 |
 |
 |
gordon0030@yandex.ru
Физические поля человека
25.11.2002 
1:01:18
Стенограмма эфираВокруг любого биологического объекта в процессе его жизнедеятельности возникает сложная картина физических полей. Какие это поля и какую информацию несет их распределение в пространстве и времени? Возможно ли с помощью
Программа повторно вышла в эфир 29.07.2003.
Участники:
Годик Эдуард Эммануилович — доктор
Юрий Васильевич Гуляев — академик РАН, доктор
Материалы к программе:
Системная устойчивость организма человека и её контроль с помощью биоинформационных воздействий (развернутая программа):
1. Биологические основы системной устойчивости организма:
• генетически предопределённые и эволюционные механизмы;
• формирование общеорганизменной устойчивости в процессе эмбриогенеза и неонатального периода;
• адаптивный ресурс организма;
• дестабилизация организма в процессе старения.
2. Теория системной устойчивости организма:
• формирование единой системной модели организма: структурной, динамической, функциональной;
• метрика, необходимая для описания системной устойчивости организма;
• квантование общеорганизменных состояний и условия переходов между ними;
• критерии системной устойчивости организма;
• интеграция в системную модель организма современных знаний о функциональных физиологических системах;
• формирование базиса измеряемых параметров, необходимых для модельного описания общеорганизменной устойчивости;
• динамический диапазон общеорганизменной устойчивости как мера здоровья.
3. Роль биоинформации в обеспечении устойчивости организма:
•
• системная организация регуляторных информационных потоков;
• влияние
4. Механизмы самоконтроля системной устойчивости организма:
• аутодиагностическая система в спинном мозге человека;
• контроль состояния внутренних органов головным мозгом в процессе сна.
5. Контроль общеорганизменной устойчивости с помощью слабых информационных сигналов: физических, химических и биологических:
• определение состояний организма (около бифуркаций) с максимальной отзывчивостью на информационные сигналы;
• выбор «рабочих точек» воздействия по амплитуде, пространству, времени;
• подбор оптимальной амплитудной и
• комбинированные мультимодальные воздействия;
• оптимизация параметров воздействия с помощью обратной связи.
6. Хронобиологическая организация системной устойчивости организма:
• иерархический фрактальный характер временной динамики биосистемы с инвариантным соотношением временных параметров смежных уровней организации;
• собственная временная динамика организма и её эволюционное согласование с внешними космогелиофизическими ритмами;
• взаимосвязь функциональных ритмов организма со структурой и метаболической энергетикой его функциональных систем разного уровня;
• хронобиологические критерии устойчивости;
• иерархически многочастотная синхронная перестройка биоритмов управляющими сигналами;
• интерактивные методы автоматической оптимизации индивидуального контроля устойчивости организма;
• фазовые, системные и иерархические десинхронозы и методы хронодиагностики;
• методы биоуправляемой хронофизиотерапии.
7. Влияние экологических факторов на системную устойчивость организма:
• перенормировка допустимых доз и интенсивностей воздействующих факторов окружающей среды с учётом низких порогов их информационного воздействия на общеорганизменную устойчивость;
• формирование требований к неразрушающей устойчивость организма среде обитания;
• экологические проблемы с точки зрения сохранения системной устойчивости организма человека.
8. Биохимические аспекты системной устойчивости организма.
9. Контроль общеорганизменной устойчивости при применении современных радикальных методов лечения:
• оценка степени и характера дестабилизации организма при применении различных фармакологических, физиотерапевтических и хирургических процедур;
• разработка методов превентивного контроля устойчивости организма в процессе лечения конкретных заболеваний;
• реабилитация общеорганизменной устойчивости с помощью биоинформационных воздействий;
• проблемы сохранения общеорганизменной устойчивости, связанные с развитием «стэм сел» технологии.
10. Измерение параметров организма, необходимых для описания его системной устойчивости:
• разработка методов мониторинга дифференциально малых реакций организма в процессе слабых информационных воздействий;
• динамическое картирование физических полей и излучений организма;
• создание нового поколения портативных носимых мониторов;
• создание специализированных приборов для самоконтроля в домашних условиях.
