Гомеостаз и саморегуляция: «Чем отличается гомеостаз от саморегуляции в биологии?» — Яндекс Кью

Гомеостаз- саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия

---

©dereksiz.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

Лекция: Генетичекий аппарат клетки. Генетичекий гомеостаз. Гомеостаз, биологическая сущность, виды гомеостаза. Гомеостаз- саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды. Виды: Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды. Биологически — Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах. Клеточный —Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов. В организме человека: Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов,кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне. Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболи Генетический гомеостаз на молекулярно-генетическом, клеточном и организменном уровнях направлен на поддержание сбалансированной системы генов, содержащей всю биологическую информацию организма. Механизма организменного гомеостаза закреплены в исторически сложившемся генотипе. На популяционно-видовом уровне генетический гомеостаз – это способность популяции поддерживать относительную стабильность и целостность наследственного материала, которые обеспечиваются процессами редукционного деления и свободным скрещиванием особей, что способствует сохранению генетического равновесия частот аллелей. Способы поддержания генетического гомеостаза Механизмы нарушений генетического гомеостаза Репликация ДНК Замена,выпадение,дупликация,перестановка нуклеотидов, сдвиг рамки считывания Репарация ДНК 1. Наследственное и ненаследственное повреждение репаративной системы 2. Функциональная недостаточность репаративной системы Точное распределение наследственного материала при митозе 1. Нарушение формирования веретена деления 2.  Нарушение расхождения хромосом Иммунитет 1. Иммунодефицит наследственный и приобретенный. 2.  Функциональная недостаточность иммунитета   Поддержание генетического гомеостаза на организменном уровне. Неспецифические клеточные и гуморальные факторы защиты. На организменном уровне гомеостаз регулируется центральной нервной системой и эндокринной системой. Поддержание гомеостаза обеспечивает: 1) неспецифические защитные механизмы (барьерные свойства кожи, фагоцитоз) 2) специфические защитные механизмы (клеточный и гуморальный иммунитет, аллергические реакции) Иммунитет – механизм специфической защиты от генетически чужеродных факторов. Клеточный и гуморальный иммунитет, его основные механизмы. Формы защиты Биологическая сущность Неспецифические факторы Естественная индивидуальная неспецифическая устойчивость к чужеродным агентам Защитные барьеры организма: Кожа,эпителий,гематолимфатический, печеночный, гематоэнцефалический, гематофтальмичесий, гематотестикулярный, гематофолликулярный, гематосаливарный Препятствуют проникновению в организм и органы чужеродных агентов Неспецифическая клеточная защита (клетки крови и соединительной ткани) Фагоцитоз, инкапсулирование, образование клеточных агрегатов, коагуляция плазмы Неспецифическая гуморальная защита Действие на патогенные агенты неспецифических веществ в выделениях кожных желез, слюне, слезной жидкости, желудочном и кишечном соке, крови(интерферон) и т. д. Иммунитет Специализированные реакции иммунной системы на генетически чужеродные агенты, живые организмы, злокачественные клетки Конституциональный иммунитет Генетически предопределенная устойчивость отдельных видов, популяций и особей к возбудителям определенных заболеваний или агентам молекулярной природы, обусловленная несоответствием чужеродных агентов и рецепторов клеточных мембран, отсутствием в организме определенных веществ, без которых чужеродный агент не может существовать; наличие в организме ферментов, уничтожающих чужеродный агент Клеточный Появление повышенного количества избирательно реагирующих с данным антигеном Т-лимфоцитов Гуморальный Образование циркулирующих с кровью специфических антител к определенным антигенам Проблемы трансплантации органов и тканей, связанные со способностью организмов поддерживать генетический гомеостаз. Ауто-, алло- и ксенотрансплантация. Перспективы пересадки органов и тканей. Ауто- (изо-) трансплантация — пересадка тканей и органов собственного или генетически идентичного организма. Препятствия к пересадке отсутствуют. Алло- (или гомо-) трансплантация — пересадка тканей или органов донора (или трупа) этого же вида Ксено ( гетеро-) трансплантация — пересадка тканей и органов организма другого вида (возникает тканевая несовместимость). Пути преодоления тканевой несовместимости: подбор совместимых доноров и реципиентов, иммунодепрессивная терапия, создание искусственной толерантности путем перехвата антигенов антителами Гомеостаз внутренней среды организма должен обеспечиваться, помимо только что изложенных фундаментальных механизмов, надѐжностью генетического контроля генной активности. Механизмы такого контроля на молекулярном и надмолекулярном уровнях пока не раскрыты. Однако кажется несомненным, что такой контроль удивительно помехоустойчив. Хотя еще не полностью выяснено, какими механизмами генетическая детерминация гомеостаза обеспечивает постоянство внутренней среды организма (фенотипический уровень), всѐ же можно предположить, что речь при этом идѐт о молекулярно-генетических и биохимических цепочках событий от гена до признака. В ряде примеров можно расчленить физиологические механизмы гомеостатической реакции на составляющие. Два вида генетической детерминации гомеостаза. В общей форме можно говорить о двух видах генетической детерминации гомеостаза. Один из них – контроль элементарных проявлений гомеостаза организма (выделение гормона, синтез фермента и т.д.). Другая группа проявлений гомеостаза – системные проявления. Разумеется, границы между элементарными и системными проявлениями гомеостаза условны. Чем больше расшифровывается цепочек генетической детерминации элементарных проявлений гомеостаза, чем глубже познаются звенья каждой из них, тем полнее и предметнее становятся наши представления о генетике и физиологии гомеостаза в целом. В качестве примеров генетической обусловленности элементарной гомеостатической реакции можно привести генетический контроль свертываемости крови. Генетический анализ системных проявлений гомеостаза представляет трудную задачу. Эти проявления интегральны, их невозможно свести к простой сумме элементарных реакций, за которыми стоят конкретные цепочки: ген первичный его продукт и метаболические превращения продукта. На более высоком, системно-органном, уровне вступают в действие физиологические механизмы регуляции функций. Однако и в этом случае глубинную основу таких регуляций составляют унаследованные нормы реакций. Лекция: Генетический аппарат клетки. Современные представления о природе генетического аппарата позволяют выделить три уровня его организации: генный, хромосомный, геномный. Элементарной функциональной единицей наследственности, определяющей возможность развития отдельного признака клетки или организма, является ген. Под признаком понимают единицу морфологической, биохимической, иммунологической, физиологической и любой другой дискретности клетки .или организма в целом, иными словами, отдельное качество или свойство, по которому они отличаются друг от друга. Признак или группа признаков обусловлен действием конкретного гена (с участием или без участия факторов среды). Развитие признака требует синтеза многих веществ, но, прежде всего, — белков, имеющих специфические свойства: ферментативные, структурные, транспортные и т. д. Свойства белковой молекулы определяют ее аминокислотный состав. Он кодируется последовательностью нуклеотидов в ДНК соответствующего 30 гена. Ген – это участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одного определенного белка. Гены характеризуются определенными свойствами: Стабильность -способность гена сохранять структуру (ген мутирует редко) Специфичность — каждый ген обладает, присущим только ему, порядком расположения нуклеотидов. Лабильность — способность мутировать или изменяться. Экспрессивность -степень выраженности признака или степень фенотипического проявления данного гена. Пенетрантность — частота проявления гена или его признака. Целостность — ген, кодирующий полипептид (белок) выступает как неделимая частица. Дискретность- это наличие двух субъединиц гена: структурная- это пара комплементарных нуклеотидов, функциональная – это кодон. Плейотропия — множественный эффект действия гена, когда один ген отвечает за проявление нескольких признаков.Аллельность- в генотипе у организмов есть только две формы генов, кодирующих один признак. Амплификация — увеличение количества копий гена. Дозированность — ген обуславливает развитие признаков до определенных пределов дозы. Параллельно дозе усиливается развитие признака Существует несколько вариантов классификации генов. В наиболее распространенном варианте — функциональном — гены делятся на структурные и функциональные. Структурные гены несут информацию о белках, гистонах, а также о последовательностях нуклеотидов в различных видах РНК. Функциональные гены (или последовательности) регулируют работу структурных генов. 1.Структурные гены- гены кодирующие белки, тРНК, рРНК. 2. Регуляторные гены- регулирует функции различных генов. 3. Мигрирующие генетические элементы — транспозоны – перемещаются по геному с помощью ферментов, влияют на активность соседних генов. 4. Псевдогены – копии известных генов лишенные интронов.Они не транскрибируются из-за мутаций в регуляторной области или кодирующей части. Период функционирования гена называется временем действия гена. Основные свойства гена определяются его химической организацией. Место расположения гена на хромосоме называется локусом. В 1902 г. два исследователя Саттон США) и Бовери (Германия) высказали предположение, что гены находятся в хромосомах. В настоящее время установлено, что в основе строения хромосомы лежит хроматин – сложный комплекс ДНК, белка, РНК и других веществ. Если проложить все ДНК в В-конформации в линию, то их общая длина превысит 2 метра. Уместить такой длины ДНК в ядре возможно только путем ее определенной упаковки. При образовании третичной структуры ДНК у эукариот происходит в среднем уменьшение ее размеров в 100 тысяч раз. Третичная структура ДНК у эукариотических клеток отличается тем, что многократная компактизация ДНК, сопровождается образованием комплексов с белками — гистонами и негистоновыми белками. Комплекс ДНК с белками называется хроматином. Гистоны — это белки небольшого размера (мол. масса около 20 000) с очень высоким содержанием положительно заряженных аминокислот (лизина и аргинина). Хроматин содержит 5 типов гистонов: Н2А, Н2В, НЗ, Н4 (нуклеосомные гистоны) и h2. Суммарный положительный заряд позволяет им прочно связываться с ДНК. Негистоновые белки — это разные типы регуляторных белков, связывающихся со специфическими последовательностями ДНК, а также ферменты, участвующие в матричных биосинтезах. Первый этап упаковки хроматина — нуклеосома. Гистоны Н2А, Н2В, НЗ, Н4 образуют нуклеосомный кор или нуклеосомную частицу. Это октамер, содержащий по 2 молекулы гистона Н2а, гистона Н2b, гистона Н3 и гистона Н4. На нуклеосомный кор наматывается спираль ДНК. Свободные участки ДНК называются линкерными. Это первый уровень упаковки хроматина, d -10нм Он называется нуклеосомным (модель «жемчужное ожерелье»). На этом этапе ДНК укорачивается в 2. 4 раза. Рис. 18. Нуклеосомный кор с намотанной спиралью ДНК линкерный участок (модель модель «жемчужное ожерелье») (Иллюстрация Матиас Бадер (Mathias Bader) Второй этап – образование хроматиновой фибриллы — d -30нм. С линкерными участками взаимодействует гистон Н1, который подтягивает нуклеосомные коры друг к другу. Образуется хроматиновая фибрилла (нуклеофиламент). На этом этапе ДНК укорачивается в 17 раз. Третий этап называется хромомерно – петлевым. Хроматиновая фибрилла диаметром 300 нм, образует петельную структуру с помощью 32 негистоновых белков «скрепок». На этом этапе ДНК укорачивается в 25 раз. Четвертый этап – интерфазная хромонема, образование розеток. Розетки образуются из петель при объединении негистоновых белков – «скрепок». Хромонемы дополнительно сворачиваются, образуя хроматиды диаметром 600-700 нм. Это последний уровень упаковки ДНК в интерфазном ядре. Дальнейшая конденсация хроматина с образованием хромосом начинается перед делением клетки. Хроматиды входят в состав метафазной хромосомы, диаметр которой составляет 1400 нм или 1,4 мкм. Понятие о геноме. Знание основ медицинской генетики позволяет врачу понимать механизмы индивидуального течения болезни и выбирать соответствующие методы лечения. На основе медико-генетических знаний приобретаются навыки диагностики наследственных болезней, а также появляется умение 34 направлять пациентов и членов их семей на медико-генетическое консультирование для первичной и вторичной профилактики наследственной патологии. Приобретение медико-генетических знаний способствует формированию чѐтких ориентиров в восприятии новых медико- биологических открытий, что для врачебной профессии необходимо в полной мере, поскольку прогресс науки быстро и глубоко изменяет клиническую практику. Наследственные болезни длительное время не поддавались лечению, а единственным методом профилактики была рекомендация воздержаться от деторождения. Эти времена прошли. Современная медицинская генетика вооружила клиницистов методами ранней, досимптомной (доклинической) и даже пренатальной диагностики наследственных болезней. Интенсивно развиваются и в некоторых центрах уже применяются методы преимплантационной (до имплантации зародыша) диагностики. Понимание молекулярных механизмов патогенеза наследственных болезней и высокие медицинские технологии обеспечили успешное лечение многих форм патологии. Сложилась стройная система профилактики наследственных болезней: медико-генетическое консультирование, преконцепционная профилактика, пренатальная диагностика, массовая диагностика у новорождѐнных наследственных болезней обмена, поддающихся диетической и лекарственной коррекции, диспансеризация больных и членов их семей. Внедрение этой системы обеспечивает снижение частоты рождения детей с врождѐнными пороками развития и наследственными болезнями на 60-70%. Врачи и организаторы здравоохранения могут активно участвовать в реализации достижений медицинской генетики. ХХ век вошел в историю как молекулярной генетики. Молекулярно- биологические и компьтерные методы анализа данных обеспечили прорыв представлений о том, как устроен и как функционирует геном. Группа ученых, таких как Марк Адам (ведущий сотрудник института геномных исследований в штате Мэриленд (США), частной исследовательской компании, занимающейся исключительной работой в области картирования генов), Крэйк Вентер (директор этого института) и соавторами, разрабатывается проект «Геном человека». Цель этого проекта заключается в выяснении последовательности оснований во всех молекулах ДНК в клетках человека. Одновременно должна быть установлена локализация всех генов, что помогло бы выяснить причину многих наследственных заболеваний и этим открыть пути к их лечению. Было сформулировано пять основных целей проекта: 1. Завершить составление детальной генетической карт 2. составить физические карты каждой хромосомы 3. получить карту всего генома в виде охарактеризованных клонов 35 4. завершить к 2004 году полное секвенирование ДНК 5. нанести на завершенную карту все гены человека (к 2005 году). В настоящее время термин «геном» означает полный состав ДНК клетки, т.е. совокупность всех генов и межгенных участков. Можно считать, что геном – полный набор инструкций для формирования и функционирования индивида. Комплексное изучение структуры и функции генома изучает геномика, которая проводит секвенирование, картирование и идентификацию функций генов и внегенных элементов. Предмет этой науки – изучение строения генов человека и других существ. Для медицины первостепенное значение имеют исследования в области геномики патогенных микроорганизмов, т.