Канд. мед.наук К.П.БУТЕЙКО

  Технический прогресс в приборостроении для исследова­ния, биологических объектов, развитие физиологических и кли­нических методов исследований позволяют изучать процессы в организме на различных уровнях, включая и молекулярный. Увеличивающийся поток информации о деятельности органов и систем хотя и раскрывает все новые явления и законы взаи­модействия сложных систем, адаптации организма к внешним условием среды, но и в силу сложности изучаемых живых объектов и их постоянной изменчивости, увеличение возмож­ностей в получении биологической и физиологической инфор­мации требует все более детальной научной разработки мето­дологии самого подхода к изучению столь сложных объектов.

  На помощь биологам и физиологам сейчас приходит отно­сительно новая наука — физиологическая кибернетика (В. В. Парин, П. К. Анохин, А. Н. Берг). Физиологическая кибернетика использует общие законы этой науки для изуче­ния живых объектов и позволяет более методически правильно организовать научный поиск в физиологических исследованиях.

  Сейчас уже вполне обосновано изучение организма по функциональным физиологическим системам, что позволяет применить общую (техническую) кибернетику для изучения живых объектов и, в свою очередь, найденные законы управ­ления в живых объектах поставить на службу техники, чем собственно занимается новая наука бионика.

  Теория функциональных физиологических систем, во мно­гом созданная отечественными физиологами (И. П. Павлов, П. К. Анохин), широко используется в физиологических исследованиях, но еще не проникла в клинические исследования, где до сих пор нередко господствует подход к изучению от­дельных органов, а не функциональных систем. Этот старый подход к изучению физиологии и патологии человека иногда мешает правильно организовать исследования и оценить по­лученные результаты.

  Под функциональной системой следует понимать такое со­четание структурных образований и процессов, которое в за­висимости от данной ситуации, формирует приспособительный эффект, полезный для организма в данный момент (П. К. Ано­хин, 1962).

  Функциональные физиологические системы создавались в процессе эволюции для обеспечения стабильности жизненна важных констант (температуры тела, осмотического давления крови и межтканевой жидкости, давления крови, парциально­го давления кислорода и углекислоты и т. д.).

  Жизненно важных констант в организме чрезвычайно мно­го, и для поддержания каждой константы в известных, грани­цах нормы должна существовать по меньшей мере одна функциональная система. Для обеспечения стабильности очень важных констант в организме существует, как правило, не­сколько функциональных систем, включаемых одна за другой, по мере отклонения константы от границ нормы.

  Патологию сейчас принято рассматривать как отклонение жизненно важных констант от нормы (П. К. Анохин, 1962), когда соответствующие функциональные системы не в состоя­нии организовать приспособительный конечный эффект для возвращения константы в границы нормы.

  Таким образом, наиболее удобным подходом для изучения живых объектов является современный кибернетический под­ход, в основе которого лежат понятия о жизненно важных кон­стантах и функциональных системах, обеспечивающих под­держание этих констант на оптимальном (нормальном) уровне.

  С этой точки зрения изучение деятельности живых объек­тов заключается в изучении динамики изменений .жизненно важных констант и ответных изменений в функциональных системах.

  Функциональные системы, как правило, сложны, содержат различные структурные управляющие и исполнительные эле­менты, связанные афферентными и эфферентными каналам информации. Становится очевидным, что изучение таких слож­ных образований и их еще более сложной и разнообразной деятельности должно осуществляться комплексными метода­ми исследований со следующими условиями:

1) получение информации, которую можно хранить (графики, магнитные ленты и т. п.);

2) информация об уровне (состоянии) константы;

3) информация о функции, которая стабилизирует кон­станту;

4) для изучения приспособительных возможностей функ­циональной системы целесообразно выведение системы из
равновесия адекватным раздражителем, которым может быть
только изменение уровня константы в соответствующих гра­ницах.

  Эти условия могут считаться обязательными для обосно­ванного изучения различных сторон деятельности системы, но, кроме того, в зависимости от поставленных задач, могут до­полнительно изучаться параметры, которые отражают отдель­ные стороны управляющего центра, каналов информации, ис­полнительных органов и т. д.