11. Научный анализ и использование уникального опыта общеорганизменной медицины, накопленного восточными оздоровительными системами (ВОС):
• мониторинг слабых реакций организма в процессе воздействия ВОС с целью их обьективного описания;
• изучение первичных механизмов воздействия: физических, физиологических, биохимических;
• влияние ВОС на общеорганизменную устойчивость;
• активация «скрытых ресурсов» организма как информационно инициированное расширение динамического диапазона его системной устойчивости;
• сопоставление системных представлений ВОС об организме человека и современных знаний о системной устойчивости организма;
• оптимальное сочетание общеорганизменного подхода ВОС и радикально прицельных методов современной медицины.
Из статьи: Ю. В. Гуляева, Э. Э. Годика «Системная устойчивость организма человека и её контроль с помощью слабых информационных воздействий».
Организм человека — уникальная саморегулирующаяся система с огромным динамическим диапазоном адаптации к вариациям параметров как внутренней, так и внешней среды. Поддержание нормального функционирования такой системы есть задача интерактивного информационного управления (инициализации). Однако современная медицинская технология нацелена, как правило, на радикальный «ремонт и замену деталей» организма человека. Такой подход оправдан только в экстремальной медицине, хирургии, но он не эффективен и часто даже вреден в главном: профилактическом поддержании здоровья и лечении хронических заболеваний. Для этой цели необходима разработка методов диагностики и инициализации адаптационного ресурса организма, его системной устойчивости. К сожалению, фундаментальная наука, широко используемая в экстремальной медицине, уделяет такому системному общеорганизменному подходу неоправданно мало внимания.
В то же время потребность в превентивной общеорганизменной медицине быстро растёт: всё больше людей осознаёт на своём опыте неправомерность подхода современной медицины «патология должна сформироваться, чтобы её лечить»...
Речь идёт фактически о
Восточные оздоровительные системы отбирали такие воздействия эмпирически в течение многих веков. Это искусство передавалось из поколения в поколение от учителя к ученику. Современная медицинская технология не может утилизировать прямо такой опыт. Для того чтобы превратиться в технологию эмпирическая феноменология должна быть «пережёвана» современной наукой: выявлены специфические признаки (временные, пространственные, амплитудные) инициализирующих сигналов; развиты принципы их формирования; исследованы физические, химические, биологические механизмы восприятия таких сигналов; разработаны методы и аппаратура для индивидуального мониторинга реакций организма, необходимого для подгонки слабых воздействий; развиты модели системной устойчивости организма, на которых может быть основана объективная диагностика ресурса здоровья, и др. Фактически речь идёт о современной науке и технологии превентивной медицины, которая должна стать доминирующей в медицинской технологии, снижающей до минимума необходимость применения методов экстремальной медицины.
При этом изучение опыта восточных оздоровительных систем может быть полезным нулевым приближением. Следует подчеркнуть, что проблема системного описания и инициализации организма человека как самой сложной саморегулирующейся системы принципиально требует фундаментального мультидисциплинарного подхода. Нужно развить системную динамическую модель, позволяющую различать изменения (квантовать) состояния организма по выбранному базису измеряемых параметров: физических, химических, биологических. Должны быть исследованы возможности инициализации адаптивного ресурса организма, расширения динамического диапазона его устойчивости при воздействии слабыми физическими сигналами, как через органы чувств, так и через неспецифическую рецепцию кожи. Основное внимание должно быть уделено субпороговому уровню сигналов: информатика организма, обеспечивающая его устойчивость, не контролируется сознанием. К этой проблеме тесно примыкает и задача об активации ресурса организма при приёме или вдыхании очень малых доз химических препаратов.
Такой абсолютно приоритетный проект как необходимый научный фундамент для развития современной технологии превентивной медицины может быть выполнен только при международном сотрудничестве.
По нашему мнению, Российская Академия наук (совместно с Академией медицинских наук) оптимально подходит на роль инициатора проекта: Российская наука традиционно была сильна в развитии фундаментальных системных подходов (но слаба в их практическом «дожимании»). Менталитет российских учёных, широта мышления, хорошие интердисциплинарные контакты, особенно внутри Академии Наук создают очень хорошие предпосылки для успеха такого проекта.
И, может быть главное, российской науке в настоящее смутное время как никогда нужно для самоутверждения лидерство в престижном научном проекте, который ей по силам и, может быть, даже по средствам.