к. они проливают свет на природу инфекционного процесса и создание лекарств, направленных на специфические мишени бактерий. Задачи – применить полученные знания для улучшения качества жизни человека. Методы геномики направлены на расшифровку новых закономерностей биологических систем и процессов. Геномика человека – это основа молекулярной медицины и имеет важнейшее значение для разработки методов диагностики, лечения и профилактики наследственных и ненаследственных болезней. Геномика подразделяется на структурную, функциональную, сравнительную, эволюционную, медицинскую направлений, а также раздел изучающий генетическое разнообразие людей. Структурная геномика изучает последовательность нуклеотидов в геномах, определяет границы и строение генов, межгенных участков и других структурных генетических элементов (промоторов, энхансеров и т.д.), т.е. составляет генетические , физические и транскриптные карты организма. Функциональная геномика проводит исследования, направленные на идентификацию функций каждого гена и участка генома, их взаимодействие в клеточной системе. Функциональная геномика дает характеристику различным генам, составляющим геномы, изучает механизмы их регуляции, взаимодействия друг с другом и с факторами среды в норме и при патологии. Функционирование и регуляция примерно 25000 генов генома человека требует длительного междисциплинарного исследонания. После расшифровки генома начинается изучение белковых продуктов генов. Эту область исследований называют протеомикой. Ее задача: определить все белки, синтезируемые в клетке, выяснить их строение, количество, локализацию, модификацию и механизмы взаимодействия. Второе направление функциональной геномики- транскриптомика — изучает координированную работу генов, образование первичных транскриптатов, процессы сплайсинга и формирования зрелых м РНК. Третье направление функциональной геномики – цитомика. Цитомика исследует генетические механизмы и генетический контроль клеточной дифференцировки и гистогенеза, а также образования субклеточных структур. Достижения функциональной геномики находят применение в медицинской практике. За последние 70 лет идентифицировано около 1700 36 генов, мутации в которых приводят к моногенным болезням, выявлено около 100 генов, обусловливающих различные формы рака. Установлено, что моногенные болезни характеризуются значительным клиническим полиморфизмом даже внутри семей с одинаковой мутацией. Тяжесть клинической картины определяется присутствием в генотипе различных модифицирующих генов, действие которых часто отсрочено. Средовые факторы также могут изменять фенотип. Эти данные используются для определения носительства мутаций. Молекулярно-биологический подход оказался полезным и при изучении канцерогенеза. Данные о механизмах трансформации протоонкогенов и генов супрессоров опухолевого роста позволили классифицировать определенные опухоли по характеру экспрессии различных наборов генов, а благодаря технологии микрочипов удалось показать, что разные варианты генной экспрессии определяют различный прогноз. Этот факт дает возможность сделать терапию рака более функционально направленной. Например, при формах рака, сопровождающихся низкой активностью тирозинкиназы, вместо радио- и химиотерапии, уничтожающих и раковые и здоровые клетки, можно назначить больным тирозинкиназу, действующую только на клетки опухоли. ДНК диагностика помогает выявить носителей мутаций и проводить своевременное профилактическое лечение пораженных индивидов. Например, диспансеризация и своевременное хирургическое лечение носителей гена семейного аденоматозного полипоза могут предотвратить развитие у них рака толстой кишки. Исследования в данном направлении только начались, но, возможно, что со временем они послужат основой для разработки программ популяционного скрининга рака. Для исследования генов мультигенных систем, позволило идентифицировать ген предрасположенности к диабету второго типа. Этот результат свидетельствует о том, что до сих пор существуют не описанные пути регуляции метаболизма и недостаточности наших знаний о биохимических процессах, происходящих в наших организмах, и непонимании механизмов развития мультифакториальных заболеваний. Сравнительная геномика изучает сходства и различия в организации геномов разных организмов с целью выяснения общих закономерностей их строения и функционирования или их продуктов в разных органах и тканях. Сравнения белковых продуктов внутри и между видами организмов помогают получить информацию об их потенциальных функциях. Изучение координации внутри клетки и организма действия пакетов генов путем сравнения геномов разных видов основано на том, что жизненно важные регуляторные функции сохранились у многих видов организмов на протяжении эволюции. Например, информация о регуляции клеточного цикла, была получена путем сравнения с аналогичными процессами у дрожжей. Избирательная инактивация у мышей позволила определить функции многих эффекторов иммунной системы и регуляторов ранних стадий кроветворения. 37 Эволюционная геномика объясняет пути эволюции геномов, происхождение генетического полиморфизма и биоразнообразия, роль горизонтального переноса генов. Эволюционный подход к изучению генома человека позволяет проследить за деятельностью формирования комплекса генов, отдельных хромосом, стабильностью его частей, недавно обнаруженными элементами «непостоянства» генома, процессом разнообразия, эволюцией наследственной патологии. Применительно к геному человека можно сказать, что эволюция человека – это эволюция генома. Такое представление подтверждается многочисленными молекулярно-генетическими исследованиями, постольку стало возможным сопоставление геномов разных видов млекопитающих, в том числе человекообразных обезьян, а также в пределах вида Homo sapiens геномов разных рас, этносов, популяций человека и отдельных индивидов. Организация генома каждого эукариотического вида представляет собой последовательную иерархию элементов: нуклеотидов, кодонов, доменов, генов с межгенными участками, сложных генов, плеч хромосом, хромосом, гаплоидного набора вместе с внехромосомной и внеядерной ДНК. В эволюционном преобразовании генома каждый из этих иерархических уровней мог вести себя совершенно дискретно (изменяясь, комбинируясь с другими и т.д.). Медицинская геномика решает прикладные вопросы клинической и профилактической медицины на основе знания геномов человека и патоген- ных организмов (например, диагностика наследственных болезней, геноте- рапия, причины вирулентности болезнетворных микроорганизмов и т. д.). Несмотря на колоссальные возможности геномных технологий для профилактики, диагностики и лечения заболеваний, не следует пренебрегать традиционными подходами и методами клинической медицины. Стремительное развитие геномики привело к постановке ряда вопросов о целеобразности, экономической эффективности, безопасности и доступности использования ряда ее результатов, а использование геномных технологий породило ряд биоэтических, социальных и правовых проблем. Наши представления о геноме человека – обширная область генетики человека, включающая понятия «инвентаризация» генов, групп сцепления, картирования генов, секвенирования всей ДНК (генов, их мутаций и хромосом в целом), мейотических преобразований, функционирования отдельных генов и их взаимодействий, интегрировании структуры и функции генома в целом. На решении всех этих вопросов была сосредоточена обширная многолетняя международная программа «Геном человека». Геномика патогенных бактерий и вирусов. Геномика микроорганиз- мов имеет прямое отношение к клинической медицине. Закономерности геномной организации патогенных бактерий и вирусов позволяют более точно понять природу инфекционного процесса, определить направление создания вакцин, уточнить патогенные мишени микроорганизмов для создания лекарств. 38 Секвенирование генома бактерий началось в конце 80-х годов XX века, когда уже были созданы методические предпосылки. Первым секвенированным бактериальным геномом был геном Mycoplasma genitalium (1995). За последние годы список полностью секвенированных геномов бактерий увеличился до 20 видов, среди которых представители таких родов патогенных бактерий, как Streptococcus, Staphylococcus, Corynebacterium, Yersinia и др. Как показали геномные исследования, патогенные бактерии весьма разнообразны по комбинаторике генов, определяющих патогенность. У них имеются специфические гены, контролирующие синтез факторов вирулентности (адгезины, инвазины, порины, токсины, гемолизины). Большинство таких генов собрано в кластеры («островки патогенности»). Они могут быть локализованы в хромосоме бактерии или в плазмидах. «Островки патогенности» участвуют в геномных перестройках, что и определяет приспособляемость и широкую внутривидовую вариабельность бактерий. Поскольку геномы бактерий небольшие (от 100 000 до 4 млн пар нуклеотидов), многое удалось уже сделать в области функциональной геномики. И структурные, и функциональные исследования геномов патогенных бактерий показывают их высокую пластичность. Эти представления имеют непосредственное практическое значение, во-первых, для разработки экспресс-методов типирования бактерий и оценки риска бактериальной контаминации; во-вторых, для создания лекарств, нацеленных на специфические мишени, блокирующие работу генов патогенности; в-третьих, для более целенаправленного создания вакцин. Что касается геномики вирусов, то для большинства патогенных для человека вирусов (возбудителей вирусных гепатитов, ВИЧ-инфекции и СПИДа, герпес вирусных инфекций, натуральной оспы, гриппа и др.) уже известна первичная нуклеотидная последовательность полноразмерного генома (структурная геномика). Более того, накоплено много данных по функциональной геномике (роль отдельных фрагментов в формировании вторичной структуры генома, в образовании белков вирионов, в репликации и сборке вирионов). Именно геномные исследования вирусов позволили объяснить их высокую пластичность (способность к рекомбинации, наличие гипервариабельных областей). Многие вирусы формируют длительную персистентную инфекцию, в результате которой происходит селекция новых вариантов вируса с изменѐнной первичной последовательностью, а следовательно, с изменѐнными патогенными и антигенными свойствами. Несмотря на интенсивные поиски участков в геномах вирусов (сайтов), ответственных за патогенные свойства вирусов, они до сих пор не обнаружены, т.е. функциональная геномика вирусов ещѐ не достигла такого уровня, как структурная. Результаты исследований позволяют с большой вероятностью думать о том, что патогенные свойства вирусов являются полифункциональным признаком, детерминируемым многими сайтами генома. 39 Практическое приложение сведений о нуклеотидной последовательности геномов многих патогенных вирусов уже широко реализуется. Генно- инженерным путѐм создаются непатогенные фрагменты геномов вирусов в составе плазмидных векторов. Такие векторы с вирусом способны к экспрессии в высоких концентрациях белков вирусов, которые необходимы для приготовления диагностических и вакцинных препаратов. Развивается технология получения ДНК-вакцин против СПИДа, гепатита С и других вирусных инфекций. Создана эффективная рекомбинантная вакцина против гепатита В. Как и в геномике патогенных бактерий, сведения о функциональных свойствах отдельных участков геномов вирусов служат основой для молекулярного дизайна лекарственных средств, эффективно подавляющих размножение вируса в клетке. Последние 10 лет интенсивного развития геномики и особенно геномики человека обеспечили новый этап в развитии медицины и еѐ переход на молекулярный уровень. Геномика человека является основой молекулярной медицины. Резкое увеличение геномной информации стало стартовой точкой для переосмысления процессов развития человека и его болезней. Развитие патологических процессов прослеживается на молекулярном уровне от первичного продукта гена до исхода заболевания. Полные данные по нуклеотидной последовательности генома ускоряют генетический анализ человека. В связи с этим изменяется фокус направлений в биомедицинских исследованиях. В предыдущие годы основное внимание в изучении наследственности человека было сосредоточено на структурной геномике (секвенировании генома). Теперь фокус исследований направлен на функциональную геномику (межгенные сети, протеомика). С середины 80-х годов XX века обнаружение генов (их идентификация вплоть до нуклеотидной последовательности) осуществлялось главным образом через картирование генов (метод позиционного клонирования). Сведения по геному человека позволяют обнаруживать гены на уровне нуклеотидных последовательностей быстрее и точнее. До последнего времени акцент в изучении наследственной патологии был на моногенных болезнях и на анализе одного гена. Теперь он сдвигается в сторону мультифакториальных болезней, анализа множественных генов и мониторинга предрасположенности. Изучение действия гена (первичных продуктов) всегда считалось «высшим пилотажем» в генетике, но теперь исследования должны больше концентрироваться на механизмах регуляции действия гена. С точки зрения общей патологии достижения геномики изменяют направление от изучения этиологии наследственных болезней (специфические мутации) к их патогенезу (механизмы формирования патологического фенотипа). При обсуждении значимости секвенирования генома человека нередко 40 раздаются необоснованные обещания. В науке не раз бывало так (например, в онкологии), что вполне объективно прогнозируемые результаты разработок не сбывались, потому что проблема (явление, болезнь) оказывалась сложнее, и прямая экстраполяция прогресса не оправдывалась. Знание генома человека, несомненно, приведет к прогрессу во многих (если не во всех) разделах медицины, но маловероятно, что это единственное направление, в котором будет развиваться медицина. Исходя из уже реализуемых в практическом здравоохранении достижений генетики, можно прогнозировать следующие перспективы использования результатов геномных исследований: ● широкое применение генодиагностики наследственных болезней, в том числе пренатальной; ● техническая доступность преимплантационной диагностики в основных медико-генетических центрах; ● генетическое тестирование на болезни с наследственным предрасположением и принятие профилактических мер; ● новые подходы и методы лечения, в том числе генная терапия отдельныхзаболеваний; ● создание новых типов лекарств на основе геномной информации (фармакогеномика). Накопление генетической информации в широком плане будет проверяться медициной, и использоваться здравоохранением для разных контингентов населения. Новорождѐнных детей будут обследовать на наличие болезни, беременных – на наличие патологии плода. Уже есть предпосылки для выявления детей с высоким риском раннего атеросклероза с целью раннего начала лечения, чтобы предупредить изменения в сосудах во взрослом состоянии, Супруги могут получить сведения об их генетическом статусе в отношении наследственной болезни у ребѐнка до планирования деторождения. Население среднего и более старшего возраста может быть обследовано на предмет риска многих болезней, которые могут быть предупреждены (или облегчены) путем диетического или лекарственного подхода. Проверка индивидуальной чувствительности к лекарствам молекулярно-генетическими методами должна стать стандартной процедурой перед лечением. В молекулярной генетике под термином «геном» понимают содержание ДНК в гаплоидном наборе хромосом (1С) или диплоидном наборе (2С). В настоящее время термин «геном» означает полный состав ДНК клетки, т.е. совокупность всех генов и межгенных участков. Можно считать, что геном – полный набор инструкций для формирования и функционирования индивида. Общее количество ДНК в геноме (размер генома) принято измерять в тысячах пар нуклеотидов (т.п.н.), пикограммах (1пк =10-9 мг) и в дальтонах. Общее количество ДНК гаплоидного набора человека составляет 3,2 х 1109 т.п.н. Основное количество ДНК локализовано в хромосомах (95%). Внехромосомная часть генома человека – ДНК митохондрий (95%). 41 Незначительное количество составляют отдельные кольцевые молекулы ДНК в ядре и цитоплазме. У человека они изучены недостаточно. В строгом смысле они являются не составными элементами генома, а его продуктом. Их размер колеблется от 150 до 20 000 пар нуклеотидов. Являются эти молекулы продуктом фрагментации хромосомной ДНК в клетке или образуются за счет других генетических процессов, пока не ясно. Исследованные у млекопитающих большие кольцевые молекулы размером от 150 до 900 000 пар нуклеотидов, локализованные только в ядрах, представляют собой амплифицированные участки онкогенов или генов устойчивости к ядам и ентиметаболитам. Предположительно с ними связывают устойчивость клеток к лекарствам и способномть клеток к неограниченному росту. Их происхождение связывают с делециями соответствующих областей хромосом. жүктеу/скачать 220.78 Kb. Достарыңызбен бөлісу:

