Введение к работе
Актуальность работы.
Изучение (іоїшіх и частных вопросов экологии и адаптации человека, по-впдшюму, всегда будет актуально в связи г ллтллепмоч в:л,\Ве>члло чребчел, .: .и ч.ювевл и Зсм.мі. л т-н.ж.' потому, что изменчивость летонска м среди -и.\ лл.-вее;чтпе облшагпые свойства |Б.1 [.Казначеев, 1980, Н Н.Моисеев, '9"? Г-ППарип. 197-Ц Обвювпвчч'л ;;іш' гочвл лреилл об есоеел роли е-члечил и див'вапч; .червполіспчпчесі-.ой сферы в формировании адаптивных ппочоссог-. ч-лг-лелл І" Г) .'vjin.'j;.'.v'ii, вч9. і- V, чачечвл. 197'!
>;: і;.1;ел :лл .98Л ПЛічвВВВ'чп: 190!>. ПП!е\.ерев„, І980,
;:.;1.[]оС,ы,сьскии, ІУ79, А.М.Вейн, 1978, В.А.Илюхина, 1990. РЛО.Ильюченок 1QVQ Ц.П.Х^схп.чо. і97-> И и Лсутіді. IDoo С.П.Л'іе.івемев ім«-> Ч.Ц.1|--„Г.,1Л;]. )Г,72, Л.і [.Павлова, 1990, П.В.Симонов. 1989, Л.Н.Собчик, 1990, С.И.Сороко, 1984, В.И.Хпснулин, 1992, В.А.ІЛпдловский, 1978].
Влияние человека на среду в последние десятилетия приобретает глобальный и опасный для биосферы характер [Н.Н.Моисеев, 1982]. В связи с этим глобальные изменения іслимата и среды становятся важнейшей межгосударственной научной проблемой [В.И.Медведев, С.И.Сороко, 1992]. По прогнозам [Г.М.Зарзковскпй и лр , 1992]. эти изме.чее.ия в б-лвклліллл ;лче-
'лчлвлчво v !0-,;0l'.i населения Зе'чи При -яом, одни л члч.чч,,, е.-чі-
І , ІоЛчЛ Лее'1 Л ::і>о'\.Є\) ТВ'.бес і HC-IO. '.'. ЧВЛВВЛ Є'ЛЧВВ\ ВЛЧІПВЧ ;е входов. ! |,> 'О' ' ЛВЛЛЛНІЛЛ. ч ЛЧЧЛЧВ1 є :еВ ЛВЧеЛЧЧ В ВЛІЧ'ч'гі ееетгии
',' еіичеечві чле.ллв; .л.і вев ., і,і ч іілкєл;:єці:;о огромного массива данных,
Которые НеВОЗМОЖНО структурировать И УСВОИТЬ [Р.ГБяпяинев, 1ооп
у; А туг^о-.-.- ]' ".селеве і 9-е'л! !'л е Лч в лч-л;л ,'".,}<' ; веев-в-ечв
>.'.\ ."''... Ч'-ЧеВВе.'.В: ч '-: -' Л! Ч Л' ПОДХОД, ti Lit.n.nOXHtl, і 96U,
і\.й.Судаков, 1984, и др.], основанный на теории функциональной системы, оказался чрезвычайно продуктивным при исследовании относительно простых, ЦелеорПСНТИроваННЫХ И ИЄОЯОХИЧрскчХ бновттбг-ччч! , е.\и\ і .В 'W.
-'і.віллггілчллл.лв л\ м гетерлрллчеекнх. оасгем, к которым, по-видимому, относится слетела веоечо вевчлле; лево лелсол вчл человека л чкееистелл ччелевчвчлв а..парат теории (і;\ яввиопл. іьмвіх сисіем оказался не вполне адекватным [В.П.Нефедов и др., 1991].