В Российской Академии наук уже имеется добротный задел мирового уровня в этом направлении. Например:
• уникальный опыт изучения предельных адаптивных возможностей организма в процессе пилотируемых полётов (Институт
• функциональное картирование собственных физических полей и излучений организма в различных состояниях нормы и патологии (Институт радиотехники и электроники);
• теория устойчивости сложных систем, моделирование процессов самоорганизации биологических систем (Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша);
• обнаружение и исследование эффектов воздействия сверхмалых доз биохимических препаратов, в том числе, лекарств (Институт биохимической физики);
• исследование внутриклеточных механизмов воздействия сверхслабых физических сигналов (Институт физики клетки);
• обнаружение и исследование аутодиагностической системы в головном мозге,
• сканирующей состояние внутренних органов в процессе сна (Институт проблем передачи информации);
• модель аутодиагностической системы организма в спинном мозге, позволяющая понять систему акупунктуры (ФИАН, ИРЭ) и ряд других.
Проект рассчитан на активное вовлечение точных наук (физики, математики, химии), которые должны разработать «каркас» общеорганизменной технологии. Однако эта работа имеет перспективу только, если будет опираться на традиции общеорганизменного подхода и огромный опыт, накопленный российской медициной и физиологией, напр., теорию функциональных систем (Институт нормальной физиологии РАМН) и др.
В результате проекта должны быть разработаны методы контроля ресурса здоровья (его диагностики и стимуляции) и новое поколение медицинской аппаратуры: носимые мониторы и стимуляторы (которые должны быть сделаны удобными как наручные часы), а также приборы для домашнего контроля (привычные как зеркало) Превентивная медицинская технология, в отличие от современной, сосредоточенной в госпиталях, принципиально должна быть рядом с человеком.
Из статьи: «ФИЗИЧЕСКИЕ ПОЛЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ»
В Институте радиотехники и электроники АН СССР начаты исследования физических полей биологических объектов с целью создания дистанционных невоздействующих методов медицинской диагностики.
В журнале «Вестник Академии наук СССР» — интервью корреспондента журнала А. И. Козловой с руководителем этих исследований — заместителем директора института,
— Почему именно в Институте радиотехники и электроники была создана лаборатория радиоэлектронных методов исследования биологических объектов?
Ю. В. Гуляев. Занятия вопросами биологии и медицины для ученых нашего института, можно сказать, традиционны. Под руководством академика Н. Д. Девяткова у нас уже давно и активно ведутся работы по изучению воздействия сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных излучений на биологические объекты. Сейчас такие исследования широко проводятся и в других научных учреждениях, в частности медицинских, например в Онкологическом научном центре, но пионерскими были именно исследования Николая Дмитриевича с сотрудниками. Чтобы полнее охарактеризовать традиционный интерес ученых нашего института к биологии и медицине, добавлю, что специалисты, занимающиеся у нас лазерным излучением и стекловолоконной техникой, в последние годы тоже подключились к медицинским проблемам, принимая участие в работах по использованию стекловолокна для подведения энергии лазера к тому или иному органу. Кроме того, наш институт сравнительно давно занимается изучением физических полей Земли.
— Вы имеете в виду дистанционное зондирование?
— Да. Если говорить о пассивном зондировании, то это прием слабых собственных электромагнитных сигналов от различных объектов. Используя соответствующий математический аппарат, по этому слабому излучению можно судить о состоянии, например, почвы, растительности, различных параметрах атмосферы. Думаю, нет необходимости объяснять, сколь важную информацию они дают.
Те же методы можно применять к зондированию биологических объектов. Например, измеряя относительно слабые их излучения в
— Чем же
Ю. В. Гуляев. Вокруг любого биологического объекта в процессе его жизнедеятельности возникает сложная картина физических полей. Их распределение в пространстве и изменение во времени несут важную биологическую информацию, которую можно использовать, в частности, в целях медицинской диагностики.
— И когда именно создана ваша лаборатория?
