Вычислительные методы в хронобиологии и хрономедицине
Совершенно очевидно, что применение в исследовании адекватных поставленным задачам методов обязательно, поскольку этим в значительной мере определяются правильность и полнота решения задач.
Предложенный ранее для обработки данных о биоритмах метод косинор-анализа получил широкое распространение и для большого числа работ являлся по существу единственным. Однако в последние годы в отношении пригодности этого метода возникли сомнения, связанные главным образом с тем, что его применение является корректным в случае колебаний синусоидальной формы, тогда как большинство биологических колебаний описываются не синусоидой, а более сложной кривой. В связи с этим для анализа хронобиологических данных предлагаются другие вычислительные методы, которые расширяют возможности получения необходимой информации. В последующем будут, очевидно, разработаны еще какие-то новые методы. Все это заставляет поставить вопрос о требованиях к вычислительным методам, которые отвечали бы решению наиболее важных задач в хронобиологии и хрономедицине.
Представляется, что разработка вычислительных методов в хронобиологии и хрономедицине должна идти по двум основным направлениям, о которых речь уже шла. Это, во-первых, изучение ритмической организации одной функции и, во-вторых, исследование временной организации множества функций в биологической системе. В первом направлении существуют важнейшие вопросы, в разрешении которых вычислительные методы должны сыграть большую роль. Один из них основан на отличии параметров биоритмов разной частоты. Например, у суточных и циркадных биоритмов вариабельность длины периода небольшая, но достаточно сильно выражена изменчивость амплитуды. Напротив, ритмы высокой частоты, например околочасовые или минутные, характеризуются большой изменчивостью периода. Вполне возможно, что этим же свойством обладают ультрадианные ритмы (что уже сейчас используется при лечении ревматизма). Вместе с тем при разработке математического аппарата для изучения биоритмов допускается, что он пригоден для ритмов любого периода. Вероятнее всего, это не так, и, следовательно, есть необходимость в создании вычислительных способов оценки параметров биоритмов каждого класса. Второй вопрос вытекает из того, что параметры биоритма, очевидно, следует рассматривать как величины характеризующие его как единый целостный процесс и поэтому тесно связанные между собой по определенным зависимостям. Эти величины создают структуру и систему биоритма. Знание их чрезвычайно важно для оценки ритмического процесса в норме и особенно при адаптации организма или патологии.
В настоящее время уже недостаточно простого признания ритмичности какого-либо биологического процесса, необходимо еще знать внутреннюю структуру биоритма как системы, границы ее нормальной изменчивости и те пределы, за которыми уже начинаются патологические нарушения биоритма. Поэтому хронобиология и хрономедицина нуждаются в разработке вычислительных методов, которые могли бы применяться для решения этих задач. Наконец, третий вопрос состоит в необходимости с помощью соответствующих вычислительных способов установить закономерности связей, существующих в ритмических колебаниях функции между биоритмами с разным периодом. Ответ на этот вопрос важен для выяснения свойств организации биоритмов данной функции в живой системе и определения иерархии ее разнопериодических колебаний.
Во втором направлении также есть необходимость в разработке вычислительных методов, с помощью которых оказалось бы возможным более точно оценить параметры и динамику временной организации биологических систем. При этом надо отметить особую актуальность создания таких методов для определения состояния временной организации живой системы в процессе ее адаптации к изменяющимся условиям среды, при реакции на воздействия, в том числе лекарствами, или когда в ней происходят патологические нарушения. В указанных условиях биоритмы и временная организация системы в целом характеризуются лабильностью своих параметров, находятся в изменчивом состоянии, которое обозначают понятием «переходный процесс» Совершенно ясно, что методы, используемые для изучения биоритмов и их организации в квазипостоянных условиях, непригодны для исследования ритмов в переходных состояниях.
Предложенный ранее для обработки данных о биоритмах метод косинор-анализа получил широкое распространение и для большого числа работ являлся по существу единственным. Однако в последние годы в отношении пригодности этого метода возникли сомнения, связанные главным образом с тем, что его применение является корректным в случае колебаний синусоидальной формы, тогда как большинство биологических колебаний описываются не синусоидой, а более сложной кривой. В связи с этим для анализа хронобиологических данных предлагаются другие вычислительные методы, которые расширяют возможности получения необходимой информации. В последующем будут, очевидно, разработаны еще какие-то новые методы. Все это заставляет поставить вопрос о требованиях к вычислительным методам, которые отвечали бы решению наиболее важных задач в хронобиологии и хрономедицине.
Представляется, что разработка вычислительных методов в хронобиологии и хрономедицине должна идти по двум основным направлениям, о которых речь уже шла. Это, во-первых, изучение ритмической организации одной функции и, во-вторых, исследование временной организации множества функций в биологической системе. В первом направлении существуют важнейшие вопросы, в разрешении которых вычислительные методы должны сыграть большую роль. Один из них основан на отличии параметров биоритмов разной частоты. Например, у суточных и циркадных биоритмов вариабельность длины периода небольшая, но достаточно сильно выражена изменчивость амплитуды. Напротив, ритмы высокой частоты, например околочасовые или минутные, характеризуются большой изменчивостью периода. Вполне возможно, что этим же свойством обладают ультрадианные ритмы (что уже сейчас используется при лечении ревматизма). Вместе с тем при разработке математического аппарата для изучения биоритмов допускается, что он пригоден для ритмов любого периода. Вероятнее всего, это не так, и, следовательно, есть необходимость в создании вычислительных способов оценки параметров биоритмов каждого класса. Второй вопрос вытекает из того, что параметры биоритма, очевидно, следует рассматривать как величины характеризующие его как единый целостный процесс и поэтому тесно связанные между собой по определенным зависимостям. Эти величины создают структуру и систему биоритма. Знание их чрезвычайно важно для оценки ритмического процесса в норме и особенно при адаптации организма или патологии.
В настоящее время уже недостаточно простого признания ритмичности какого-либо биологического процесса, необходимо еще знать внутреннюю структуру биоритма как системы, границы ее нормальной изменчивости и те пределы, за которыми уже начинаются патологические нарушения биоритма. Поэтому хронобиология и хрономедицина нуждаются в разработке вычислительных методов, которые могли бы применяться для решения этих задач. Наконец, третий вопрос состоит в необходимости с помощью соответствующих вычислительных способов установить закономерности связей, существующих в ритмических колебаниях функции между биоритмами с разным периодом. Ответ на этот вопрос важен для выяснения свойств организации биоритмов данной функции в живой системе и определения иерархии ее разнопериодических колебаний.
Во втором направлении также есть необходимость в разработке вычислительных методов, с помощью которых оказалось бы возможным более точно оценить параметры и динамику временной организации биологических систем. При этом надо отметить особую актуальность создания таких методов для определения состояния временной организации живой системы в процессе ее адаптации к изменяющимся условиям среды, при реакции на воздействия, в том числе лекарствами, или когда в ней происходят патологические нарушения. В указанных условиях биоритмы и временная организация системы в целом характеризуются лабильностью своих параметров, находятся в изменчивом состоянии, которое обозначают понятием «переходный процесс» Совершенно ясно, что методы, используемые для изучения биоритмов и их организации в квазипостоянных условиях, непригодны для исследования ритмов в переходных состояниях.