Системный подход как единство структурного, функционального и исторического подходов [C.-G.Bang, 1990] возник именно для преодоления противоречия между ростом количества информации и ограниченными возможностями ее усвоения [А.И.Уемов, 1977]. Основными формами его являются общая теория систем и прикладной системный анализ, разработанный специально для исследования сложных систем [Ф.И.Перегудов, Ф.П.Тарасенко, 1989]. Однако наиболее хорошо отработанная методология системного анализа, которая используется для исследования сложных технических систем, больших систем управления и решения проблем гомеостатики [В.И.Астафьев, Ю.М.Горский, 1987, А.А.Денисов, Д.Н.Колесников, 1982, В.В.Дружинин, Д.С.Конторов, 1985, В.П.Нефедов и др., 1991], к сожалению, оказалась мало пригодной для изучения биосистем и экосистем в физиологии и психофизиологии по принципиальным соображениям (различия в характере систем) и в связи с особенностями математической подготовки потребителей моделей.
Из-за трудно преодолимых организационных, технических и особенно методологических сложностей системный подход в физиологии и психофизиологии сводится или к начальному, концептуальному этапу (незавершенность системного подхода - отсутствие математического моделирования) или к построению частных и чрезмерно упрощенных, малых (по числу частей и элементов) моделей, не адекватных изучаемым системам по сложности. При этом типична незавершенность самого системного анализа -отсутствие обобщающих количественных характеристик (параметров) системы.
Таким образом, несмотря на множество работ по общей теории систем и прикладному системному анализу, а также растущую потребность внедрения этих подходов в практику физиологических и психофизиологических исследований, методология системного анализа в этих отраслях науки недостаточно разработана. Наиболее актуальными проблемами при этом, по-видимому, являются диагностика (выявление, измерение и оценка) системных качеств (получение параметров системы), разработка доступного и эффективного алгоритма построения моделей, формирование системы моделей сложных биосистем и экосистем.
Исследование нервно-психического гомеостаза и его популяционной и модификационной изменчивости, по мнению В.П.Нефедова, А.А.Ясайтиса, В.Н.Новосельцева и др., 1991, в эпоху создания биотехнических (в том числе гомеостатических) систем приобретает особый интерес.
К.А.Иванов-Муромский, 1974, 1985, А.А.Логинов, 1976, определяют нервно-психический гомеостаз как важнейшую часть регуляторного гомеостаза. В качестве подсистем системы нервно-психического гомеостаза рассматриваются психический гомеостаз [Ф.Б.Березин, 1988, Л.Н.Собчик, 1990], церебральный гомеостаз [Н.Н.Василевский и сотр., 1988, С.И.Сороко и со-
-5-авт., 1990], вегетативный гомеостаз [А.М.Вейн,1988], психомоторный и нервно-мышечный гомеостаз [Л.А.Логинов], мембранный гомеостаз [Л.А.Лопшов, 1976, Е.И.Ходрров, 19751.
Несмотря на теоретическую и практическую важность изучения состояния нерзпо-пеихпческон сферы v коренного и пришлого населения Севепа. удельный нос таких наследований относительно незначителен. Подавляющее большинство работ проведено на аналитическом уровне, касаются частных вопросов психической или нервной регуляции. Системный анализ, который является основным методологическим подходом в общей экологии, как показывает изучение обширной литературы, в исследованиях проблемы "нервная система человека и Север" никем достаточно серьезно не предпринимался.
Таким образом, можно констатировать актуальное і ь системных исследований состояния и динамики нервно-психической сферы человека, постоянно или временно проживающего в условиях Европейского Севера.
Цель и задачи исследования.
Цель настоящего исследования - системный анализ ыодификационной и популяционной изменчивости нервно-психического гомеостаза у здоровых молодых людей, проживающих в условиях Европейского Севера. Реализация пели потребовала решения ряда задач, основными из которых оказались сле-дующпе:
-
Разработка .методологии прикладного системного анализа з эколого-фпзпологпчееких исследованиях' разработка і! апробация системы (континуума) математических моделей, адекватной по сложности изучаемой системе нерг.по-пепчпчеекого гомеостаза и совокупности частных исследовательских задач, разработка метопов получения обобщающих количественных характеристик системы - параметров состояния и изменчивости системы, отработка способов статистического анализа достоверности различии и динамики параметров состояния и изменчивости системы.
-
Апообанпя разработанной методологии системного анализа при исследовании большого комтнн\\ма оозлепствую:цп\ на человека среловых и влияющих на систему нервно-психического гомеостаза ьнутронпих факторов. Качественное и количественное сопоставление значения для системы внешних и внутренних факторов.