Э. Э. Годик. В сентябре 1981 г. Лаборатория состоит из физиков и инженеров, специалистов в области приема слабых электромагнитных и акустических сигналов, их выделения из шумов и помех, цифровой обработки сигналов. С нами работает группа физиологов НИИ нормальной физиологии АМН СССР. Кроме того, мы тесно контактируем с
— Какие же именно физические поля биологического объекта вы регистрируете и изучаете?
Э. Э. Годик. Прежде чем ответить на этот вопрос, замечу, что в работах по изучению физических полей биологических объектов первый этап, безусловно, должен быть экспериментальным. Если в физике твердого тела сейчас теория развита настолько, что теоретики, предсказывая те или иные явления, с большой вероятностью уверены в подтверждении их экспериментом, то в работах, о которых идет речь, эксперимент должен дать теоретикам почву для размышлений. Приступая к исследованиям, мы считали, что очень важно проблему проработать профессионально, четко выделить область, в которой мы компетентны, и провести добротные исследования на современном научном уровне. Прежде всего нужно было сформулировать, о каких полях идет речь.
Естественно, что биологический объект, как любое физическое тело, должен быть источником равновесного электромагнитного излучения. Для тела с температурой около 300 К такое тепловое излучение наиболее интенсивно в инфракрасном диапазоне волн. В этом диапазоне биологический объект, например человек, излучает очень большую мощность — примерно 10 мВт с квадратного сантиметра поверхности своего тела, в целом около 100 Вт. Это излучение далеко уходит от человека, попадая в окно прозрачности атмосферы (длина волны
Ю. В. Гуляев. Хочу подчеркнуть, что нас интересуют не сами по себе — электромагнитные излучения, которые уходят от биологических объектов, а возможность переноса по этим каналам информации, связанной с работой внутренних органов. Так, инфракрасное излучение может быть промодулировано физиологическими процессами, которые задают распределение и динамику температуры поверхности тела.
Э. Э. Годик. Следующий канал (диапазон волн) — радиотепловое излучение, несущее информацию о температуре и временных ритмах внутренних органов человека. Чем больше длина волны, тем с большей глубины можно зарегистрировать излучение. Так, в дециметровом диапазоне волн удается регистрировать сигналы с глубины до
Далее. Низкочастотные электрические поля с частотами от нуля примерно до 1 кГц. Они связаны, как правило, с электрохимическими, в первую очередь трансмембранными, потенциалами, которые отражают функционирование различных органов и систем биообъекта (сердца, желудка и др.). К сожалению, низкочастотные электрические поля практически полностью экранируются высокопроводящими тканями биообъекта. Это затрудняет решение обратных задач по восстановлению источников таких полей на основе измерений электрического потенциала вблизи поверхности тела.
На тех же частотах должны наблюдаться и магнитные поля, связанные с токами в проводящих тканях, сопровождающими физиологические процессы. Для магнитных полей (в отличие от электрических) ткани биологического объекта не являются экраном, поэтому, регистрируя магнитные поля, можно с большей точностью локализовать их источники. Это, в частности, представляет большой интерес для исследования деятельности мозга. Сейчас работы такого рода, сулящие большие перспективы для медицинской диагностики, стали широко развиваться в мире.
Необходимы также исследования акустических сигналов, возникающих при работе внутренних органов, мышц и т. д. Это инфразвуковые сигналы, которые выходят из любой точки организма. «Прослушивание» организма может дать ценную информацию о его механическом функционировании.
Нас интересуют и более высокочастотные акустические сигналы (шумового характера), связанные с возможными источниками на молекулярном и клеточном уровнях.
Измеряя распределение полей в пространстве, окружающем биообъект, можно получить информацию о распределении температуры и источниках электрических, магнитных, акустических полей в глубине биообъекта. Это открывает возможность дистанционной диагностики функциональной активности внутренних органов.
— Какие еще поля вы можете назвать?
Э. Э. Годик. Если говорить о более высоких частотах, то в оптическом, ближнем инфракрасном и ближнем ультрафиолетовом диапазонах должны наблюдаться сигналы биолюминесценции, обусловленной протекающими в организме биохимическими реакциями. Это слабое свечение тоже весьма информативно: оно позволяет контролировать темп биохимических процессов.
Наконец, помимо названных каналов важны измерения изменений состава и
— Регистрация сигналов по всем названным каналам — задача физиков, а в чем задача работающих с вами вместе физиологов?
