Физико-информационная модель - расширенная версия

Авторский вариант реализации физико-информационной модели сопряжённых физиологических процессов организма, предложенной профессором В.И.Моисевым, на примере процесса поддержания нормальной массы тела.

1. Рассматриваем позитивный (непатологический) процесс П как стремление организма к поддержанию нормальной массы тела (в том числе при возможных наличествующих отклонениях в ту или иную сторону).

2. Биологической целью, финалом процесса П полагаем состояние В как нормальную, оптимальную массу тела (в определённом интервале «нормальности»). Текущим состоянием процесса П полагаем либо состояние А как недостаток массы, либо С как её избыток. (Либо само состояние В, но тогда отсутствуют, равны нулю какие-либо стремления к его изменению, и отсутствует сам процесс.)

3. Моделируем траекторию процесса достижения нормальной массы тела в пространстве состояний в общем виде таким образом: А => В <= С. Если положить процессы А => В и С => В на временную ось, то точка В как финал обоих процессов будет находиться в области бОльших чисел, чем точки А и С, то есть традиционно справа от них. В общем виде, совмещая пространство состояний с процессами во времени, оба эти процесса как единый процесс П можно записать следующим образом: ¬В => В. Будем полагать спусковым механизмом рассматриваемого процесса достаточную (нормальную) физическую активность.

4. Вводим органический потенциал процесса П как величину, неуклонно падающую на пути от ¬В к В: фи0 => 0, или lim(фи0) = 0. Полагаем этот органический потенциал также суммарно присущим всем информационным подпроцессам процесса П: фи0(П) = сумма.фи0(Пi). Таким образом, органические потенциалы всех подпроцессов Пi также стремятся к нулю: сумма.фи0(Пi) => 0. Согласно логике процесса, органический потенциал представляет собой дельту (разницу) между нормальной массой тела и существующей. При условии достаточной физической активности и прочих неизменных обстоятельствах организм стремится эту разницу уменьшить.

5. Будем полагать, что в случае недостаточной массы тела в результате увеличения своей физической активности организм запускает процессы её наращивания за счёт увеличения мышечной и жировой тканей, а в случае избыточной массы – процессы избавления от лишних жировых накоплений. Процесс уменьшения мышечной массы при избыточной физической нагрузке рассматривать не будем, полагая его априори патологическим.

Вводим на основании этой гипотезы дополнительные информационные подуровни общего информационного процесса П, задавая им следующие имена: подуровень G наращения массы существующих жировых клеток, подуровень –G расщепления избыточных жировых клеток и подуровень Р приращения недостающей мышечной ткани.

Единый органический потенциал фи0 как информационный стимул к последующим изменениям на физическом уровне возникает одновременно во всех трёх этих процессах (хотя в общем случае распределён между ними в долевом отношении неравномерно). Он будет минимален в финальной точке всех трёх процессов по той причине, что к этому моменту у организма не останется ни избыточных, ни недостающих жировых запасов, ни дефицита мышечной ткани.

6. Рассматриваем теперь элементарные физико-химические акты, происходящие на микроуровне функционирования организма. Зададим им в общем случае имена dХ' и dХ'', полагая эти акты протекающими или с увеличением, или с падением величины их неорганического потенциала.

Элементарный акт увеличения массы жировой ткани dG' (с увеличением недостающей массы тела) происходит с поглощением энергии, заимствующейся от сопряжённых ему физико-химических актов, которые обозначим как dG''.

Элементарный акт расщепления жировой клетки d(–G') (с уменьшением избыточной массы тела) происходит с выделением энергии, расходующейся далее на некие другие физико-химические акты, которые обозначим как d(–G'').

Элементарный акт наращения мышечной ткани dP' (с увеличением недостаточной массы тела) парадоксально происходит с выделением энергии (!), поскольку для образования мышц требуются тренировки с большими отягощениями. И чем больше развиты сами мышцы, тем всё большее количество энергии при этом выделяется; в режиме же дефицита внутренней энергии организм просто не будет заниматься наращиванием мышечной массы. Происходит это по той причине, что по своему функционалу мышцы являются не аккумуляторами энергии, как жировая ткань, а её растратчиками. Поясним это положение на аналогичном по смыслу примере переваривания продуктов с так называемой «отрицательной» калорийностью: при употреблении в пищу таких продуктов энергия, затрачиваемая на их переработку, оказывается выше той энергии, которую они приносят с собой при поступлении в организм. Так же и энергия, расходуемая при функционировании мышечной ткани, оказывается больше энергии, которая тратится при функционировании ткани немышечной. Соответствующий сопряжённый акт получения выделяющейся энергии жидкостями межклеточного пространства обозначим как dP''.

