Введение к работе
Актуальность проблемы. Известно, что экологические факторы Северо-Западной Сибири и конкретно в Югре оказывают негативное влияние на организм человека. Вся совокупность этих факторов скоррелированно оказывает воздействие на основные функциональные системы организма (ФСО) и в конечном итоге определяет его адаптационные возможности и продолжительность жизни.
Коренное население Ханты-Мансийского автономного округа (ХМАО-Югры) за долгие столетия проживая было приспособлено к гипокомфортным климатическим условиям этого региона и, согласно мнению ряда авторов(Агаджанян Н.А., Н.В. Ермакова, 1997; Важенин А.А., 2002; Соколов А.Г., 2002), является хорошей модельной популяцией для исследования механизмов эволюционной адаптации. Изучение основных закономерностей в физиологических механизмах адаптации аборигенов Севера имеет большое значение для сохранения и развития здоровья не только малочисленных народностей, но и переселенцев, т.к сравнение параметров функциональных систем организма коренного и пришлого населения Югры обеспечивает выявление наиболее слабых участков в работе ФСО и обеспечивает корреляцию в нормальной организации функций организма человека на Севере (Пашина Н.А., др. 2007).
Проблема адаптации человека к экстремальным климатогеографическим воздействиям Севера в последние десятилетия дополняется проблемой сохранения здоровья всего и особенно работоспособного населения, проживающего в условиях теперь уже и техногенного загрязнения среды обитания. Проблема сохранения здоровья и высокой работоспособности жителей северных территорий РФ не теряет своей актуальности из-за интенсивной разработки и использования огромных сырьевых ресурсов. Погодно-климатические условия высоких широт отличаются геогелиомагнитной активностью, своеобразием фотопериодичности, резкими и внезапными перепадами атмосферного давления и состава воздуха, отрицательным тепловым балансом, высокой относительной влажностью в летнее время года и низкой относительной влажностью в зимнее время года. Все это совместно с нарастающим техногенным прессингом вызывает серьезное беспокойство как у специалистов, так и властей ХМАО-Югры (В.И. Хаснулин, 1998, Г.С. Козупица и соавт., 2007).
Действие чрезмерно длительных факторов вызывает комплекс значительных изменений гомеостаза. Возникает синдром адаптационного напряжения, т.е. состояния чрезмерного использования функциональных и морфологических резервов организма. Резерв адаптивной изменчивости – реально существующее явление, определяющее адаптивные возможности популяции, «их запас прочности» при столкновении с неблагоприятной и, прежде всего, чуждой им средой (В.П. Казначеев 1992-2000, В.А. Карпин 1998-2006, В.М. Еськов). Таким образом, каждая популяция имеет свойственный только ей присущий запас адаптивной изменчивости, определенный строго фиксированный уровень иммунобиологической резистентности и его расширение должно улучшить демографические показатели на этой важной в экологическом отношении территории РФ.
При изучении процессов адаптации кардио-респираторной системы (КРС) у коренного и пришлого населения Севера обнаружена связь развития ишемической болезни сердца (ИБС) и её осложнений (инфаркт миокарда) с характером адаптации. В этой связи проблема выявления на ранних стадиях патологий сердечно-сосудистой деятельности у коренного и пришлого населения ХМАО остается крайне актуальной, а в сравнительном аспекте и крайне необходимой.
Переезд в экстремальные природные условия жителей более мягких климатических зон вызывает состояние предболезни и многочисленные дизадаптивные реакции, например, по типу заболеваний внутренних органов. Манифестация патологии отмечена в неблагоприятные периоды – с января по май и в ноябре-декабре, когда происходят существенные сдвиги в регуляции функций сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и других систем организма, что, однако, менее выражено у коренного населения.
В этой связи установление различий в показателях сердечно-сосудистой системы организма человека на примере коренного и пришлого населения территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры с помощью методов теории хаоса и самоорганизации является весьма важной задачей физиологии и экологии человека на Севере и для биоинформатики это является поводом для создания и развития новых методов обработки информации и поведения сложных биосистем, которыми является ФСО человека на Севере.
Цель исследования. Установить закономерности поведения вектора состояния кардио-респираторной системы (КРС) взрослого коренного и пришлого населения Югры в сравнительном аспекте и на этой основе выработать рекомендации в области изучения динамики ФСО.
Данная цель определила постановку и решение следующих задач исследования:
-
Установить закономерности в поведении вектора состояния кардио-респираторной системы взрослого коренного населения Югры в рамках стохастического анализа и теории хаоса.
-
Установить закономерности в поведении вектора состояния кардио-респираторной системы взрослого пришлого населения Югры на основе анализа параметров квазиаттрактора и стохастических результатов обработки данных.
-
Выявить особенности в состояниях КРС коренного и пришлого населения в сравнительном аспекте, на основе анализа матриц межаттракторных расстояний с позиции теории хаоса и стохастики.
Научная новизна работы.