Ю. В. Гуляев. Состояние биообъекта существенно нестационарно. По этой причине картину его физических полей можно изучать лишь путем привязки к быстро меняющемуся психофизиологическому состоянию. Для этого одновременно с физическими измерениями физиологи должны регистрировать различные физиологические параметры биообъекта. Кроме того, любой биообъект — динамическая саморегулирующаяся система, поэтому в картине его физических полей должны существенно проявляться характеристики регуляторных систем гомеостаза. Исследование таких систем также невозможно без тесного сотрудничества с физиологами.
— Вы не могли бы охарактеризовать особенности создаваемой вами аппаратуры?
Э. Э. Годик. Чтобы разобраться в сложной картине физических полей, окружающих биологические объекты, в том числе человека, выяснить возможность использования этих полей для дистанционной медицинской диагностики, создается
— В какой стадии находятся эти работы и какие каналы уже работают?
Э. Э. Годик. Создана и функционирует. аппаратура для исследования электрических полей биологического объекта. В электрически экранированной комнате (клетке Фарадея), где практически не остается ни геофизического поля, ни промышленных помех, дистанционно регистрируется электрокардиограмма. Для этого достаточно поднести руку к антенне — потенциальному зонду — на расстояние около 10 см.
Дистанционно (на расстояниях до 2 м) регистрируются так называемые баллистограммы. Работа внутренних органов, например легких, сердца, вызывает сотрясения поверхности грудной клетки, отражающие те механические ритмы, которые свойственны этим органам. А поскольку на поверхности тела всегда есть статический заряд, то он, двигаясь вместе с грудной клеткой, приводит к появлению на потенциальном зонде электрических сигналов.
Наша аппаратура дистанционно регистрирует и более тонкие сигналы — микротремор мышц (миограмму), вариации поля поверхностного заряда, связанные с изменениями электрических параметров кожи. По этому каналу начаты совместные исследования с медиками.
— Насколько оригинальны ваша аппаратура и методики?
Э. Э. Годик. Наша задача состоит не в разработке принципиально новой аппаратуры, а в применении самой современной техники дистанционного зондирования к исследованию биологических объектов и, главное, в создании методики таких исследований. Как правило, технику приходится модернизировать с учетом особенностей биологического объекта, разрабатывать отдельные элементы и узлы. При этом мы используем богатый опыт, накопленный в институте при создании разнообразных датчиков физических полей (полупроводниковых, сверхпроводниковых, фотоэмиссионных и др.), а также аппаратуры для пассивного зондирования.
— Что сделано в вашей лаборатории для регистрации инфракрасного излучения биологических объектов?
Э. Э. Годик. Для регистрации инфракрасного излучения
Ю. В. Гуляев. Следует отметить, что в медицине тепловидение пока используется односторонне. Термограммы, как правило, сравнивают с некими установленными ранее нормалями и по наличию отклонений фиксируют патологию.
Э. Э. Годик. Мы подошли к делу иначе. Поскольку биологический объект, как уже говорилось, это прежде всего саморегулирующаяся система, изображение, получаемое по любому каналу, должно содержать информацию о регуляторных системах. Температура биологического объекта — это параметр, регулируемый системами гомеостаза, поэтому мы поставили цель увидеть в пространственной структуре термограммы и ее временной динамике проявления этих систем и определить их характеристики. В частности, мы ожидали, что после внешнего воздействия (нагрева или охлаждения участка тела) температура будет возвращаться к исходному значению с характерным для работы следящей системы проскакиванием этого уровня. Мы разработали программы цифровой обработки термограмм, дающие возможность построить графики релаксации температуры для любой из
И действительно, нам удалось установить, что в термограмме человека наряду с областями, в которых температура релаксирует монотонно, есть также области, охваченные активным регулированием.
Такой подход позволяет уже на данном этапе охарактеризовать точки или области точек, ведущие себя однотипно, некими функциональными параметрами, то есть характерной постоянной времени, сигналом рассогласования.
Ю. В. Гуляев. Это очень важно для ранней диагностики, потому что она связана с контролем состояния регуляторных систем гомеостаза, в которых раньше всего должны появляться изменения, приводящие впоследствии к патологии.