Получаем, таким образом, три сомножества сопряжённых элементарных физико-химических актов, имеющих в общем случае обозначение {dХ', dХ''} – это сомножества {dG', dG''}, {d(–G'), d(–G'')} и {dP', dP''}.  Для удобства дальнейшего использования обозначим последовательные ряды сомножеств сопряжённых элементарных физико-химических актов (как протекающие во времени процессы) следующим образом: G'|G'', (–G')|(–G'') и P'|P''. Это и есть, по сути, процессы G, –G и Р, записанные чуть более подробно с учётом механизма их работы.

Элементы указанных рядов оказываются при этом перекрёстно «обратными» друг другу: процесс G увеличивает массу тела, при этом процесс G' забирает энергию, а сопряжённый ему процесс G'' её отдаёт; процесс –G уменьшает массу тела, при этом –G' отдаёт энергию, а сопряжённый ему –G'' её забирает; процесс Р увеличивает массу тела, при этом Р'' забирает энергию, а сопряжённый ему Р' – отдаёт.

Обратим ещё раз внимание на тот факт, что термины «сопряжённый» и «обратный» имеют принципиально разное смысловое наполнение. Так, оба процесса увеличения массы G и Р являются процессами, обратными процессу уменьшения массы –G. А сомножество {G'', –G', Р'} обратно сомножеству {G', –G'', Р''} как отдающие энергию процессы обратны процессам, получающим энергию.

7. Обозначим те процессы в сопряжённой паре процессов, которые отдают энергию (и уменьшают тем самым свой неорганический потенциал) несущими, а те процессы, которые забирают от них энергию (и тем самым увеличивают свой неорганический потенциал) – несомыми. Итак, согласно вышеизложенному, процессы G'', –G' и Р' являются в пределах своих пар сопряжённых процессов несущими, а процессы G', –G'' и Р'' – несомыми.

Рассмотрим сопряжённые процессы G' и G''. Элементарный акт dG' процесса G' – это физико-химический акт, в котором возрастает неорганический потенциал фиNG' внутренней энергии жировых клеток за счёт приращения их размеров и массы. А элементарный акт dG'' процесса G'' – это акт заимствования необходимой для процесса G' энергии из межклеточного пространства, в котором неорганический потенциал фиNG'' по этой причине уменьшается. Процесс G'', таким образом, является в этой паре несущим, а процесс G' – несомым.

Рассмотрим теперь сопряжённые процессы –G' и –G''. Элементарный акт d(–G') процесса –G' – это физико-химический акт, в котором падает неорганический потенциал фиN(–G') внутренней энергии жировых клеток за счёт «сжигания» их избыточного количества или массы (за счёт разрушения или уменьшения размеров жировой клетки). А элементарный акт d(–G'') процесса –G'' – это акт, в котором неорганический потенциал фиN(–G'') за счёт высвобождения в процессе –G' энергии для химических реакций вовне жировой клетки возрастает. Процесс –G', таким образом, является в этой паре несущим, а процесс –G'' – несомым.

Рассмотрим также «аномальные» сопряжённые процессы Р' и Р''. Процесс Р', представляющий собой последовательный ряд элементарных физико-химических актов dР' увеличения массы наличествующей мышечной клетки, ведёт к падению её неорганического потенциала фиN(P') как внутренних запасов энергии. Этот процесс идёт с выделением энергии в прилежащие к мышечной клетке ткани. Таким образом, внешний по отношению к внутриклеточным процессам процесс P'' оказывается процессом увеличения неорганического потенциала фиN(P''). И из пары сопряжённых процессов P' и P'' именно процесс P' оказывается несущим, а P'' – несомым.

Следует отметить также, что органический потенциал фи0 процесса П, являющегося для указанной тройки рядов сопряжённых процессов общим информационно-управленческим процессом, неуклонно падает во всех трёх случаях(!), так как дельта (разница) между количеством необходимой организму и уже наличествующей у него массы при этом всегда уменьшается.

8. Общая формула процесса П (как процесса ¬В => В) естественной нормализации массы тела при достаточной для этого физической нагрузке выглядит следующим образом: П = тройной интеграл (G,Р,–G) dG dР d(–G).

Здесь П – это общий информационный процесс-цель как причина, возникающая, как и положено причине, на более высоком уровне организации системы (в «будущем»).

G, Р и –G – это подпроцессы процесса П как практические механизмы его реализации на более низком информационном подуровне (в «настоящем»), имеющие общий органический потенциал, стремящийся к исчезновению: lim фи0(G,Р, –G) = 0. Каждый из них соответственно реализовывается попарно сопряжёнными процессами G'|G'', Р'|Р'' и (–G')|(–G''), обладающими характерной взаимозависимостью их внутренних неорганических потенциалов.

А пары сопряжённых элементарных физико-химических процессов dG'|dG'', dP'|dP'' и d(–G')|d(–G''), неорганические потенциалы которых взаимосвязаны таким образом, что один из них падает, а другой при этом зависимо возрастает, – это минимально простейшие физические следствия (присутствующие, как и положено следствиям любого процесса, в его уже состоявшемся «прошлом»).

Лариса Баграмова