  С изложенных позиций можно обосновать комплексное ис­следование различных функциональных систем, в том числе системы кровообращения и дыхания. ~

  -Если систему кровообращения (сердечно-сосудистую систему) рассматривать с тючки зрения обеспечения термодинамики, то необходимо ее представлять как транспортный участок всей системы дыхания, обеспечивающей перенос дыха­тельных газов O2 и СО2 междулегочными альвеолами и тка­нями.

  Всю систему дыхания можно представить в виде 3-функ­циональных подсистем и 2 барьеров диффузии газов:

1) функциональная система внешнего дыхания, которая
структурно заканчивается альвеолами легких;

2) функциональная система транспорта газов между аль­веолами легких и клетками органов, т. е. сердечно-сосудистая
система;

3) функциональная система клеточного дыхания. 
Кроме, того, имеются на пути движения газов диффузион­ные барьеры: 1) альвеоло-капиллярный, состоящий из стенок
альвеолы и легочного капилляра и 2) капилляро-клеточный,
состоящий из стенок капилляров органов, межклеточного» ве­щества и оболочек клеток.

  Таким образом, вся функциональная система дыхания яв­ляется чрезвычайно сложным образованием, конечным при­способительным эффектом которого является поддержание на соответствующем уровне парциального давления О2 и СО2, рО2 и рСО2 в клетках жизненно важных органов (мозга, серд­ца, почек и т. д.).

  Хотя вся система дыхания координируется общим органом управления в виде такого сложного образования, как дыха­тельный центр, все же отдельные подсистемы дыхания имеют до некоторой степени свою автономную регуляцию, и поэтому для исследования систем внешнего дыхания и кровообращения можно воспользоваться измерением рСО2 и рО2 не в тканях (что пока довольно сложно сделать на человеке), а в альвео­лярном воздухе для системы внешнего дыхания и в крови для системы кровообращения.

  Функциональные подсистемы дыхания и кровообращения можно представить в схематическом виде (рис. 1), где основными компонентами системы являются жизненно важные кон­станты рО2 и рСО2 и элементы, выполняющие функцию альвео­лярной вентиляции. Как и в системе дыхания, в системе крово­обращения те же константы, но другие элементы системы.

  Построенные на изложенном принципе комплексные иссле­дования («Комплексатор», 1962) дали настолько большую информацию, что для обработки пришлось использовать элек­тронно-вычислительные машины и полуавтоматы (Б. С. Синицын, 1966).

  Для оценки результатов необходимо было разработать или использовать существующие математические (статистические) методы, применяемые для физиологических исследований. Эти­ми методами оказались корреляционный матричный (К. П. Бу­тейко, Д. В. Демин, 1966) и кросскорреляционный (К. П. Бу­тейко, Д. В. Демин, 1964) методы, позволившие найти немало закономерностей в регуляции функций дыхания и кровообра­щения. Например, на таблице 1 показана корреляционная матрица между СО% и различными показателями дыхания (ча­стотой дыхания, максимальной паузой, сопротивлением брон­хиального дерева, углом альвеолярного плато карбопневмо-граммы, которые оказались взаимосвязанными между собой в виде математических формул (табл. 2). Для упрощения поль­зования формулами составлена таблица зависимости этих по­казателей при сдвиге константы СО2 в альвеолах в сторону ее уменьшения. Оказалось, что эта таблица позволяет с достаточной достоверностью по секундомеру определить альвеоляр­ную вентиляцию как основной параметр внешнего дыхания. Четырехлетнее успешное использование этой таблицы в лаборатории и в десятках других учреждений показывает ее на­дежность в диагностике нарушения дыхания в сторону гипервентиляции.

  Таким образом, изучение деятельности функциональных систем как основных проявлений жизни должно производиться комплексно с определенными условиями получения, хранения и обработки информации для решения необходимых проблем физиологии и патологии. Эмпирические исследования с изуче­нием случайных параметров могут привести лишь к накопле­нию ^избыточной информации и сделать видимость исчерпыва­ющей характеристики любого жизненного процесса.