3. И.д'чепие с помочью разработанной методологии полового диморфизма алаптнвнык реакций организма и индивидуально-типологических особен ноетеи организма.
1. Изучение с помощью разработанной методологии, моднфнкационноп изменчивости нервно-психической сферы здорового молодого человека, проживающего в условиях Европейского Севера.
5. Апробация разработанной методологии системного анализа для изучения популяционной изменчивости, возможных стратегий адаптивных реакций и адаптивности популяции.
При решении перечисленных задач мы исходили из следующих принципиальных положений концепции работы:
-
В связи с исключительной сложностью моделируемой системы необходимо одномоментное использование континуума моделей. Сложность моделей должна быть адекватной сложности системы. Для этого используются полисистемные (охватывающие несколько физиологических систем и подсистем) и многоэлементные (включающие порядка 500 непосредственно определяемых и расчетных показателей) модели. Обязательна завершенность системного анализа, что обеспечивается применением обобщающих количественных характеристик состояния и динамики системы - параметров системы.
-
Необходимо обеспечение конгруэнтности (соответствия) моделей оригиналу по стохастичности, а также ингерентности моделей (соответствия моделей культурной среде, в которой результаты моделирования могли бы найти применение). С этой точки зрения, многомерные статистические модели (множественные корреляционные, кластерные, факторные, параметрические), не требующие серьезной математической подготовки пользователя (физиолога, психолога, педагога, врача), не только конгруэнтны моделируемой системе, но и ингерентны культурной среде.
-
Обязательное условие - сочетанное использование субъективного (экспертного) и объективного (реализуемого с применением специальных компьютерных методик) отбора информативных показателей функционального состояния организма человека. Применяется "принцип воронки": регистрация и расчет максимально возможного числа переменных и последующее сжатие информации с отбрасыванием малоинформативных, шумящих и дублирующих друг друга, показателей с применением специальных методических приемов.
-
В проведении исследований необходимо следование экстремальному принципу дуальности (двойственности) в отборе объектов исследования, физиологических систем и подсистем, психо-физиологических показателей: исследуются раздельно мужская и женская субпопуляции, изучается центр и периферия, нервно-психическая и вегетативная сферы, механизмы долговременной и кратковременной адаптации, сенсорная и моторная сферы, определяются энергетические и информационные характеристики и т.п. Следование принципу дуальности позволяет описать систему наиболее полно и с разных сторон.
-
При разработке математических моделей в эколого-физиологических исследованиях обязательно включение параметров среды в модель биологи-
ческой системы как реализация сеченовского принципа единства организма и
среды.
6. В реализации эколого-физиологическнх исследовании необходимо обеспечение критериальноеп: - прямого качественного и количественного сопоставления воздействии на сие гему множества янсид;п\' и внутренних факторов с последующей стандартизацией и нормированием критериев состояния и изменчивости системы. Следование этому принципу позволяет точно определить место интересующего исследователя конкретного фактора ь конгипуумо денсгвх юна:к на человека икепшпх и внутренних факторов
Научная новизна.
-
Разработана и впервые апробирована в экологической физиологии и психофизиологии методология системного анализа с использованием много-элементных (включающих около 500 показателей) моделей и получением 25 обобщающих количественных характеристик-параметров изменчивости системы.
-
Впервые идея И.М.Сеченова о единстве организма и среды реализована в экологической физиологии и психофизиологии включением в многоэлементные модели организма факторов внешней среды, что позволило использовать принципиально новые подходы в исследовании внутренней и внешней целостности бносиетемы, показать значение среды в формировании устойчивости биоспстемы.
о. Впервые показаны возможности системного анализа для исследования характеристик информационного гомеостаза здорового молодого человека, проживающего на Европейском Севере.
!. Впервые с применением мпогоэлементных моделей исследован обширный континуум из 53 действующих на человека внешних и влияющих па поведение организма человека внутренних факторов, получены сопоставительные количественные характеристики состояния и динамики нервно-пенVBkvKoio ючоостаза здорового молодого человека с применением одной и топ /Ко методологии, с иепольщнанпем набора одних г. тех же методик и показателей, полученных на однородной по многим существенным параметрам группе индивидов.
