**ТулГУ, мединститут, каф. медико-биологических дисциплин См. публикацию: Яшин А. А. Электромагнитотерапия: между Сциллой и Харибдой // Медицинская газета. - 2008. - № 65. - С. 11 (29.08.2008)
* Что положено Юпитеру, не положено быку (лат.).
никновения и поддержания киральности биоорганического мира (см.: Яшин А.А. Жмая материя. В 3-х тт., М.: УРСС, 2007), подтвержденную экспериментально; во всяком случае, возражений против ее в научном мире не наблюдалось. А теперь все просто с точки зрения физики и биофизики: правовращающиеся поля воздействуют на правозакрученные биомолекулы, имеющие свои микромощные электрические заряды, и закручивают их еще больше, что, в конечном итоге, и приводит к активации выработки соответствующих ферментов, а при воздействии на левозакрученные, наоборот, происходит «раскручивание» молекул, что ведет к ингибированию выработки фермента. Антисимметричное действие при облучении организма левовращающимся полем. Здесь аналогия с обычной пружинкой: возьмите ее в руки: при «докручивании» ее пружинящие свойства возрастают; при «раскручивании» - наоборот. В кровотоке наличествует турбулентное, вращательно-вихревое движение крови в сосуде; имеются железосодержащие молекулы гемоглобина. Налицо вращательное движение электрически заряженной крови, создающей свое микромощное магнитное поле. А при воздействии внешнего вращающегося поля - та же картина, как и в случае биомолекул.
Теперь вернемся к невольному источнику бед гипертоников, язвенников, гастритных больных и многих других страдающих, то есть к геомагнитному полю Земли; кстати, без которого планета не имела бы атмосферы, а значит и жизни. Опять же вспомним из школьной физики (ее достаточно): что происходит, если в поле постоянного магнита - это геомагнитное поле в норме - вторгается поток движущихся электронов, то есть помещается проводник с электрическим током? - Правильно, магнитное поле завихряется вокруг проводника. Для геомагнитного поля таким проводником с током является поток заряженных частиц, летящий к нам от Солнца, особенно интенсивный во время взрывов-бурь на нашем светиле. Поэтому геомагнитное поле завихряется, а его локализованное направление вращения определяется электрическим зарядом потока частиц, географическим положением действующей на человека локализации и так далее. Это все сугубо физически закономерно, но, учитывая конкретную неритмичность солнечных бурь, выпадение «правого» и «левого» для конкретного человека в конкретном геопространстве имеет стохастический характер.
Увы, это задано в природе, неизменимо, и защититься от своеволия возмущенного геомагнитного поля невозможно. Но понимать причину недомогания и больному, а особенно врачу и исследователю желательно. Иногда и полезно. А знание причины позволяет человеку малоприятные факторы природы «взять в свои руки» и заставить служить их человеку. К его вящей пользе. Это обычный ход человека созидающего. Как еще в древности лекари смертельный яд змеи превратили в лекарство. Тому примеров в медицине масса. А использование вращающихся полей - магнитных и электромагнитных, в первую очередь крайневысокочастотного диапазона (КВЧ), то есть с частотами 30+300 гигагерц - открывает новые перспективы в КВЧ-терапии и магнитотерапии, сейчас ставших уже рабочими неинвазивными методами лечения заболеваний по широкой их нозологии. Предоставим слово журналу «Изобретатель и рационализатор» (№ 4, 2008), так образно описавшего наши исследования.
Гастриты и язвы давно стали привычными хворями человечества. Едим на бегу что попало и при этом ухитряемся обсуждать важные проблемы по телефону или смотреть всякие ужасы по телевизору. Какой желудок это выдержит? Оказывается, для лечения гастроэнтерологических заболеваний можно использовать эффекты вихревого низкочастотного магнитного поля. Дело в том, что в зависимости от направления своего вращения поле увеличивает или уменьшает активность пищеварительного фермента пепсина. Чтобы понять, как вырабатывается в желудке пепсин, медики исследовали, как изменяется активность этого фермента, если воздействовать на него вихревым магнитным полем с правым и левым вращением вихря. Для эксперимента пришлось помучить многострадальных крыс. За 48 ч до начала опыта у животных под наркозом брали желудочный сок. А вихревое магнитное поле создавали с помощью установки авторской конструкции. Все эксперименты проводили на голодных животных. Переваривающую активность пепсина определяли дважды -до и после 25-минутного воздействия магнитного поля. Правовращающий магнитный вихрь увеличивает ферментативную активность пепсина примерно в 2 раза, левовращающий - снижает на 10-15 %. Исследователи пытаются объяснить этот феномен влиянием магнитного поля на связи внутри молекулы пепсина.