— О диагностике каких болезней здесь может идти речь?
Ю. В. Гуляев. Ответить на этот вопрос — значит нарушить тот принцип, с которым мы подходим к работе. На этот вопрос должны отвечать медики, а не физики. Беда, когда медики берутся за физические методы, которыми они не владеют профессионально, и с их помощью пытаются делать открытия в медицине. Но не меньшая беда, когда физики, владея этими методами, будут пытаться использовать их для лечения больных.
— Хотелось бы вернуться к вопросу о других каналах.
Э. Э. Годик. Создана высокочувствительная аппаратура, позволяющая регистрировать сверхслабую биолюминесценцию в оптическом диапазоне. Это система счета фотонов и экранированная от света камера. Регистрируется свечение полости рта, кожи и т. д.
Для контроля изменений состава среды, связанных с метаболизмом, также используется инфракрасная термография. С помощью фильтра, пропускающего лишь излучение молекул углекислого газа, удается визуализировать облако выдыхаемого газа по его собственному тепловому излучению. При смене фильтра в принципе возможна регистрация паров воды и других газов. Кроме того, создана аппаратура для регистрации изменений проводимости воздуха вокруг биологического объекта.
Созданы и испытываются макеты радиометрических систем на длине волны 20 см. При этом используются различные типы контактных антенн. Достигнута чувствительность к температуре 0,1 К. Эти системы позволяют регистрировать радиотепловое излучение внутренних органов человека (желудка и др.). Разрабатываются радиотепловизорные системы на других длинах волн — для получения термограмм тканей, расположенных на различной глубине.
Созданы макеты установок для регистрации акустических сигналов биообъектов в полосе частот до 100 кГц. Начат монтаж аппаратуры для исследования магнитных полей биологических объектов.
— Расскажите о задачах вычислительной части вашего комплекса.
Э. Э. Годик. На базе ЭВМ, специализированных микропроцессоров и развитой сети периферийных устройств создается автоматизированная система управления экспериментом и обработки данных, в задачи которой входит сбор данных, выделение сигналов из шумов и помех, восстановление истинной структуры полей (то есть устранение искажений, вносимых датчиками), анализ динамики формирования полей и корреляционных связей между каналами, прежде всего выявление корреляции между физическими каналами и электрофизиологическими показателями. Однако самая главная и сложная задача — исследование возможностей восстановления объемного изображения источников полей (тепловых, магнитных, электрических, акустических) по результатам измерений их пространственной структуры.
— Предусматривается ли изучение чувствительности биологического объекта к внешним физическим полям биологического и геофизического происхождения?
Ю. В. Гуляев. Да, но на следующем этапе, так как для таких исследований вначале необходимо выяснить характеристики полей, адекватных биологическому объекту. Кроме того, эта задача существенно труднее для физиков, чем исследование физических полей, поскольку здесь биологический объект выступает как очень сложная приемная система. Решение этой задачи невозможно без тесного сотрудничества с биофизиками и психофизиологами.
Мне бы хотелось подчеркнуть, что наша проблема может быть решена только на основе тесной кооперации специалистов в разных областях знания: физиологов, биофизиков, психологов и медиков, а также специалистов отраслевых организаций, разрабатывающих измерительную аппаратуру.
Библиография
Biological Aspects of Low Intensity Millimeter Waves/Ed. N. D. Devyatkov, O. V. Betsky. Moscow, 1994.
Godik E. E., Gulyaev Yu. V. Functional Imaging of the Human Body//IEEE Engineering in Medicine and Biology. 1991. V. 10. № 4.
Gulyaev Yu. V., Godik E. E. The Physical Fields of Biological Objects//Vestnik AN USSR. 1983. V. 8.
Gulyaev Yu. V., Markov A. G., Koreneva L. G. et al. Dynamical Infrared Thermography in Humans//IEEE Engineering in Medicine and Biology. 1995. V. 14. № 6.
http://www.dgap.mipt.ru/~artema/med/index.html
http://www.spie.org/web/oer/january/jan98/vrhuman.html
http://www.physiome.com/
http://www.nsbri.org/
http://www.rochester.edu/pr/releases/med/future.htm
Тема № 174
Эфир 25.11.2002
Хронометраж 1:01:18
www.ntv.ru