Саморегуляция и гомеостаз | Студент-Сервис

Саморегуляция в системе – это внутреннее регулирование процессов с подчинением их единому стабильному порядку. При этом даже в меняющихся условиях среды живая система сохраняет относительное внутреннее постоянство своего состава и свойств – гомеостаз (от греческих homoios – подобный, одинаковый и stasis – состояние).

Действительно, окружающая среда очень переменчива. Изменяются температура, освещенность, влажность. Для животных, да и для растений не регулярна доступность пищи. Донимают паразиты, хищники и просто конкуренты за среду обитания. Тем не менее, животные и растения выносят эти колебания среды, живут, растут, размножаются. Экологические сообщества долгое время сохраняют некий средний состав.

Человек как высший представитель животного царства также поддерживает свой внутренний гомеостаз – благодаря работе многочисленных управляющих механизмов. Так, несмотря на смену дня и ночи, зимы и лета, температура нашего тела поддерживается на одном и том же уровне – около 37 градусов (под мышкой 36,6 градуса).

Кровяное давление варьирует в ограниченных пределах, так как регулируется благодаря иннервации стенок сосудов. Солевой состав крови и межклеточных жидкостей, содержание сахаров и других осмотически активных веществ (способных вызвать нежелательное перераспределение воды между структурами организма) также поддерживаются на оптимальных уровнях. Даже простое и, казалось бы, самопроизвольное стояние на двух ногах требует ежесекундной согласованной работы вестибулярного аппарата и многих мышц тела.

Основоположник идеи о физиологическом гомеостазе Клод Бернар (вторая половина XIX века) рассматривал стабильность физико-химических условий во внутренней среде как основу свободы и независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внешней среде.

Саморегуляция происходит на всех уровнях организации биологических систем – от молекулярно-генетического до биосферного (об уровнях организации см. тему 1). Поэтому проблема гомеостаза в биологии носит междисциплинарный характер. Внутриклеточный гомеостаз изучают цитология и молекулярная биология, организменный – физиология животных и физиология растений, экосистемный – экология.

Конкретные проявления этих механизмов мы рассмотрим ниже. Здесь же отметим, что для поддержания гомеостаза во всех системах используются кибернетические принципы саморегулирующихся систем. Кибернетика – наука об управлении – объясняет принцип саморегуляции системы на основе прямых и обратных связей между ее элементами. Вспомним, что система – это совокупность взаимодействующих элементов.

Прямая связь между двумя элементами означает передачу информации от первого ко второму в одну сторону, обратная связь – передача ответной информации от второго элемента к первому. Суть в том, что информационный сигнал – прямой или обратный – изменяет состояние системы, принимающей сигнал. И тут принципиально важно, какой по знаку будет ответный сигнал – положительный или отрицательный. Соответственно и обратная связь будет положительной или отрицательной.

В случае обратной положительной связи первый элемент сигнализирует второму о некоторых изменениях своего состояния, а в ответ получает команду на закрепление этого нового состояния и даже его дальнейшее изменение. Цикл за циклом первый элемент с помощью второго (контрольного) элемента накапливает одни и те же изменения, его состояние стабильно изменяется в одну сторону (рис. 18 а).

Эта ситуация характеризуется как самоорганизация, развитие, эволюция, и ни о какой стабильности системы говорить не приходится. Это может быть любой рост (клетки, организма, популяции), изменение видового состава в сообществе организмов, изменение концентрации мутаций в генофонде популяции, ведущее через отбор к эволюции видов. Естественно, что обратные положительные связи не только не поддерживают, но, напротив, разрушают гомеостаз.

Обратная отрицательная связь стимулирует изменения в регулируемой системе с противоположным знаком относительно тех первичных изменений, которые породили прямую связь. Первоначальные сдвиги параметров системы устраняются, и она приходит в исходное состояние.

Цикличное сочетание прямых положительных и обратных отрицательных связей может быть, теоретически, бесконечно долгим, так как система колеблется около некоторого равновесного состояния (рис. 18б). Таким образом, для поддержания гомеостаза системы используется принцип отрицательной обратной связи. Этот принцип широко применяется в автоматике.

Так регулируется температура в утюге или холодильнике – с помощью термореле, уровень давления пара в автоклаве – с помощью выпускного клапана, положение судна, самолета, космического корабля в пространстве – с помощью гироскопов. В живых системах универсальный принцип обратной отрицательной связи работает во всех случаях, когда сохраняется гомеостаз. Далее на конкретных примерах покажем саморегуляцию биологических систем разного уровня сложности.

Принципиальное отличие в понимании синергетики и гомеостаза в теории самоорганизации систем

Библиографическое описание:

Сахаров, Д. Е. Принципиальное отличие в понимании синергетики и гомеостаза в теории самоорганизации систем / Д. Е. Сахаров. — Текст : непосредственный // Актуальные вопросы экономики и управления : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Москва, апрель 2011 г.). — Т. 1. — Москва : РИОР, 2011. — С. 15-16. — URL: https://moluch.ru/conf/econ/archive/9/205/ (дата обращения: 02.10.2022).

Главная идея синергетики – это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

Гомеостаз — это саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных действий, направленных на поддержание динамического равновесия.

Так как для поддержания непрерывности деятельности организации необходимо принятие верного управленческого решения, основанного на базе знаний (ТРИЗ), то этот факт подтверждает наличие скоординированных действий, а не спонтанного возникновения порядка в системе, следовательно, если говорить о процессах самоорганизации, происходящих в производственно-экономических структурах, правильнее использовать понятие «гомеостаз».

Самоорганизация присуща как биологическим, так и социальным системам. Когда открытая система самостоятельно обретает свою пространственную структуру, она становится самоорганизующейся. Способность постоянно корректировать структуру и алгоритмы функционирования на основе пробных действий или опыта делают систему самообучающейся (если используются внутренние ресурсы) или обучающейся (если используется внешний образец).

«Наукой о самоорганизации» назвал немецкий физик Герман Хакен¹, основанную им синергетику. Главная идея синергетики – это идея о принципиальной возможности спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса в результате процесса самоорганизации.

Однако, синергетика, рассматривающая процесс самоорганизации как движение в направлении от хаоса к порядку, не отражает такие важнейшие явления самоорганизации как эволюция и развитие.

К сожалению, в современной литературе название науки синергетика приравнивается к явлению, означающему самоорганизацию. Автор считает необходимым заметить, что представления о спонтанном возникновении порядка и самоорганизации нетождественны, так как возникновение порядка, по Больцману², случайность, наличие порядка кажущееся.

Специфика спонтанного возникновения порядка и организации из беспорядка и хаоса присуща биологическим и, в меньшей или большей степени, социальным системам. Если же говорить о процессах самоорганизации, происходящих в производственно-экономических структурах, на наш взгляд, правильнее использовать понятие «гомеостаз».

Большая Советская Энциклопедия так определяет этот термин: гомеостаз — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций живого организма; сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах; способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, что обеспечивает ее максимальную жизнеспособность».³

Разработчик теории гомеостаза организма В.Н. Новосельцев говорит о гомеостазе как о «постоянстве характеристик, существенных для жизнедеятельности системы, при наличии возмущений во внешней среде; состоянии относительного постоянства; относительной независимости внутренней среды от внешних условий»⁴.

Американский физиолог Уолтер Брэдфорд Кэннон в своей книге «Мудрость тела»⁵ предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В толковании этого термина У.Кеннон подчеркивал, что слово stasis подразумевает не только устойчивое состояние, но и условие, ведущее к этому явлению, а слово homoios указывает на сходство и подобие явлений. У.Кеннон отмечал, что постоянные условия, поддерживаемые в организме, можно было бы назвать равновесием. Однако за этим словом ранее уже закрепилось вполне определенное значение: им обозначают наиболее вероятное состояние изолированной системы, в котором все известные силы взаимно сбалансированы, поэтому в равновесном состоянии параметры системы не зависят от времени, и в системе нет потоков вещества или энергии. В организме же постоянно протекают сложные согласованные физиологические процессы, обеспечивающие устойчивость его состояний.

В последние десятилетия проблему гомеостаза стали рассматривать с позиции кибернетики – науки о целенаправленном и оптимальном управлении сложными процессами, по отношению к любому саморегулирующемуся механизму. Основоположником теории управления в живых объектах является Н.Винер. В основе его представлений лежит принцип саморегулирования – автоматического поддержания постоянства или же изменение регулируемого параметра по объективному закону.⁶

Следующим шагом к пониманию сущности гомеостаза сделал С.Бир, определивший два основных принципа: иерархический принцип построения гомеостатических систем для управления сложными объектами и принцип живучести. С.Бир применил выявленные им гомеостатические принципы при разработке организованных систем управления, проведя кибернетические аналогии между живой системой и сложным производством.⁷

Теорией, объединяющей разнообразные подходы к пониманию явления гомеостаза, стала теория функциональных систем, созданная П.К. Анохиным.⁸ За основу своей теории ученый взял представления Н.Винера о самоорганизующихся системах.

Таким образом, в процессе самоорганизации происходит самопроизвольный поиск устойчивых структур.

Обобщая вышесказанное, определим: гомеостаз — это саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных действий, направленных на поддержание динамического равновесия.

Так как для поддержания непрерывности деятельности организации необходимо принятие верного управленческого решения, основанного на базе знаний (ТРИЗ), то этот факт подтверждает наличие скоординированных действий, а не спонтанного возникновения порядка в системе, следовательно, если говорить о процессах самоорганизации, происходящих в производственно-экономических структурах, правильнее использовать понятие «гомеостаз».

Социальные системы и процессы намного сложнее любых моделей, так что долгосрочный прогноз или предсказуемость поведения системы исключает четкую формулировку целей. Зная возможные состояния системы, необходимо создавать механизмы и условия для их оперативной коррекции в процессе самоорганизации общественного развития, поддерживая желательные тенденции и препятствуя негативным, с учетом неизбежной самоорганизации различных, как положительных, так и отрицательных явлений в обществе. Этот подход получил название эволюционного подхода к управлению.

1Г. Хакен. Синергетика. М.: Мир, 1980, с.: 406

2 Больцман Л. Очерки по методологии физики. — М., 1929.

3 БСЭ (третье издание), 1969 — 1978.

4Новосельцев В.Н. Естественные технологии организма в задачах управления. Журнал «Фундаментальные исследования», №6, 2008

5 Walter Bradford Cannon. The Wisdom of the Body. Appleton, New York, 1932.

6 Винер Н. Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине. / Пер. с англ. И.В. Соловьева и Г.Н. Поварова; Под ред. Г.Н. Поварова. – 2-е издание. – М.: Наука; Главная редакция изданий для зарубежных стран

7 Бир С. Мозг фирмы. Едиториал УРСС, 2005

8 Анохин П.К. Принципиальные вопросы общей теории функциональных систем. М., 1973.

Основные термины (генерируются автоматически): процесс самоорганизации, спонтанное возникновение порядка, система, гомеостаз, динамическое равновесие, открытая система, верное управленческое решение, внутреннее состояние, внутренняя среда, принципиальная возможность.

Синергетическое видение креативного мышления | Молодой ученый

У самоорганизующихся систем и креативных процессов мышления есть общее. Все они устремлены к творческому обновлению и совершенствованию.

— идея самоорганизации, представляющей мир как динамическую открытую систему, в.

Идеи синергетики в медицине | Статья в журнале «Молодой ученый»

Синергетика исследует процессы самоорганизации в открытых системах.

1) характеризующие фазу порядка, т. е. аспекты стабильного функционирования системы здоровья человека (гомеостатичности, иерархичности)

Методологические вопросы инновационного развития…

В системах можно выделить динамические аттракторы, то есть процессы самоорганизации информации и возникновение новых параметров порядка, а также точки бифуркации.

Механизм

самоорганизации внутреннего мира одаренного…

Для этого, необходимо рассмотреть внутренний мир как открытую и самоорганизующуюся психологическую систему.

В противном случае понятия «самоорганизация» и «открытость» повисают в пространстве психологического знания как, несомненно, перспективные, однако. ..

Идеи цели и целеполагания в синергетике | Статья в журнале…

учебно-педагогический дискурс, система, URL, аттрактор, сложная система, окружающая среда, открытая нелинейная система, диссипативная структура, процесс самоорганизации, периодический аттрактор.