Экспериментальное подтверждение активации пепсина при правом вращении вихревого магнитного поля и его угнетения при левом вращении в опытах на крысах уже сейчас позволяет
использовать этот эффект для лечения гастроэнтерологических заболеваний, например, язвы желудка и 12-перстной кишки. Тульской научной школой и исследователями из Днепропетровска, активно координирующим свои разработки, получены теоретические результаты, подтвержденные биологическим (на лабораторных животных и in vitro) и клиническим экспериментом, относящиеся к лечению гастроэнтерологических заболеваний различной этиологии, стоматологических заболеваний (пародонтит и гингивит) и др. Еще более обширна исходная биологическая и биофизическая экспериментальная база для расширения ареала применения вихревой КВЧ-терапии и магнитотерапии: костномозговое кроветворение, неврология, стволовые клеточные технологии, сосудистые заболевания. Результаты наших исследований опубликованы в вышедшей в 2007-2008 гг. 11-томной серии монографий «Экспериментальная электромагнитобиоло-гия» (Изд-во «Триада», Москва - Тверь).
Здесь важно не снижать набранные темпы исследований, что весьма сложно в ситуации практического отсутствия общегосударственных программ, а главное - поддержки. Иначе велика вероятность обидной для страны «традиции»: открыто в России -практически применено на Западе-Востоке.
УДК 612.172+519+57.02
КОЛИЧЕСТВО ИНФОРМАЦИИ КАК КРИТЕРИЙ УПОРЯДОЧЕННОСТИ ЯРУСНОЙ СТРУКТУРЫ ЯЯ ИНТЕРВАЛОГРАММЫ
А.А. КУЗНЕЦОВ1
При исследовании ритма сердца по совокупности реальных процессов с сильной системной нелинейностью, любые причинно-следственные отношения подлежат сомнению даже в качестве оценочных. Очевидную ущербность возможностей исследователя можно восполнить, если исходный системный процесс структурирован во времени. Биологическая упорядоченность как комбинации событийных процессов, обретает смысл лишь при создании качественно новой информации [1]. В таком случае теряется понятие их произвольности, и они становятся осмысленными. Процесс перебора комбинаций в направлении к осмысленности требует, чтобы интервалы времени событийных процессов были не меньше времени одного цикла работы системы. В качестве управляющего физического параметра выбирается интервал времени между соседними динамическими структурами со статусом их внутреннего времени. Информация о внутренней топологической структуре кардиоциклов на ЭКГ и даже об амплитудных значениях биопотенциалов косвенно выражается интервалами времени между соседними Я-зубцами. Объектом исследования (информационным сообщением) является ритм сердца условно здорового человека в форме ЯЯ-интервалограммы. Основываясь на утверждении, что в ритме сердца закодирована вся информация об общем системном процессе [2], работа системы сердца исследуется в форме единого системного процесса ритма сердца. Проблема оценки количества информации, содержащегося в сообщении, была решена в 1949 году [3]. В качестве единицы («бит») информации\ = - 1с^ р, принимают количество информации в достоверном сообщении о событии, априорная вероятность р которого равна
Цель работы - анализ упорядоченности ритма сердца посредством параметра упорядоченности («энтропии ритма»).
Применим понятие упорядоченности к ярусной диаграмме ЯЯ-интервалов, представляемой в форме макроскопического состояния системы с фиксированными значениями макропараметров. Каждому макро-состоянию поставим в соответствие набор микросостояний - фазовых ярусов [4, 5]. Каждый фазовый ярус имеет (или не имеет) набор значений ЯЯ-интервалов (фазовых ячеек). Перебор комбинаций «рабочих» структурированных ярусов позволяет проанализировать макроструктуру ЯЯ-интервалограммы. Воспользуемся формулами комбинаторики для определения термодинамической вероятности
г = -^,
П
¡=1
1 600000, г. Владимир, ул. Горького, 87. Владимирский госуниверситет