-
-
Показана эффективность с помощью методов биоинформационного анализа при изучении динамики поведения вектора состояния организма коренного и пришлого населения Югры в многомерном фазовом пространстве состояний (ФПС).
-
Впервые установлены взаимосвязь и различия между половыми и возрастными изменениями параметров кардио-респираторной системы взрослого коренного и пришлого населения Югры.
-
Диагностированы параметры порядка в показателях кардио-респираторной системы (КРС) при сравнении коренного и пришлого населения Югры, а также с позиций компартментно-кластерного подхода разработаны математические критерии для оценки состояния кардио-респираторной системы исследуемых групп.
Теоретическое и практическое значение работы:
-
Апробированный алгоритм идентификации параметров квазиаттракторов в ФПС целесообразно применять в практической медицине с целью научно обоснованной организации мероприятий по адаптации организма жителейЮгры, а также для визуализации возрастных и экологических особенностей в состоянии организма коренного и пришлого населения округа.
-
Новые методы диагностики параметров квазиаттракторов движения вектора состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний обеспечивают возможности выполнения ранжирования признаков, т.е. отыскания наиболее важных диагностических признаков, существенно изменяющихся в суровых климатических условиях Югры. Это позволяет внедрять их в практику работы органов государственного управления при решении медико-экологических вопросов повышения качества жизни на северных территориях и сохранения здоровья населения.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Используя современный метод биоинформационного анализа параметров организма коренного и пришлого населения Югры с позиций стохастического подхода, установлена тенденция преобладания тонуса парасимпатической вегетативной нервной системы у представителей пришлого населения Югры, что может быть прямой причиной развития ранней патологии сердечно-сосудистой системы.
2. Выполненные исследования, с позиций биоинформационного анализа динамики поведения параметров квазиаттракторов вектора состояния организма мужчин пришлого населения в возрастной группе после 40 лет, показывают наибольший разброс параметров квазиаттракторов, именно в той возрастной группе, что количественно характеризует особенности вегетативной регуляции в данном возрастном диапазоне. В возрастной группе мужчин после 40 лет у представителей коренного населения ханты наблюдаются наибольшие показатели расстояния асимметрии и объемов квазиаттракторов, указывающие на существенные изменения в состояниях в вегетативной нервной системы обследуемых. Значительное увеличение объемов квазиаттракторов установлено также и у женщин пришлого населения в возрастной группе до 40 лет и у представительниц коренного населения ханты после 40 лет.
3. Анализ матриц межаттракторных расстояний параметров квазиаттракторов исследуемых групп населения Югры показал существенные информационные различия, связанные с особенностями климатических условий, в частности, установлены наибольшие межаттракторные расстояния для групп коренного и пришлого населения Югры.
Внедрение результатов работы. Разработанные методы и программные продукты прошли апробацию и внедрены в ряде ВУЗов и лечебных учреждений городов Самары, Сургута, Тулы. Результаты исследований используются при подготовке студентов в Поволжской государственной социально-гуманитарной академии, Сургутском государственном университете, а также в лекционных курсах и практических занятиях по биофизике, экологии человека и медицинской кибернетики, о чем свидетельствуют акты о внедрении.
Декларация личного участия автора. Автор лично принимал участие в получении первичных материалов при обследовании коренного и пришлого населения Югры, а также проводил анализ полученных результатов исследования. Автором самостоятельно выполнены: статистическая обработка материалов, расчет параметров квазиаттракторов, межаттракторных расстояний и их интерпретация.
Апробация работы. Материалы диссертации представлены на ряде Международных и Всероссийских научно-практических конференциях: на Международной научной конференции «Синергетика природных, технических и социально-экономических систем» (Тольятти, 2010); IX Международной научно-практической конференции «Медицинская экология» (Пенза, 2010); Международной научно-практической конференции «Физиологические механизмы адаптации человека» (Тюмень, 2010); Международной научной конференции «Наука и образование в современной России» (Москва, 2010); Всероссийской научной конференции «Современные проблемы биологических исследований в Западной Сибири и на сопредельных территориях» (Сургут, 2011); IX окружной конференции молодых ученых «Наука и инновации 21 века» (Сургут, 2009-2011); Окружной научно-практической конференции «Этнокультурные и экологические аспекты оптимизации и здоровья коренного населения ХМАО-Югры» (Ханты-Мансийск, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ, в том числе: 6 статей в изданиях, рекомендованных ВАК, для соискания ученой степени кандидата биологических наук и 10 статей в различных научных журналах и материалах отечественных и международных конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа изложена на 132 страницах машинописного текста и состоит из введения, главы по анализу современного состояния проблемы, главы описания объектов и методов исследования, оригинальной главы, содержащей результаты собственных наблюдений, выводов, списка литературы, приложений. Работа содержит 9 рисунков и 8 таблиц. Список используемой литературы включает в себя 151 источника: 119 российских и 32 зарубежных.
Похожие диссертации на Сравнительный биоинформационный анализ параметров кардио-респираторной системы взрослого коренного и пришлого населения Югры
-