Системный, эволюционный и знаниевый аспекты развития…

Объект управления и система управления — представляют исходно открытую и самоорганизующуюся систему, обменивающуюся с внешней средой посредством

Именно поэтому любая организация по своей природе является принципиально открытой системой.

Изучение факторов внешней и

внутренней среды организации

внутренней среды, включающей в себя ключевые сферы производственно-управленческой деятельности организации.

Общими условиями институциональной среды являются: условия и границы законодательства, политическая ситуация, система реализации контрактов.

Система управления устойчивым развитием градообразующих…

процесс перевода сложной динамической системы из одного состояния в другое путем воздействия на ее переменные…

Рис. 1. Последовательность анализа факторов, отражающих состояние внешней и внутренней среды предприятия.

Развитие организаций с позиций системного подхода

внешним окружением, включающим в себя вход и выход системы, связь с внешней средой и обратную связь; внутренней структурой, т.е. совокупностью взаимосвязанных компонентов, обеспечивающих процесс воздействия субъекта управления на объект, переработку входа. ..

Гомеостаз: понятие, предназначение, примеры

Для нормального функционирования организма важно поддержание нормальной температуры тела, необходимого объема кислорода в легких, устойчивых показателей крови и артериального давления. За обеспечение постоянства внутренней среды человека отвечает процесс гомеостаза. В статье рассмотрим виды, механизм работы, примеры и способы восстановления.

Содержание:

• Что такое гомеостаз, виды, предназначение

• Какой механизм лежит в основе процесса саморегуляции

• Примеры гомеостаза у человека

• Свойства гомеостаза

• Системы органов, участвующих в гомеостазе

• Как восстановить гомеостаз

Что такое гомеостаз, виды, предназначение

Гомеостаз – это саморегуляция, которая происходит благодаря слаженности внутренних процессов и реакций, направленных на поддержание равновесия и постоянства внутреннего состояния.  

Различают несколько разновидностей:

1. Генетический, отвечает за наследственную стабильность и адаптацию к изменяющейся окружающей среде.

2. Иммунологический, обеспечивает биологическую индивидуальность, защиту от вторгающихся чужеродных агентов.

3. Структурный. Это гомеостаз клетки, ткани, органа, системы органов. 

4. Системный, который затрагивает лимфу, кровь, тканевую жидкость.

Гомеостаз выполняет в организме несколько важных функций:

• поддержание баланса жидкой субстанции;

• регулирование содержания различных соединений в крови, органах дыхания, зрения, пищеварения, мочевыведения и других;

• поддержание обмена веществ;

• терморегуляция.

Протекание гомеостатических процессов зависит от наследственного фактора и возрастных особенностей. 

У младенцев и лиц пожилого возраста функции не работают в полном объеме по причине несформированности или замедления реакций.

Какой механизм лежит в основе гомеостаза

Процесс саморегуляции основан на принципе обратной связи, которая бывает положительная и отрицательная. 

Действие отрицательной направлено на реакции рецепторов на происходящие изменения и подаче команды восстановить равновесие. Пример – терморегуляция, когда организм самостоятельно защищается от перегрева или переохлаждения.

Действие положительной направлено на усиление действия изменения и вывод организма из состояния равновесия. Случается редко, в данном случае организм может перейти в не всегда желательное состояние. Но в некоторых случаях является необходимым, например, в ускорении свертываемой функции крови при нарушении целостности кожных покровов.  

Регулирование всех систем и работы органов, компенсирование изменений во внешней среде происходит за счет рецепторов, которые отправляют информацию в мозг в случае отклонения параметров от нормы. Затем организм принимает меры по приведению состояния в норму.

Примеры гомеостаза у человека

Чтобы лучше понять, что такое гомеостаз, рассмотрим примеры гомеостаза:

• высокая температура вызывает активное выделение пота во избежание перегрева организма;

• регулирование баланса жидкости в организме посредством гормонов, отвечающих за выделение и задерживание жидкой субстанции;

• во время интенсивных физических нагрузок дыхание и пульс становятся чаще;

• поддержание уровня глюкозы в крови с помощью некоторых гормонов: инсулин понижает, а кортизол увеличивает;

• поддержание уровня кальция в крови в норме, так как избыток и недостаток несут для организма негативные последствия.

Сбой в цепочке реакций приводит к дискомфорту и различным патологиям. Например, если организм не в состоянии обеспечивать уровень сахара в крови на необходимом уровне, то развивается сахарный диабет.

Свойства гомеостаза

Главное свойство гомеостаза – сложная взаимосвязь в разнообразии процессов и химических реакций. 

Также характерны:

• нестабильность, потому что всегда идет поиск оптимального способа адаптации к меняющимся условиям;

• устремление к достижению равновесия, то есть сохранению баланса внутренней и внешней среды;

• отсутствие предсказуемости, так как организм может по-разному отреагировать на резкие изменения в окружающей действительности.

Системы органов, участвующих в гомеостазе

Понятие объединяет несколько важных систем – дыхательную, сердечно-сосудистую, почечную, кислотно-щелочной баланс, электролитный обмен.  

Сердечно-сосудистая система отвечает за подачу и распределение крови с кислородом по органам. Также система способна перенастраиваться в зависимости от ежеминутного изменения потребностей.

Система дыхания предназначена для газообмена в соответствии с нуждами организма в условиях постоянно изменяющихся обменных процессов. Органы отвечают за стабильность содержания кислорода и углекислого газа, и за изменение показателя при необходимости. Обе системы работают в тесной взаимосвязи друг с другом. 

Почечная система отвечает за сохранность постоянства химико-физических условий, а именно регулирует водно-электролитный и щелочно-кислотный балансы, удаляет из организма продукты переработки жиров и белков. 

Благодаря водно-электролитному обмену водой заполняются клетки, сосуды, растворяются соли. Электролиты поддерживают прохождение реакций.

Кислотно-щелочное равновесие призвано сохранять постоянство кислотности жидкостей в организме, обеспечивать биохимические реакции.

Как восстановить гомеостаз

Указывать на потерю устойчивости организма может появление усталости, не проходящей даже после утреннего пробуждения. Пока не проявились более серьезные нарушения, важно вернуть организм в сбалансированное состояние. Для этого необходимо:

• организовать здоровое питание, с преобладанием полезных блюд в рационе – зелени, овощей и фруктов, витаминов, ограничить фастфуд, плохо перевариваемые продукты;

• применять фитотерапию для очищения и восстановления организма;

• пройти диагностику в поликлинике, сдать базовые анализы, по которым можно сделать выводы о состоянии здоровья и назначить дополнительные исследования.

Гомеостаз | это… Что такое Гомеостаз?

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.

Содержание 1 Общие сведения 2 Свойства гомеостаза 3 Механизмы гомеостаза: обратная связь 4 Экологический гомеостаз 5 Биологический гомеостаз 5. 1 Клеточный гомеостаз 5.2 Гомеостаз в организме человека 6 Другие сферы 7 Примеры 8 См. также

Общие сведения

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

• Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
• Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
• Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

• Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция. Осуществляется в почках.
• Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами и желудочно-кишечным трактом.
• Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции.
• Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Основная статья: Обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
   • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
   • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
   • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами. Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз

Дополнительные сведения: Кислотно-основное равновесие

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека

Дополнительные сведения: Кислотно-основное равновесие

См. также: Буферные системы крови

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе, при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза, не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

• Терморегуляция
  • Может начаться дрожание скелетных мышц, если слишком низкая температура тела.
  • Иной вид термогенеза включает расщепление жиров для выделения тепла.
  • Потоотделение охлаждает тело посредством испарения.
• Химическая регуляция
  • Поджелудочная железа секретирует инсулин и глюкагон для контроля уровня глюкозы в крови.
  • Лёгкие получают кислород, выделяют углекислый газ.
  • Почки выделяют мочу и регулируют уровень воды и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

См.

также

Гомеостат Самоорганизация Адаптация (биология) Адаптивная система Синергетика Динамический хаос Кислотно-основное равновесие Буферные системы крови

Внутренняя среда организма Постоянство Равновесие Регуляция Здоровье Гомеостаз (этнология) Устойчивость Автоколебание Системная биология

Восстановление гомеостатических резервных способностей организма для продления молодости

Восстановление гомеостатических резервных способностей организма для продления молодости с помощью методов Н.Л. Лоскутовой

Гомеостаз в биологии – это поддержание постоянства внутренней среды живого организма. Впервые мысль о саморегуляции, как основе физиологической стабильности живого организма, была сформулирована французским физиологом Клодом Бернаром в 1857 г. : «Постоянство внутренней среды является обязательным условием свободной жизни».
Постоянство качественного и количественного состава живой системы получило наименование гомеостаз (от греч. homoios- подобный, тот же самый; stasis- состояние постоянства). Гомеостаз свойственен живым организмам, биологическим сообществам и эко системам.

В физиологии под гомеостазом понимают внутренние механизмы регуляции оптимального уровня стабильного жизнеобеспечения и функционирования клеток, органов и систем целостного организма,  а так же относительное динамическое постоянство и регуляции внутренней среды, обмена веществ, водно-электролитное и кислотно-щелочное равновесие, что является необходимым условием  для устойчивого функционирования основных физиологических систем организма кровообращения, дыхания, терморегуляции, обмена веществ и пр.

Гомеостаз — это биодинамическая саморегуляция стабильности и постоянства внутренней среды организма. В нестабильной, меняющейся окружающей среде и изменяющихся условиях жизни, благодаря гомеостазу происходит согласованная работа всех клеток и функциональных систем организма человека путём включения регуляторных систем, обеспечивающих жизнь и выживание.

Регуляторные гомеостатические ме­ханизмы функционируют на клеточном, органном, организменном, психологическом и биоэнергетическом уровнях.

На примере работы клеток можно рассмотреть работу гомеостаза.

Любая клетка человеческого организма являет собой сложную биологическую систему, которой присуща саморегуляция, то есть собственный гомеостаз.

На данный момент считается, что гомеостаз клеточной среды обеспе­чивается мембранными системами, с которыми связаны биоэнергетические процессы и биодинамика регулирования транспорта веществ в клетку и из неё. Известен факт, доказанный Брюсом Липтоном, что состояние клетки напрямую зависит от состояния окружающей среды. В клетке непрерывно идут процессы изменения и восстановления органоидов — веществ составляющих клетку. Такой процесс поддерживающий жизнедеятельность организма происходит постоянно, но он активизируется и особо интенсивен при различных нестабильных и раздражающих факторах окружающей среды (изменение температуры, гипоксия, не­достаток питательных веществ и т. д.), а также при различных психоэмоциональных изменениях, физических и психоэмоциональных травмах.

Считается, что в основе реакций, осуществляемых в клетке на структурном уровне, лежат генетические механизмы гомео­стаза. На уровне клетки у каждого человека происходит индивидуальный процесс восста­новления ее мембран, компенсаторное увеличение ряда органоидов при необ­ходимости повышения функции сопротивляемости или самовосстановления (уве­личение количества митохондрий, ри­босом).

Очень важная способность живого организма сохранять гомеостаз является важнейшим свойством практически любой живой си­стемы, постоянно находящейся в состоянии развития, адаптации, дина­мической гармонии и равновесия с условиями внешней среды.

Каждый человек имеет индивидуальную способность к поддержанию гомеостаза, что и определяет индивидуальную защиту от колебаний внешних ус­ловий и раздражающих факторов окружающей среды. 

Каждый человек имеет сложные нервные, эндокринные и им­мунные механизмы регуляции, но у каждого человека складывается индивидуальная, своя собственная история создания или разрушения потенциала гомеостаза.   Влия­ние среды на организм прямым или опосре­дованным образом способствует поддержанию гомеостатического баланса или его дисбалансу, что приводит к нарушению физического или психического состояния здоровья, а иногда и того и другого одновременно.

В системных механизмах гомеостаза действует кибернетический принцип от­рицательной обратной связи: при лю­бом возмущающем воздействии происхо­дит включение нервных и эндокринных механизмов, которые между собой тесно взаимосвя­заны. Кибернетика – наука, устанавливающая общие принципы управления саморегулирующимися системами. Живые организмы также являются саморегулирующимися системами, и поэтому к ним применимы все кибернетические понятия и принципы регуляции.

У человека нормализация гомеостаза и, вследствие этого, нормализация физиологических показателей осуществляется на основе свойства раздражимости и дополняется сложными по­веденческими реакциями, включаю­щими инстинкты, условно-рефлектор­ную и элементарную рассудочную де­ятельность.

Именно гомеостаз создаёт адаптивные возможности целостного организма для жизнедеятельности отдельных систем и структур, а состояние отдельных клеток, систем и структур напрямую влияет на состояние гомеостаза. 

Гомеостаз – это объединение в целостную систему всех отдельно взятых систем самовосстановления и само регуляции, которые   существуют и действуют на всех уровнях целостного организма — клетки, ткани, органы и 12 систем человеческого организма, от оптимального функционирования которых зависит гомеостаз и здоровая биодинамика всего организма, как единого целого.

Реакция организма на различные стрессовые воздействия внешней и внутренней среды, является гомеостатической реакцией, что приводит к само стабилизации, и таким образом создаёт индивидуальный гомеостатический потенциал, который является критерием контроля индивидуального резерва физического здоровья человека, а также психологического здоровья личности.