-
Впервые на многоэлементных моделях исследован половой диморфизм адаптивных реакций, что позволило установить половые особенности системных механизмов кратковременной и долговременной адаптации.
-
Впервые многомерное статистическое моделирование в чколого-физпологичееких исследованиях проведено с использованием системы из 7 многомерных моделей, что позволило получить всестороннюю оценку состояния и динамики сложной системы нервно-психического гомеостаза здорового молодого человека, проживающего в условиях Европейского Севера.
-
Впервые методология системного анализа нервно-психического го-меостаза использована для оценки состояния популяции, что позволило констатировать высокую адаптированность здоровых молодых людей, проживающих в приполярных районах Европейского Севера, к комплексу природных и социальных факторов.
-
Впервые на системе многоэлементных многомерных статистических моделей исследованы возможности антропогенного влияния на нейрорегуля-торный гомеостаз здорового человека (на примере воздействия искусственного ультрафиолетового излучения).
Научно-практическая ценность.
Разработанная методология и полученные на ее основе теоретические обобщения и прикладные результаты являются новым вкладом в системную физиологию (в понимании А.А.Ухтомского, 1966, А.С.Батуева и Л.П. Павловой, 1984, ЕДХомской, 1982) и экологическую физиологию и психофизиологию человека.
Апробированные подходы, методические приемы в построении многоэлементных моделей, получении параметров состояния, динамики и изменчивости сложных систем, могут найти применение в физиологии, психофизиологии, психологии, медицине, педагогике для изучения особенностей и изменчивости сложных систем с использованием доступных для специалистов этих областей науки многомерных статистических методик. Предложенные подходы могут быть использованы для изучения онтогенеза, адаптогенеза, для физиологического мониторинга.
Самостоятельную научно-практическую ценность, имеют разработанные автором методики исследования регуляции обмена в сердечной мышце по интеграммам ЭКГ, электрической активности коры больших полушарий и скелетных мышц с использованием математического анализа вариационного ряда амплитуд биопотенциалов, независимой количественной оценки состояния надсегментарного и сегментарного аппаратов вегетативной нервной системы по данным анкетного исследования вегетативного реагирования, использования некоторых статистических показателей для оценки состояния и динамики многоэлементных параметрических и структурных моделей, представления огромного массива данных изменчивости состава системы по параметрическим моделям в виде паттернов изменчивости, а параметров изменчивости системы - в виде полиграфов изменчивости. Апробированы и могут быть рекомендованы для широкого применения также некоторые статистические способы оценки достоверности различий и динамики систем по результатам многоэлементного моделирования, приемы обработки кластерного дерева для получения количественных параметров состояния системы.
Конкретные результаты влияния факторов внешней среды, значения индивидуально-типологических и половых различий, системного анализа профилактических УФ облученніі на человеке могут быть использованы для преподавания в .медицинских и педагогических вузах вопросов экологии и адаптолопш человека, механизмов воздействия на человека "елногеометеоро-логпчесхих и физических лечебных факторов, психологии, психофизиологии и пенхопедагогпкп.
Диссертационная работа выполнялась в рамках темы "Особенности п адаптивные и гмепеппя непрореп/дяторных .механизмов п пспхофнаполої пче-еких отношений у здоровых .молодых людей на Европейском СевенУ (помер гперегистрации темы 01822042287) в Архангельском государственном меди-нинском инсіиіуїє.
Апробация диссертационного материала.
Результаты исследования доложены и обсуждались в 1979-1995 гг. на 29 научных и научно-практических конференциях и симпозиумах, из них союзного уровня - 17, республиканского и регионального - 12.
По теме диссертации опубликовано 35 работ, из них 10 статей и монография.
Структура диссертации.
Диссертация изложена на 323 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы по проблеме, главы о материале я методах исследования, 5 глас собственных исследовании, ваддтоиенпя, выводов и библиогоафпческого указателя Диссертация пддюстцгд.п ;на 52 таблицами и 51 рнс\!:чамп. Указал ст.. литературы включ,.е: 1035 источников (из них 903 отечественных и 132 зарубежных авторов)