Программные команды как аналоги механизмов некоторых патофизиологических реакций





Вначале заметим, что ход машинных программ и динамика тех или иных физиологических и патологических механизмов в значительной степени подчинены общим закономерностям, что совершенно логично, поскольку и ЭВМ, и живой организм представляют собой сложно организованные системы, а, следовательно, подчиняются законам системологии, сформулированным Уолтером Эшби.

Рассмотрим следующие примеры.

На приводимых ниже четырех рисунках слева изображена, написанная на языке BASIC программа, отражающая какую-то закономерность программирования, а справа - схема того или иного патологического или физиологического процесса.

Рассмотрим схемы,  учитывая, что программа идет от карты с наименьшим номером к карте с наибольшим номером, то есть сверху вниз. Последовательность операций, выполняемых данной программой, будет выглядеть следующим образом. Вначале программа напишет на экране дисплея слово «ПРОГРАММА» (карта 10). затем напечатает одну звездочку (карта 20), затем - две звездочки (карта 30). затем - три звездочки (карта 60). После этого она придет в семидесятую карту, где встретит команду «GOTO», что означает «ИДИ К...». Поскольку после этой команды стоит цифра 10, это означает, что программа вернется к десятой карте и выполнит все операции снова, затем она опять вернется к десятой карте и так далее. Возникает так называемый «вечный цикл».

В правой части рисунка изображена схема почечного компонента гипертонической болезни. Спазм сосудов, возникший в результате включения центрогенных механизмов, приводит к снижению уровня почечного кровотока и к ишемии почечной ткани. Ответом на это является выброс клетками юкстагломерулярного аппарата ренина, который через сложную цепь биохимических реакций стимулирует образование ангиотензина-11, обладающего выраженным прессорным эффектом, вследствие чего спазм сосудов усиливается. Схема развития этого механизма очень напоминает ход программы, представленной в левой части рисунка: команда с конечной карты (или с конечного для данной стадии этапа патологического процесса) идет к начальной карте, в результате чего в программе возникает вечный цикл, а в организме - порочный круг. Сопоставление этих двух схем позволяет сделать вывод о том, что разрыв данного порочного круга возможен только на нижнем уровне, поскольку, если команда так называемого «безусловного перехода» (GOTO) стоит в нижней карте, то какие бы мы ни производили манипуляции" в верхней части программы, «вечный цикл» все равно будет функционировать.

Поэтому, если в процесс включился почечный механизм гипертонической болезни, то никакие воздействия на уровень сосудистого тонуса «над почками» не достигнут эффекта, а привести к последнему может только вмешательство на уровне образования ангиотензина-II, точнее: на этапе «ренин-ангиотензин-II».





В программе, представленной на следующем рисунке,  речь идет о команде «IF...THEN», то есть о так называемом условном переходе, поскольку данная команда в переводе на русский язык означает «ЕСЛИ...ТО». Другими словами, изменение характера программы будет выполняться лишь в том случае, если будет выполнено определенное условие.

Рассмотрим последовательность данной программы.

Выполняя первую карту, программа пишет на экране дисплея слово «ПРОГРАММА». Далее она требует в карте 20 ввода какого-либо числа, причем командой в карте 30 она оговаривает, что в случае, если это число не будет равно 5; далее на экране дисплея будет написана звездочка (карта 40) и командой «GOTO» из карты 50 программа будет направлена снова в карту 20, то есть она снова потребует ввода какого-то числа. Если мы введем число 5, команда перейдет в карту 60 и завершится.

В правой части рисунка находится схема трансформации процесса внутриклеточного пищеварения в процесс фагоцитоза. Пока в клетку попадают питательные вещества, она циклически осуществляет процесс пищеварения. Если же в клетку попал микроб, то происходит фагоцитоз.

В обоих случаях работает одна и та же команда. В программе: «IF А=5, THEN идти к окончанию». В схеме фагоцитоза: «IF в клетку попал микроб, THEN фагоцитируй».

Третий пример  связан с командой «FOR...ТО...NEXT», которая означает наличие конечного цикла.





В левой части рисунка, в карте 10 стоит ввод какого-либо числа, например, числа 5. В карте 20 дается команда при изменении N от 1 до 5 совершать замкнутый цикл, внутри которого в карте 30 стоит печатание на экране дисплея двух звездочек. Эта манипуляция будет осуществляться пять раз, после чего программа напечатает на экране дисплея пять звездочек и завершится.

В правой части рисунка приводится схема механизма возникновения сердечных аритмий, имеющих циклический (периодически повторяющийся) характер. Допустим, что под влиянием какого-либо фактора (неврогенного, химического и т.д.) деятельность синусного узла изменилась таким образом, что он за пять циклов резко снизил свою активность, в результате чего в течение каждого из этих пяти циклов, желудочковый очаг экстрасистолии выходит из-под его контроля. Это означает, что пять раз подряд возникнут пачки экстрасистол. По истечении этих пяти циклов синусный узел вновь начнет подавлять эктопические очаги, и произойдет нормализация сердечного ритма.

Рассмотрим следующую программу.  В карте 10 стоит команда, переводящая дисплей в графический режим. В карте 20 определяется длительность цикла, который заканчивается в карте 70. Внутри цикла стоят три карты (40, 50 и 60), которые чертят на экране дисплея три окружности, каждая из которых начинается в какой-то точке другой окружности. После выполнения цикла команда «GOTO» в 80-й карте отсылает программу к началу. Таким образом эти три окружности чертятся бесконечно. В правой части иллюстрации изображены эти окружности, причем этот рисунок полностью совпадает со схемой развития фибрилляции желудочков сердца согласно так называемой теории кругового ритма.

Подводя итог данному разделу, можно резюмировать, что имеется принципиальная возможность моделировать в ЭВМ те или иные патофизиологические механизмы, вносить в них необходимые коррекции, а затем принцип этой коррекции, связанной с изменением информационного процесса, переносить на биообъект, то есть разрабатывать на ЭВМ патогенетические принципы лечения тех или иных заболеваний, которые в клинике могут облекаться либо в лекарственную, либо в хирургическую, либо в терапевтическую форму. Принципиально данное направление было определено еще Guyton, создавшим модель системы кровообращения, и в дальнейшем получило развитие в работах других ученых. Хотелось бы лишь подчеркнуть, что при разработке таких моделей надо полнее использовать закономерности, общие как для математических, так и для биологических систем.

В этой статье отражены лишь некоторые, наиболее общие вопросы патологии информационного процесса. Резюмируя изложенное, можно выделить два главных направления дальнейших разработок:

1. Моделирование в ЭВМ тех или иных физиологических и патологических механизмов, их коррекция с последующей проверкой на биообъекте и разработка на этой основе новых эффективных методов лечения.

2. Изучение механизмов физиологических и патологических реакций на основе теории информации.

Ваша оценка: Нет Средняя: 4 (2 голосов)