Считается, что гомеостатические резервные способности у человека врожденные и ему не нужно беспокоиться о том, как правильно поддерживать свой гомеостаз, так как все адаптационные системы организма прекрасно справляются с задачами самовосстановления без внешнего участия. Но приходит время и люди начинают задумываться о своём физическом, психологическом и энергетическом здоровье. Обычно это происходит к 30 — 40 годам, когда постепенно, вследствие разных причин у человека начинаются проблемы со здоровьем, что является показателем нарушения гомеостаза, потенциал которого ослабевает и уменьшается. Очень часто этот период начинается с быстрой утомляемости, нарушения сна, раздражительности, нетерпимости, уменьшения сопротивляемости организма к различным ОРЗ и ОРВИ. В дальнейшем развиваются депрессивные состояния, возможно появляются головные боли, мигрени или головокружения, нарушается артериальное давление, появляются болевые ощущения в теле, а далее развиваются серьёзные нарушения здоровья: апноэ, заболевания нервной системы, заболевания сердечно-сосудистой системы, заболевания мочеполовой и эндокринной систем, сахарный диабет, возникают проблемы с опорно-двигательным аппаратом — этот список можно продолжить…     

В научных кругах называется много причин, вызывающих нарушения гомеостаза. Каждый специалист знает, что нарушение в одной системе приводит всегда к нарушению общего гомеостаза и биодинамики работы тела. И если процесс самовосстановления не запускается, то это верный показатель сбоя работы гомеостаза.

Подробнее об аппаратных исследованиях на эту тему можно почитать тут.

Что означает гомеостаз?

Написано Никлией Харрис-Рэй

Медицинский обзор Пунама Сачдева 28 апреля 2022 г.

В этой статье

Почему важен гомеостаз?

Как организм поддерживает гомеостаз?

Где еще применяется гомеостаз?

Любой процесс саморегуляции, используемый биологической системой для поддержания стабильности при постоянной адаптации к окружающим условиям, является частью гомеостаза. Эти приспособления, сделанные телом, необходимы для выживания. Когда процесс гомеостаза успешен, жизнь продолжается. В случае неудачи может возникнуть дисбаланс, который может привести к смерти.

Определение гомеостаза

Состояние баланса во всех физических системах, необходимое для правильного функционирования и выживания организма, называется гомеостазом. В состоянии гомеостаза уровни тела постоянно регулируются в ответ на изменения снаружи и внутри тела. Некоторые из систем, которые постоянно приспосабливаются, чтобы оставаться на нормальном уровне:

• уровень сахара в крови
• кровяное давление
• энергия
• кислотность
• кислород
• белки
• температура
• гормоны
• электролиты

Пример гомеостаза

Любая телесная система в динамическом равновесии достигает устойчивого состояния или баланса, который может противостоять внешним силам изменения. Когда эта система нарушается, регулирующие устройства, встроенные в тело, реагируют на создание нового баланса.

Один процесс называется управлением с обратной связью. Все процессы реализации и координации функций являются примерами гомеостаза. Это происходит при содействии нервной системы, гормональной системы или электрических токов.

Простым примером регулирования посредством гомеостаза является механическая система действия, которая регулирует температуру в помещении: например, термостат. Центр термостата представляет собой металлическую полосу, которая может воспринимать изменения температуры и реагировать, управляя электрической цепью.

Когда в помещении холодно, печь активируется термостатом, после чего температура повышается. В момент достижения заданного уровня контура термостата топка останавливается, а температура остается прежней или снижается.

Биологические системы намного сложнее, но могут достигать таких же результатов. Эти системы имеют регуляторы, сравнимые с механическими устройствами, и у них одинаковые цели: то есть регулировать систему и поддерживать условия в нормальном диапазоне. Это цель, будь то регулирование комнатной температуры или выравнивание давления в системе кровообращения.

Как работает регулирование обратной связи?

Важнейшей особенностью гомеостаза является то, что внутренняя среда организма поддерживается за счет узкого диапазона значений саморегулирующейся системы. И обратная связь, и прямая связь — это способы поддержания гомеостаза . Система обратной связи определяется как замкнутая структура, которая управляет будущими действиями, передавая в систему прошлые изменения во внутренней среде. Затем система меняет свое поведение, чтобы приспособиться к внешним условиям.

Существует два типа систем обратной связи. Они бывают отрицательными и положительными. Отрицательная обратная связь ищет цель и реагирует на любые неудачи в достижении этой цели. Он поддерживает постоянный диапазон значений.

Положительная обратная связь порождает процессы роста, когда действия извлекают выгоду из результатов, которые, в свою очередь, приводят к более масштабным действиям. Эти системы обратной связи подчиняются более высоким уровням контроля, и им может противодействовать отрицательная обратная связь 9. 0064 .  

Рабочий диапазон охватывает переменные, которые регулируются и могут реагировать на стимулы из окружающей среды. Результатом этих сложных взаимодействий и конкурирующих систем отрицательной и положительной обратной связи является гомеостаз, который является основой физиологической регуляции.

Почему важен гомеостаз?

Гомеостаз – центральная объединяющая концепция физиологии и саморегуляции, осуществляемая для поддержания внутренней стабильности. Гомеостаз непостоянен. Это динамический процесс, который изменяет внутренние условия, чтобы способствовать выживанию .  

Регулирование посредством гомеостаза не является единичным циклом обратной связи. Он отражает сложное взаимодействие многих систем обратной связи, контролируемых нервами и гормонами. Эта обратная связь приводит к точному уровню контроля и гибкости, что позволяет организму приспосабливаться к изменениям условий окружающей среды .

Жизнь и здоровье организма являются конечным результатом регуляции посредством гомеостаза. Нарушение гомеостаза является причиной болезни.

Надлежащее лечение и терапия должны быть направлены на восстановление условий гомеостаза. В противном случае тяжелая болезнь или смерть могут быть неизбежны.

Как организм поддерживает гомеостаз?

Контроль температуры тела является хорошим общим примером того, как тело поддерживает гомеостаз в биологической системе. У людей средняя температура тела 98,6 градусов по Фаренгейту. Однако на это число могут повлиять различные факторы, в том числе:

• воздействие
• скорость метаболизма
• гормоны
• болезни

Все эти факторы могут привести к экстремально низкой или высокой температуре. Затем температура тела регулируется мозгом в области, называемой гипоталамусом. Обратная связь температуры тела передается через нервную систему в мозг. Это приводит к корректировке уровня сахара в крови, частоты дыхания и скорости метаболизма в попытке вернуться к гомеостазу.

На потерю тепла в организме влияют потоотделение, снижение активности и функции теплообмена, которые позволяют большому количеству крови циркулировать на поверхности кожи. Потери тепла уменьшаются за счет уменьшения кожного кровообращения, изоляции и внешних приспособлений. Примеры включают поиск убежища, одежды и внешних источников тепла.

Разница между низкой и высокой температурой тела представляет собой гомеостатическое плато. Это нормальный диапазон, который позволяет продолжать жизнь. По мере того как уровни температуры приближаются к экстремальным значениям, коррекция с помощью отрицательной обратной связи помогает системе вернуться к нормальному диапазону.

Организм также поддерживает гомеостаз через систему кровообращения и барорецепторы. Барорецепторы — это чувствительные к давлению области кровеносных сосудов, которые реагируют на растяжение. Они посылают информацию о артериальном давлении в мозг, который посылает гормоны, вырабатываемые щитовидной железой и гипоталамусом, для регулирования обмена веществ в организме.

Где еще применяется гомеостаз?

Гомеостаз также использовался в экологических условиях. Впервые представленное экологом Робертом Макартуром, понимание гомеостаза в экосистемах достигается путем объединения биоразнообразия и взаимодействия между различными видами. Считалось, что эта концепция может объяснить стабильность в экосистеме. С годами он эволюционировал, включив в него неживые части, и некоторые считают его спорным.

Синтетические гомеостатические материалы с химико-механо-химической саморегуляцией

Abstract

Живые организмы обладают уникальными гомеостатическими способностями, сохраняя жесткий контроль над своей локальной средой посредством взаимопревращений химической и механической энергии и саморегулирующихся петель обратной связи, организованных иерархически во многих масштабах длины ^{1,2,3,4,5,6 ,7} . Напротив, большинство синтетических материалов не способны к постоянному самоконтролю и саморегулированию из-за их ограниченного однонаправленного химико-механического 90–120 7,8,9,10,11,12 или механохимический ^13,14 режимы. Применение концепции гомеостаза к разработке автономных материалов ¹⁵ окажет существенное влияние в различных областях: от медицинских имплантатов, помогающих стабилизировать функции организма, до «умных» материалов, регулирующих потребление энергии ^2,16,17 . Здесь мы представляем универсальную стратегию создания саморегулирующихся, автономных, гомеостатических материалов, способных точно настроить химико-механо-химические петли обратной связи на нано- или микроуровне. Мы разрабатываем двухслойную систему с нанесенными на гидрогель микроструктурами, содержащими катализатор, которые отделены от содержащего реагент «питательного» слоя. Реконфигурация геля в ответ на раздражитель вызывает обратимое срабатывание микроструктур в питательном слое и из него и служит высокоточным переключателем «вкл./выкл.» для химических реакций. Мы применяем этот дизайн для запуска органических, неорганических и биохимических реакций, которые проходят обратимые, повторяющиеся циклы, синхронизированные с движением микроструктур и движущим внешним химическим стимулом. Используя непрерывную петлю обратной связи между различными экзотермическими каталитическими реакциями в питательном слое и механическим действием чувствительного к температуре геля, мы затем создаем образцовые автономные, самоподдерживающиеся гомеостатические системы, которые поддерживают заданный пользователем параметр — температуру — в узком диапазоне. диапазон. Экспериментальные результаты подтверждаются с помощью компьютерного моделирования, которое качественно фиксирует основные черты саморегулирующегося поведения и предоставляет дополнительные критерии оптимизации гомеостатической функции, впоследствии подтвержденные экспериментально. Эта конструкция легко настраивается благодаря широкому выбору химических элементов, настраиваемой механике и ее физической простоте и может привести к множеству приложений в автономных системах с химико-механо-химической трансдукцией в основе.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Соответствующие статьи

Статьи открытого доступа со ссылками на эту статью.

• Узорчатый рост кристаллов и генерация тепловых волн в гидрогелях

  • Томас Б. Х. Шредер
  • и Джоанна Айзенберг

  Связь с природой Открытый доступ 11 января 2022 г.

• Дифференциальная диффузия, вызывающая изменение формы гидрогелей вдали от равновесия

  • Юэ Чжан
  • , Канкан Лю
  •  … Тао Се

  Связь с природой Открытый доступ 25 октября 2021 г.

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

199,00 €

всего 3,90 € за выпуск

Подписаться

Расчет налога будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

$32,00

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Рисунок 1: Общий проект СМАРТС. Рис. 2: Колебания в типичных химических реакциях, вызванных изменениями pH. Рис. 3: Гомеостаз в SMARTS через саморегулирующиеся химико-термомеханические петли обратной связи. Рис. 4: Компьютерное моделирование автономного терморегулирования.

Ссылки

1. Bao, G. et al. Молекулярная биомеханика: молекулярная основа того, как силы регулируют клеточную функцию. Сотовый. Мол. биоинж. 3 , 91–105 (2010)

   Статья Google ученый

2. Fratzl, P. & Barth, F.G. Биоматериальные системы для механосенсорных и приводных устройств. Природа 462 , 442–448 (2009)

   АДС КАС Статья Google ученый

3. Guyton, A.C. & Hall, J.E. Human Physiology and Mechanisms of Disease 6th edn 3–8 (Saunders, 1997)

   Google ученый

4. Prosser, B. L., Ward, C.W. & Lederer, W.J. Передача сигналов X-ROS: быстрая механо-химиотрансдукция в сердце. Наука 333 , 1440–1445 (2011)

   АДС КАС Статья Google ученый

5. Sambongi, Y. et al. Механическое вращение олигомера субъединицы с в АТФ-синтазе (F0F1): прямое наблюдение. Наука 286 , 1722–1724 (1999)

   CAS Статья Google ученый

6. Спэт, Т. Х. Аналитический обзор: гемостатический гомеостаз. Кровь 28 , 112–123 (1966)

   CAS пабмед Google ученый

7. Гесс, Х. Инженерные применения биомолекулярных двигателей. Год. Преподобный Биомед. англ. 13 , 429–450 (2011)

   КАС Статья Google ученый

8. Fritz, J. et al. Перевод биомолекулярного распознавания в наномеханику. Наука 288 , 316–318 (2000)

   АДС КАС Статья Google ученый

9. Лаханн Дж. и Лангер Р. Интеллектуальные материалы с динамически управляемыми поверхностями. МИССИС Бык. 30 , 185–188 (2005)

   КАС Статья Google ученый

10. Ли, Д. Б. и др. Молекулярные, супрамолекулярные и макромолекулярные моторы и искусственные мышцы. МИССИС Бык. 34 , 671–681 (2009)

    Статья Google ученый

11. Пакстон В.Ф., Сундарараджан С., Маллук Т.Е. и Сен А. Химическая локомоция. Анжю. хим. Междунар. Эд. 45 , 5420–5429 (2006)

    КАС Статья Google ученый

12. Сидоренко А. , Крупенкин Т., Тейлор А., Фратцл П. и Айзенберг Дж. Обратимое переключение гидрогелевых наноструктур в сложные микроструктуры. Наука 315 , 487–490 (2007)

    АДС КАС Статья Google ученый

13. Арига К., Мори Т. и Хилл Дж. П. Управление нано/молекулярными системами путем применения макроскопических механических стимулов. Хим. науч. 2 , 195–203 (2011)

    КАС Статья Google ученый

14. Todres, Z. V. Органическая механохимия и ее практическое применение (CRC/Taylor & Francis, 2006)

    Книга Google ученый

15. Харрис, Т.Дж., Сеппала, К.Т. и Десборо, Л.Д. Обзор методов мониторинга и оценки производительности для одномерных и многомерных систем управления. J. Управление процессом. 9 , 1–17 (1999)

    CAS Статья Google ученый

16. Stuart, M. A. C. et al. Новые области применения полимерных материалов, реагирующих на раздражители. Природа Матери. 9 , 101–113 (2010)

    АДС Статья Google ученый

17. Йерушалми, Р., Шерц, А., ван дер Бум, М. Э. и Краатц, Х. Б. Материалы, реагирующие на стимулы: новые пути к интеллектуальным органическим устройствам. Дж. Матер. хим. 15 , 4480–4487 (2005)

    КАС Статья Google ученый

18. Дас, М., Мардьяни, С., Чан, В. К. В. и Кумачева, Е. Биофункциональные рН-чувствительные микрогели для нацеливания на раковые клетки: рациональный дизайн. Доп. Матер. 18 , 80–83 (2006)

    КАС Статья Google ученый

19. Murthy, N. et al. Макромолекулярный носитель для белковых вакцин: кислоторазлагаемые микрогели, наполненные белком. Проц. Натл акад. науч. США 100 , 4995–5000 (2003)

    АДС КАС Статья Google ученый

20. Nayak, S., Lee, H., Chmielewski, J. & Lyon, L. A. Опосредованное фолатом нацеливание на клетки и цитотоксичность с использованием термочувствительных микрогелей. Дж. Ам. хим. соц. 126 , 10258–10259 (2004)

    КАС Статья Google ученый

21. Siegel, R. A. in Chemomechanical Instabilities in Responsive Materials (eds Borckmans, P., Kepper, P.D. & Khokhlov, A.R.) 139–173 (Springer, 2009)

    Google ученый

22. Horváth, J., Szalai, I., Boissonade, J. & De Kepper, P. Колебательная динамика, вызванная неколебательной химической реакцией в чувствительном геле: экспериментальные данные. Мягкая материя 7 , 8462–8472 (2011)

    АДС Статья Google ученый

23. Ковач К. , Леда М., Ванаг В. К. и Эпштейн И. Р. Малоамплитудные и смешанные колебания рН в системе бромат-сульфит-ферроцианид-алюминий(III). J. Phys. хим. A 113 , 146–156 (2009)

    CAS Статья Google ученый

24. Маэда С., Хара Ю., Сакаи Т., Йошида Р. и Хашимото С. Гель для самостоятельной ходьбы. Доп. Матер. 19 , 3480–3484 (2007)

    КАС Статья Google ученый

25. Ванаг В.К. и Эпштейн И.Р. Резонансные осциллоны в реакционно-диффузионной системе. Физ. E 73 , 016201 (2006)

    АДС Статья Google ученый

26. Кога, С., Уильямс, Д. С., Перриман, А. и Манн, С. Микрокапли пептид-нуклеотид как шаг к безмембранной модели протоклетки. Природа Хим. 3 , 720–724 (2011)

    АДС КАС Статья Google ученый

27. Рихтер, А. и др. Обзор сенсоров pH и микросенсоров на основе гидрогеля. Датчики 8 , 561–581 (2008)

    CAS Статья Google ученый

28. Зарзар, Л. Д., Ким, П. и Айзенберг, Дж. Биологический дизайн полимерных микроструктур, приводимых в действие гидрогелем, работающих в зависимости от pH. Доп. Матер. 23 , 1442–1446 (2011)

    КАС Статья Google ученый

29. Schild, HG Poly( n -изопропилакриламид) — эксперимент, теория и применение. Прог. Полим. науч. 17 , 163–249 (1992)

    КАС Статья Google ученый

30. Окано, Т., Бэ, Ю. Х., Джейкобс, Х. и Ким, С. В. Полимеры с термическим включением и выключением для проникновения и высвобождения лекарств. Дж. Контроль. Выпуск 11 , 255–265 (1990)

    CAS Статья Google ученый

31. Куксенок О. , Яшин В. В., Балаш А. С. Трехмерная модель химиочувствительных полимерных гелей, подвергающихся реакции Белоусова-Жаботинского. Физ. E 78 , 041406 (2008)

    АДС Статья Google ученый

32. Яшин В. В., Балаш А. С. Формирование рисунка и изменение формы в автоколебательных полимерных гелях. Наука 314 , 798–801 (2006)

    АДС MathSciNet КАС Статья Google ученый

33. Яшин В. В., Куксенок О. и Балаш А. С. Моделирование автономно колеблющихся химиочувствительных гелей. Прогр. Полим. науч. 35 , 155–173 (2010)

    КАС Статья Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Мы благодарим П. Кима за помощь в составлении геля, М. Хана за изготовление микроструктуры, Р. С. Фридлендера за помощь в конфокальной визуализации, М. Колле и А. Эрлихера за техническую помощь, и А. Гринталу за помощь в подготовке рукописи. Работа была поддержана Министерством энергетики США по награде DE-SC0005247 (эксперимент) и NSF США по награде CMMI-1124839.(вычислительное моделирование).

Информация о авторе

Авторы и прикладные аффилирования

1. Школа инженерных и прикладных наук, Гарвардский университет, Кембридж, 02138, Массачусетс, США

   Симин Хе и Джоанна Айзенберг

2. Институт Wyss Institute For Biogry Aspistire, Harvelire, Harvelire’s Ensionile, Harvelire’s Ensionile, Harvelive Engineerive, Harvelire’s Ensionile, Harvelire’s Ensionile. , Кембридж, 02138, Массачусетс, США

   Химин Хе, Майкл Айзенберг и Джоанна Айзенберг

3. Факультет химической и нефтяной инженерии, Университет Питтсбурга, Питтсбург, 15260, Пенсильвания, США

   Olga Kuksenok & Anna C. Balazs

4. Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, Cambridge, 02138, Massachusetts, USA

   Lauren D. Zarzar, Ankita Shastri & Joanna Aizenberg

Authors

1. Ximin He

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Майкл Айзенберг

   Посмотреть публикации автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Ольга Куксенок

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

4. Lauren D. Zarzar

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

5. Ankita Shastri

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

6. Anna C. Balazs

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

7. Джоанна Айзенберг

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

Contributions

М. А. и Дж.А. планировал проект и руководил исследованиями. Х.Х. и М.А. разработали и провели эксперименты и анализ данных. Х.Х., Л.Д.З. и в качестве. провел характеристику. Х.Х. и Л.Д.З. выполнен дизайн микрожидкостного устройства. В КАЧЕСТВЕ. провели оптимизацию нанесения гидрогеля. ХОРОШО. и А.С.Б. разработали модель и числовой код и провели вычислительное моделирование. Все авторы написали рукопись.

Автор, ответственный за переписку

Переписка с Джоанна Айзенберг.

Декларации этики

Конкурирующие интересы

Авторы не заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.

Дополнительная информация

Дополнительная информация

Этот файл содержит дополнительный текст и данные 1-5, дополнительные рисунки 1-10 и дополнительные ссылки. (PDF 1813 kb)

Дополнительный фильм 1

В этом фильме показан импульсный O ₂ Генерация газа, контролируемая активацией микроребер внутри микрожидкостного канала. Попеременный поток водного раствора с pH 3 (желтый) и pH 6 (фиолетовый) использовали для контроля срабатывания микроструктур из слоя H ₂ O ₂ и в него и, таким образом, для циклического образования пузырьков. Цвет возникает из-за индикатора бромфенолового синего. Фильм воспроизводится с реальной скоростью. (MOV 8431 kb)

Дополнительный фильм 2

В этом фильме показана саморегулирующаяся химико-механическая система с обратной связью, демонстрирующая автономные автономные колебания и соответствующее регулирование температуры в течение 6 часов. В фильме представлены три цикла в начале, два цикла через 3 часа и два цикла через 6 часов. Фильм воспроизводится на скорости 60x. (MOV 11769KB)

PowerPoint Slide

PowerPoint Slide для рис. 1

Слайд PowerPoint для рис. 2

Слайд Powerpoint для рис. 3

Powerpoint Slide для фиг. разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Эта статья цитируется

• Саморегулирующиеся невзаимные движения в одноматериальных микроструктурах

  • Шуконг Ли
  • Майкл М. Лерх
  • Джоанна Айзенберг

  Природа (2022)

• Мышцы из наноструктурированного блок-сополимера

  • Чао Ланг
  • Элизабет С. Ллойд
  • Роберт Дж. Хики

  Природа Нанотехнологии (2022)

• Узорчатый рост кристаллов и генерация тепловых волн в гидрогелях

  • Томас Б. Х. Шредер
  • Джоанна Айзенберг

  Nature Communications (2022)

• Использование силы химически активных листов в растворе

  • Радж Кумар Манна
  • Абхраджит Ласкар
  • Анна К. Балаш

  Nature Reviews Physics (2022)

• Автономно колеблющийся супрамолекулярный саморепликатор

  • Майкл Г. Хоулетт
  • Антониус Х. Дж. Энгверда
  • Стивен П. Флетчер

  Природохимия (2022)

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и Правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

Эмоции и саморегуляция | Живые машины: справочник по исследованиям в области биомиметики и биогибридных систем

• Иконка Цитировать Цитировать

• Разрешения

• Делиться
  • Твиттер
  • Подробнее

Ссылка

Vouloutsi, Vasiliki, and Paul F. M.J. Verschure,

«Эмоции и саморегуляция»

,

в Tony J. Prescott, Nathan Lepora, and Paul FMJ Verschure (eds)

A0 ,

, , , справочник по исследованиям в области биомиметики и биогибридных систем

(

Оксфорд,

2018;

онлайн-издание,

Oxford Academic

, 21 июня 2018 г.

3

), https://1/doios/org. 9780199674923.003.0034,

, по состоянию на 2 октября 2022 г.

Выберите формат Выберите format.ris (Mendeley, Papers, Zotero).enw (EndNote).bibtex (BibTex).txt (Medlars, RefWorks)

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicЖивые машины: справочник по исследованиям в области биомиметики и биогибридных системРазвитие нервной системыСенсорная и двигательная системыКнигиЖурналы Термин поиска мобильного микросайта

Закрыть

Фильтр поиска панели навигации Oxford AcademicЖивые машины: справочник по исследованиям в области биомиметики и биогибридных системРазвитие нервной системыСенсорная и двигательная системыКнигиЖурналы Термин поиска на микросайте

Advanced Search

Abstract

В этой главе утверждается, что эмоции живых машин можно рассматривать с точки зрения саморегуляции и оценки. Сначала мы рассмотрим прагматические потребности наделить машины эмоциями, а затем опишем некоторые исторические предпосылки науки об эмоциях, ее различных интерпретаций и связей с аффективной нейронаукой. Впоследствии мы утверждаем, что эмоции можно рассматривать с точки зрения саморегуляции, поскольку они обеспечивают дескриптор состояния гомеостатических процессов, которые поддерживают отношения между агентом и его внутренней и внешней средой. Мы дополняем понятие гомеостаза понятием аллостаза, который означает переход от стабильности через фиксированное равновесие к стабильности через непрерывное изменение. В главе показано, как этот взгляд можно использовать для создания сложных живых машин, в которых эмоции привязаны к удовлетворению потребностей агента, в данном случае с учетом как утилитарных, так и эпистемологических потребностей.

Ключевые слова: эмоции, мотивация, потребности, оценка, саморегуляция, гомеостаз, аллостаз, взаимодействие человека и робота, теория Джеймса-Ланге

Субъект

Сенсорные и двигательные системыРазвитие нервной системы

В настоящее время у вас нет доступа к этой главе.

Войти

Получить помощь с доступом

Получить помощь с доступом

Доступ для учреждений

Доступ к контенту в Oxford Academic часто предоставляется посредством институциональных подписок и покупок. Если вы являетесь членом учреждения с активной учетной записью, вы можете получить доступ к контенту одним из следующих способов:

Доступ на основе IP

Как правило, доступ предоставляется через институциональную сеть к диапазону IP-адресов. Эта аутентификация происходит автоматически, и невозможно выйти из учетной записи с IP-аутентификацией.

Войдите через свое учреждение

Выберите этот вариант, чтобы получить удаленный доступ за пределами вашего учреждения. Технология Shibboleth/Open Athens используется для обеспечения единого входа между веб-сайтом вашего учебного заведения и Oxford Academic.

1. Нажмите Войти через свое учреждение.
2. Выберите свое учреждение из предоставленного списка, после чего вы перейдете на веб-сайт вашего учреждения для входа.
3. Находясь на сайте учреждения, используйте учетные данные, предоставленные вашим учреждением. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
4. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если вашего учреждения нет в списке или вы не можете войти на веб-сайт своего учреждения, обратитесь к своему библиотекарю или администратору.

Войти с помощью читательского билета

Введите номер своего читательского билета, чтобы войти в систему. Если вы не можете войти в систему, обратитесь к своему библиотекарю.

Члены общества

Доступ члена общества к журналу достигается одним из следующих способов:

Войти через сайт сообщества

Многие общества предлагают единый вход между веб-сайтом общества и Oxford Academic. Если вы видите «Войти через сайт сообщества» на панели входа в журнале:

1. Щелкните Войти через сайт сообщества.
2. При посещении сайта общества используйте учетные данные, предоставленные этим обществом. Не используйте личную учетную запись Oxford Academic.
3. После успешного входа вы вернетесь в Oxford Academic.

Если у вас нет учетной записи сообщества или вы забыли свое имя пользователя или пароль, обратитесь в свое общество.

Вход через личный кабинет

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам. Смотри ниже.

Личный кабинет

Личную учетную запись можно использовать для получения оповещений по электронной почте, сохранения результатов поиска, покупки контента и активации подписок.

Некоторые общества используют личные аккаунты Oxford Academic для предоставления доступа своим членам.

Просмотр ваших зарегистрированных учетных записей

Щелкните значок учетной записи в правом верхнем углу, чтобы:

• Просмотр вашей личной учетной записи и доступ к функциям управления учетной записью.
• Просмотр институциональных учетных записей, предоставляющих доступ.

Выполнен вход, но нет доступа к содержимому

Oxford Academic предлагает широкий ассортимент продукции. Подписка учреждения может не распространяться на контент, к которому вы пытаетесь получить доступ. Если вы считаете, что у вас должен быть доступ к этому контенту, обратитесь к своему библиотекарю.

Ведение счетов организаций

Для библиотекарей и администраторов ваша личная учетная запись также предоставляет доступ к управлению институциональной учетной записью. Здесь вы найдете параметры для просмотра и активации подписок, управления институциональными настройками и параметрами доступа, доступа к статистике использования и т. д.

Покупка

Наши книги можно приобрести по подписке или приобрести в библиотеках и учреждениях.

Информация о покупке

SMARTS: саморегулирующиеся искусственные материальные системы

Живые организмы обладают уникальными гомеостатическими способностями, поддерживая жесткий контроль над своей локальной средой посредством взаимных преобразований химической и механической энергии и саморегулирующихся цепей обратной связи, организованных иерархически во многих масштабах длины. Напротив, большинство синтетических материалов не способны к постоянному самоконтролю и саморегулированию поведения. Применение концепции гомеостаза к разработке автономных материалов может оказать преобразующее воздействие в самых разных областях: от медицинских имплантатов, помогающих стабилизировать функции организма, до интеллектуальных материалов, регулирующих потребление энергии. Мы изучили универсальную стратегию создания саморегулирующихся, автономных, гомеостатических материалов, способных точно настроить химико-механо-химические петли обратной связи на нано/микроуровне.

Мы разрабатываем двухслойную систему с нанесенными на гидрогель микроструктурами, содержащими катализатор, которые отделены от содержащего реагент «питательного» слоя. Реконфигурация геля в ответ на раздражитель вызывает обратимую активацию микроструктур внутри и вне питательного слоя и служит высокоточным переключателем «вкл./выкл.» для химических реакций. Мы применяем этот дизайн для запуска различных процессов — тушения флуоресценции, каталитического разложения перекиси водорода или сложной ферментативной реакции, — которые проходят обратимые, повторяющиеся циклы, синхронизированные с движением микроструктур и управляющим внешним химическим стимулом.

Таким образом, мы создаем образцовые внутренне регулируемые, самоподдерживающиеся гомеостатические системы, SMARTS (саморегулируемая механо-химическая адаптивно реконфигурируемая настраиваемая система), которые поддерживают определяемый пользователем параметр — температуру — за счет использования непрерывной петли обратной связи между различные экзотермические каталитические реакции в питательном слое и механическое действие термочувствительного геля. Экспериментальные результаты были подтверждены с помощью компьютерного моделирования, которое качественно уловило основные черты саморегулирующегося поведения и предоставило дополнительные критерии для оптимизации гомеостатической функции, впоследствии подтвержденные экспериментально. Эта конструкция легко настраивается благодаря широкому выбору химических элементов, настраиваемой механике и физической простоте, что обещает интересные приложения в автономных системах с химико-механо-химической трансдукцией в основе.

Публикации

Шастри А., МакГрегор Л.М., Лю Ю., Харрис В., Нэн Х., Мухика М., Васкес Ю., Бхаттачарья А., Ма Ю., Айзенберг М. и др. Функционализированная аптамером химико-механически модулируемая система захвата и высвобождения биомолекул. Нац. хим. 2015;7 (5):447-454. Full TextAbstract

Эффективная экстракция (био)молекул из смесей жидкостей имеет жизненно важное значение для приложений, начиная от определения характеристик в (био)химии и заканчивая анализом окружающей среды и биомедицинской диагностикой. Вдохновленные биологическими процессами, которые плавно синхронизируют захват, транспортировку и высвобождение биомолекул, мы разработали надежную химико-механическую систему сортировки, способную согласованно улавливать и высвобождать целевые биомолекулы из смеси растворов. Гибридная система состоит из целевых, обратимых сайтов связывания, прикрепленных к микроскопическим плавникам, встроенным в чувствительный гидрогель, который перемещает груз между двумя химически различными средами. Чтобы продемонстрировать полезность системы, мы фокусируемся на эффективном разделении тромбина путем синхронизации рН-зависимой силы связывания тромбин-специфического аптамера с изменениями объема рН-чувствительного гидрогеля в двухфазном микрожидкостном режиме и показываем неразрушающее разделение, имеющее количественную эффективность сортировки, а также стабильность системы и возможность повторного использования многократного раствора.

He X, Фридлендер Р.С., Зарзар Л.Д., Айзенберг Дж. Химио-механически регулируемые колебания ферментативной реакции. хим. Матер. 2013; 25 (4): 521-523. Издательская версия

Гринталь А., Айзенберг Дж. Адаптивность на всем пути вниз: создание чувствительных материалов на основе иерархий химико-механической обратной связи. хим. соц. 2013; 42 (17): 7072-7085. Версия издателяAbstract

Живой организм представляет собой набор динамических, интегрированных адаптивных процессов: он не только постоянно реагирует на постоянные изменения температуры, солнечного света, питательных веществ и других особенностей окружающей среды, но и делает это путем координации иерархий обратной связи между клетки, ткани, органы и сети постоянно адаптируются друг к другу. В основе всего этого лежит один из самых фундаментальных адаптивных процессов: постоянное перетягивание каната между химией и механикой, которое переплетает химические сигналы с бесконечными реконфигурациями макромолекул, волокон, сетей и мембран. В этом руководстве мы исследуем, как такая химико-механическая обратная связь — динамический по своей сути, итеративный процесс, соединяющий масштабы размера и времени — может и была аналогичным образом вызвана в синтетических материалах для создания захватывающего разнообразия сложных многомасштабных ответных реакций. Мы обсуждаем, как можно спроектировать химическую кинетику и архитектуру для создания индуцированных стимулом трехмерных пространственно-временных волн и топографических паттернов в одном объемном материале, и как обратная связь между внутренней динамикой и поверхностной нестабильностью может дополнительно генерировать паттерны коробления и складок более высокого порядка. Основываясь на этих явлениях, мы показываем, как еще более высокие уровни обратной связи и пространственно-временной сложности могут быть запрограммированы в гибридных материалах, и как эти механизмы позволяют в дальнейшем интегрировать гибридные материалы в многокомпонентные системы, способные к иерархическим реакциям химико-механо-химической обратной связи. Эти отклики, без сомнения, представляют собой лишь небольшой образец поведения химико-механической обратной связи, ожидающие своего открытия в синтетических материалах, и позволяют нам представить почти безграничные возможности для разработки мультиреагирующих, многофункциональных, самоадаптирующихся материалов и систем.

Хе Х, Айзенберг М., Куксенок О., Зарзар Л.Д., Шастри А., Балаш А.С., Айзенберг Дж. Синтетические гомеостатические материалы с химико-механо-химической саморегуляцией. Природа. 2012; 487: 214–218.

Медиа-галерея

Освещение в СМИ

Поймать и выпустить крошечные молекулы, пресс-релиз Гарварда, 23 марта 2015 г.

Гидрогели: каталитический реверанс, Nature Materials, 24 июля 2012 г. , 16 июля 2012 г. 

Наноматериал дублирует саморегуляцию живых организмов, IEEE Spectrum, 13 июля 2012 г. , 12 июля 2012 г.

Умные здания, еженедельный подкаст Nature (в 06:49), 12 июля 2012 г.

Умные материалы получают SMARTer, пресс-релиз Гарварда, 11 июля 2012 г.

Боль определяется по-разному ВОЗ и другими научными организациями на основе консенсуса. Хотя все эти определения верны, они мало что добавили к классическим определениям, проверенным веками. Один из самых изящных из всех приписывается китайскому мудрецу Лао-Цзы, основателю даосизма: «Боль — это наказание за нарушение принципа природы». Нарушение гомеостаза может привести к болям и другим последствиям. Боль является сигналом страдания до тех пор, пока человек не устранит гомеостатическое нарушение, вызвавшее ее. Как рябь в озере при брошенном камне, жизненно важные органы реагируют, каждый по-своему, на присутствие боли.

Вегетативная реакция на боль

Реакции вполне предсказуемы: мышцы напрягаются, дыхание становится учащенным и поверхностным, учащается сердцебиение, обычно повышается артериальное давление, может появиться холодный пот, температура кожи может снизиться, зрачок увеличивается (мидриаз) и, в некоторых крайних случаях, может быть недержание мочи. Кроме того, эндокринные и экзокринные железы реагируют предсказуемым образом.

Эта массивная реакция очень похожа на болевые состояния и на состояния «бей или беги». Тело, кажется, хочет избавиться от вредного фактора, вызвавшего боль. Кроме того, он запомнит событие и очень быстро воспроизведет ответы каждый раз, когда повторяется подобный опыт.

Простой пример включает боль в сочетании с мышечным повреждением конечности. Первоначальной реакцией на травму и последующую боль является инстинктивное поведение «наложения шины» — генерализованный спазм пораженной области и неподвижность конечности. Такое поведение приводит к уменьшению боли или предотвращению ее усиления. Вторичной реакцией является «защитная защита». Так же инстинктивно и предсказуемо контралатеральная конечность берет на себя, насколько это возможно, функцию поврежденной конечности. Это примеры инстинктивного человеческого поведения, вероятно, связанного с архаичной нейромоторной инграммой, которая сама по себе связана с инстинктом выживания. Является ли мышечная активность единственным выражением боли и ее восприятия? СНС и ПНС — иногда в тандеме, а в большинстве случаев — в оппозиции — почти мгновенно вносят свой вклад в полиорганное поведение, связанное с наличием травмы и боли.3,

Шинирование и связанная с ним боль являются отправными точками таких реакций, как увеличение частоты сердечных сокращений; кровяное давление; частота дыхания; и переход от брюшного к грудному дыханию в связи с напряжением вспомогательных дыхательных мышц; ‘холодный пот’; сужение сосудов пораженного участка; и снижение периферического кровообращения «второстепенных» органов; и т. д. В условиях острого наличия боли организм готовится к «бегству» и выживанию. Практически нет части мозга, которая не участвует в ответной реакции. Если устранить наличие острой боли, например, с помощью анестезии, большинство, если не все, реакции «бегства» возвращаются к исходному состоянию за очень короткий период времени.

В то время как боль обычно возникает в результате травмы или поражения различной этиологии, в послеострой фазе она может жить самостоятельно. Поражение или травма могут исчезнуть, но боль может стать хронической и неослабевающей. У него есть потенциал увеличить интенсивность и анатомическую протяженность восходящих и нисходящих нейросенсорных путей. Явления гипералгезии и аллодинии хорошо известны клиницистам, занимающимся хронической болью. Эти явления, вероятно, связаны с изменениями в инграмме болевого пути ЦНС, в результате чего восприятие интенсивности боли сильно преувеличено, а другие сенсорные модальности, такие как прикосновение, давление, вибрация или температурная чувствительность, заменяются гипералгетическим восприятием боли.0003

Имеются некоторые данные о том, что фибромиалгия может быть состоянием, при котором происходит растормаживание нервно-моторных путей, приводящее к распространенной боли и коактивации нижних мышечных поясов, предположительно в состоянии покоя, в то время как мышцы верхнего пояса находятся в движении.⁵˒ ⁶˒⁷

Где сходятся восприятие боли и способность к саморегуляции? Для начала мы должны расширить наше понимание концепции саморегулирования. Земля долгое время была плоской, пока не оказалось, что она круглая, и даже тогда мужественные люди, официально провозгласившие эту концепцию, пострадали или погибли в руках догматичного и корыстного чиновничества.

Саморегуляция

Функциональное определение «саморегуляции» — это врожденная способность модулировать и контролировать телесные и психические функции.¹ Саморегуляция — это важный гомеостатический процесс. Это жизненно важный компонент вегетативных гомеостатических функций выживания и размножения. Ряд жизненно важных органов зависит от вегетативной функции и регулируется вегетативным контролем, в первую очередь реагирующим на «инструкции» симпатической (СНС) и парасимпатической (ПНС) систем. и только вторично по отношению к центральной нервной системе (ЦНС). Жизненно важные функции, такие как дыхание, частота сердечных сокращений, кровяное давление, потоотделение, экскреторные функции и контроль температуры, могут быть обнаружены неповрежденными в таких состояниях, как кома, когда высшие функции мозга могут не выжить.

Тело обладает врожденной способностью к саморегуляции, если его этому научить и приучить. Младенцы и маленькие дети страдают недержанием мочи до тех пор, пока их не приучат к туалету, причем большинство из них очень успешно в раннем возрасте (обычно к 12–16 месяцам в Европе и 24 с лишним месяцам в Америке). Интересно, что обучение проводится родителями или другими вспомогательными лицами, не имеющими медицинского образования, и им не нужны повторные исследования с двойным слепым контролем (опубликованные в рецензируемых журналах), чтобы приступить к контролю недержания мочи и кала. Незначительное меньшинство детей с патологиями, не позволяющими приучить их к туалету в разумные сроки, безусловно, нуждается в медицинской помощи.

Если младенцы и маленькие дети могут очень быстро научиться «саморегуляции» сложных систем организма, участвующих в контроле за кишечником и мочевым пузырем, люди любого возраста могут быть способны к саморегуляции других систем, если их правильно научить этому. Дети, которых учат йоге или другим медитативным системам саморегуляции, т.е. частота сердечных сокращений, дыхание, умственная концентрация и т. д., фактически изучите процедуры, и, кроме того, тренировка не забыта (при условии сохранения здоровья).

В нашей культуре нам еще предстоит научиться таким тренировкам, однако большинство людей учатся плавать или ездить на велосипеде и никогда не забывают выполнять эти действия. Излишне говорить, что езда на велосипеде зависит от нашего врожденного чувства равновесия, а плавание — очень сложное занятие, включающее дыхательный цикл и нейромоторный контроль, необходимые для того, чтобы не утонуть и не утонуть. Эти примеры служат для демонстрации того, что у нас есть достаточные способности к самоконтролю, если нас (а) научить их использовать, (б) мотивировать и (в) поощрять к их использованию.

Обсуждение

Самоконтроль требует положительной мотивации и активного участия учащегося в процессе обучения. Когда присутствует боль, человек может научиться самоконтролю в процессе контроля над различными другими симптомами или реакциями тела. ⁸˒⁹ Вся концепция и процесс более приемлемы в восточных обществах и культурах, чем в западной культуре. Мы по-прежнему являемся обществом, в котором «ученики-целители» обычно учатся пассивно лечить людей с помощью таблеток, суппозиториев или инъекций, вместо того, чтобы учить и давать им возможность активно саморегулироваться и контролировать свои симптомы. Пациенты учатся ожидать (пассивных) лекарств от «хороших» врачей, а не активно обучаться тому, как стать хозяевами своего тела и разума и контролировать симптомы посредством саморегуляции.

Одна из важных предпосылок заключается в том, что первая обязанность врачей и других целителей состоит в том, чтобы устранить причины боли и вылечить их, когда это возможно. При этом следующая обязанность состоит в том, чтобы предложить как можно больше вариантов контроля боли. Целитель должен объяснить страдающему человеку, что пассивное лечение редко приводит к какому-либо, кроме временного облегчения боли, и это требует значительных финансовых затрат, особенно при хронических состояниях. Целителю и пациенту, возможно, потребуется изучить и пересмотреть анализ затрат и результатов через соответствующие промежутки времени. Вопросы снижения эффективности лекарств с течением времени, привыкания и даже зависимости необходимо пересматривать через соответствующие промежутки времени. Нет никаких противопоказаний к одновременному использованию различных модальностей боли, если они не влияют отрицательно друг на друга.

Возможно, потребуется представить альтернативные методы контроля боли, когда пассивные методы не дают ожидаемых положительных результатов в течение короткого периода времени, например, в течение трех месяцев лечения. Целителю может понадобиться оценить способность и мотивацию пациента к активным методам лечения. Такое лечение может включать в себя широкий спектр методов, начиная от активной физиотерапии и трудотерапии и заканчивая различными зарекомендовавшими себя методами самоконтроля, включая гипноз, йогу, ци-конг, тай-чи и «биологическую обратную связь» для контроля нервно-мышечных и вегетативных функций. . Иглоукалывание и другие пассивные методы могут сыграть свою роль, особенно в руках хорошо обученных клиницистов. Хотя это было бы желательно, очень маловероятно найти практикующего врача, который квалифицирован во всех аспектах методов лечения. Следовательно, этичные практикующие врачи должны знать, когда границы их искусства исцеления ограничивают дальнейшую эффективность, и направлять пациентов к другим подходящим целителям.

Человек, мотивированный на активное лечение боли, должен знать, что нельзя ожидать мгновенных результатов.³˒¹⁰ «Управление разумом над материей» изучается как навык. Любой навык требует адекватной дисциплины и фактора времени для его правильного изучения. Однажды выучившись, этот навык нуждается в адекватной «практике», чтобы поддерживать или повышать эффективность его инграммы ЦНС. аудитория.

Страдающий от боли, который заинтересован в изучении активной модальности самоконтроля, должен понимать, что новый навык не только уменьшит интенсивность или частоту боли, но также позволит человеку работать над восстановлением своего активного самоконтроля. роль в семье, кругу общения и на работе. К сожалению, одним из «злокачественных» аспектов хронической боли в нашем обществе является изменение роли страдающего от боли в семье и социально-трудовом кругу. Вполне вероятно, что только люди, которые действительно хотят вернуться к нормальному образу жизни, являются подходящими кандидатами для обучения самоконтролю боли.

Было бы уместно обратиться к опыту практиков боли, занимающихся йогой, тай-чи, циконгом, акупунктурой и другими подобными исцеляющими искусствами, чтобы описать, как они учат страдающих от боли самоконтролю.

Тестирование физиологических причин или последствий боли с помощью биологической обратной связи

Адекватное тестирование с помощью инструментов биологической обратной связи доступно для практикующего врача с различными методами. Такой инструментарий доступен сегодня, и можно одновременно использовать несколько модальностей — либо в исследовательском, либо в лечебном режиме. В следующем руководстве головная боль представлена ​​в качестве примера того, как можно использовать методы биологической обратной связи, чтобы научить пациентов минимизировать боль.

Головная боль — обычное явление. Он имеет множественную этиологию. Чаще всего это связано с дисфункцией сосудистой регуляции менингеальных кровеносных сосудов и ее последствиями или со «спазмом» мышц головы и шеи.³˒¹²

Тестирование с биологической обратной связью может включать следующее:

1. Сосудистое тестирование. Менингеальный артериолярный вазоспазм можно тестировать косвенно на лицевых артериолах, таких как преаурикулярные или экстраокулярные/лобные артериолы. Аномалии могут быть односторонними или двусторонними. В конце концов, выражение «мигрень» происходит от итальянского слова «гемикрания» (т. е. «половина головы»), что указывает на разновидность, сопровождающуюся головной болью только с одной стороны головы³˒⁹ 9.0003

2. Мышечное тестирование. Аномальное повышение мышечного тонуса головы и шеи часто сопровождает головные боли напряжения, включая головные боли ВНЧС и т. д.¹˒¹³ Поверхностная ЭМГ (SEMG) может использоваться для проверки выступающих мышц в фазах активности и отдыха. Истинный спазм обнаруживается, когда мышечная активность не колеблется между «активным тонусом» и «тонусом покоя» и активность аномально высока (по сравнению с ожидаемыми потенциалами из базы данных). предвестником боли, так как она не может расслабиться и восстановить нормальную оксигенацию, питание и энергию.¹⁰ Кроме того, такая мышца не может должным образом избавиться от продуктов катаболизма, некоторые из которых еще больше усиливают механизм боли (например, молочная кислота). Обычно такие мышцы, как сосцевидный отросток, височная, лобная и мышца, сморщивающая корругацию, или ее меньший вариант, гипертонус, обнаруживаются в состоянии спазма при оценке с помощью SEMG.¹⁵˒¹⁶

3. Дыхание и цикл. Боль в острой фазе обычно сопровождается изменением дыхательного паттерна — от более глубокого брюшного диафрагмального дыхания к поверхностному грудному дыханию. Хроническая боль часто приводит к грудному дыханию и чрезмерному использованию вспомогательных дыхательных мышц, таких как трапециевидная и грудино-ключично-сосцевидная, а также лестничные мышцы. В рамках тестирования на грудную и брюшную области можно накладывать специальные ремни, подсоединенные к оборудованию. С помощью этого метода можно исследовать соотношение абдоминального/грудного дыхания и, возможно, дыхательный объем.

4. Частота сердечных сокращений и кровяное давление. Сердечно-сосудистые эффекты связаны с болью, включая головную боль. Симпатическая нервная система (СНС) находится в «перегрузке», и пульс и артериальное давление могут увеличиваться во время эпизодов головной боли. Оба параметра можно оценить во время общего тестирования.³˒⁹

5. Температура и электрокожная реакция. Ответы могут варьироваться в зависимости от реакции СНС во время эпизодов головной боли. Оба параметра можно измерить с помощью приборов биологической обратной связи.³˒⁹

Подводя итог вышеизложенному, можно сказать, что головная боль может сопровождаться рядом одновременных мышечных, сосудистых, респираторных, сердечных и других эффектов. Чаще всего страдающий головной болью совершенно не подозревает о признаках и физиологических изменениях, связанных с этими эффектами. Ощущение, которое человек испытывает, является совершенно уникальным ощущением возникающей в результате боли.

Биологическая обратная связь помогает научить страдающих от боли самоконтролю

Врач проводит пациента через один или несколько процессов формирования сознания, в то время как человек подключен через различные электроды к оборудованию и косвенно к монитору компьютера. Опять же, мы будем использовать головную боль в качестве примера. Удивительно наблюдать, как можно снизить интенсивность головной боли с помощью переобучающего лечения «биологической обратной связи». В целом обычный сеанс биологической обратной связи длится не более 20 минут.

При обнаружении лицевого или шейного мышечного спазма человека подключают с помощью электродов к мышце тела, которая нормально функционирует с точки зрения потенциалов покоя и активности. В течение нескольких минут человека учат, как модулировать амплитуду сокращения и расслабления рассматриваемой мышцы. Когда человек становится опытным в этом, электроды подключаются к выступающим мышцам головы или шеи, связанным с головной болью. Даже если процесс обучения является новым, человек может узнать на первом занятии, как лучше модулировать пораженную мышцу и уменьшить амплитуду спазма или гипертонуса.

В целом, людям, страдающим головной болью, требуется около шести сеансов тренировок с биологической обратной связью SEMG, чтобы контролировать активность выступающих мышц и тонус в состоянии покоя. Если головная боль в основном носит «напряженный» характер, недавно изученный контроль мышечного тонуса может значительно снизить интенсивность и даже частоту рецидивов боли. Новая сознательная память служит для того, чтобы контролировать головную боль в ее начальной фазе и либо полностью прекращать ее, либо значительно уменьшать.

Головные боли сосудистого типа (например, мигрени) уже более 40 лет являются предметом обучения/лечения сосудов с биологической обратной связью. Обычно электроды (плетизмография) подключаются к пальцам, и человек оказывается лицом либо к монитору компьютера с линейным графиком амплитуды расширения или сокращения сосудов, либо с возможностью выбора компьютерных графических игр. Во всех «игровых» случаях человек выигрывает игру, если становится способным и опытным в вазодилатации выступающих кровеносных сосудов.³˒⁴˒⁹

Большинство детей (всех возрастов) предпочитают играть в веселую игру и выигрывать. Более того, «выигрыш» сопровождается значительным или полным облегчением пульсирующей головной боли. Для тех, кто предпочитает не играть в игры, обучение сосредоточено на обучении увеличению наклона кривой на мониторе; кривая имеет наклон вверх по мере расширения кровеносного сосуда. Сеансы длятся около 20 минут, и в целом для достижения мастерства требуется около 6-10 сеансов. Сознательное обучение применяется к любой зарождающейся мигрени, чтобы уменьшить ее интенсивность или полностью остановить ее.

Контроль дыхания при головной боли — очень полезный инструмент. Пациент носит брюшной и грудной пояса. Ремни подключаются к оборудованию биологической обратной связи, а оборудование к компьютеру и монитору. Пациента обучают изменять свое дыхание с грудного на брюшное, а также учат сокращать количество вдохов в минуту до менее 12. Весь процесс прямо или косвенно служит для уменьшения усилия и чрезмерного использования дыхания. дыхательных мышц и особенно вспомогательных дыхательных мышц. В то время как общая тренировка с биологической обратной связью SEMG была описана выше, особенность в этом случае заключается в том, что такие мышцы, как верхняя часть трапециевидной мышцы и SCM, имеют тенденцию легко впадать в спазм и склонны к развитию триггерных точек в связи с головными болями. Во многих случаях трудно установить (по принципу курицы и яйца), предшествовала ли головная боль мышечному спазму и развитию триггерной точки или наоборот. Какой бы ни была причина, самоконтроль с помощью тренировки этих мышц с биологической обратной связью очень важен для успешного лечения головной боли.¹˒⁴˒⁹

Если обнаружено, что головная боль отрицательно влияет на частоту сердечных сокращений и артериальное давление, можно использовать соответствующие инструменты, аналогичные описанным выше, для уменьшения или нормализации как тахикардии, так и гипертонии. ³˒⁹ Компьютерные игры, как правило, предпочтительнее графических линий, так как чувство «выигрыша» является отличным мотиватором для игры до тех пор, пока не нормализуются сердечные функции и не уменьшится интенсивность сосудистой головной боли.

Температурный и электродермальный контроль тесно связаны с симпатической функцией и ее модуляцией посредством сосудистой биологической обратной связи, как описано выше. Эта методология весьма полезна для обучения самоконтролю в любых целях, особенно в отношении боли.³˒⁹

Резюме

Человеческие существа обладают достаточным потенциалом для обучения самоконтролю различных функций организма. Эта способность является функцией адекватного преподавания и обучения, и ее можно считать навыком после того, как она была приобретена и отработана в течение определенного периода времени. Вполне вероятно, что новые инграммы остаются на всю жизнь, даже если необходимы повторяющиеся «поддерживающие сеансы» — точно так же, как они необходимы для поддержания любого умственного или физического навыка.

Контроль над болью с помощью этой методики хорошо известен в кругах биологической обратной связи, а также в традиционных восточных культурах. Читателю, заинтересованному в дальнейшем обучении, предлагается связаться с автором для получения дополнительной информации.

Ссылки

• 1. Мосс Д., Макгрэди А., Дэвис Т. и Викрамасекера И. Справочник по психофизической медицине для первичной медико-санитарной помощи. Sage Publications, Inc. Таузенд-Оукс, Калифорния. 2003.
• 2. Терк Д.К. и Мелзак Р. Руководство по оценке боли Guilford Press. Нью-Йорк. 1992.
• 3. Шварц М.С. и Андрасик Ф. Биологическая обратная связь: Руководство для практиков, 3-е издание. Гилфорд Пресс. Нью-Йорк. 2003.
• 4. Спинка GE. Практика биологической обратной связи. Соавтор глав 4, 7 и 11: оценка S-EMG, инсульт и реабилитация, а также хроническая боль и головные боли. Ян-Пин Чжан и Шу-Цяо Яо, ред. High Education Press в КНР. Будет опубликовано в июле 2001 г.
• 5. Дональдсон М., Мюллер Х., Дональдсон С. и Селла Г.Э. QEEG моделирует психологический статус и отчеты о боли у больных фибромиалгией. Американский журнал управления болью. Апрель 2003 г. 13(2).
• 6. Дональдсон К.С.С., Селла Г.Э. и Мюллер Х.Х. Модель нейропластичности фибромиалгии. Практикуйте управление болью. ноябрь/декабрь 2001 г. 1(6): 25-29.
• 7. Дональдсон К.С.С., Селла Г.Э. и Мюллер Х.Х. Модель нейропластичности фибромиалгии, Pract Pain Manag., май/июнь 2001 г. 1(3): 12-18.
• 8. Селла ГЭ. Биологическая обратная связь S-EMG в поведенческой / когнитивной терапии, в когнитивной психотерапии: навстречу новому тысячелетию; Скримали Т. и Гримальди Л., ред. Клювер акад. Паб. Бостон. 2001. стр. 411-419.
• 9. Мосс Д., Селла Г.Э., Андрасик Ф., Дональдсон К.С.С., Лерер П., Палссон О., Пепер Э. и Стерман М.Б. Текущие применения биологической обратной связи в физической медицине и реабилитации. Европа Медикофизика, апрель 2004 г., стр. 39(4).
• 10. Спинка GE. Руководство по нервно-мышечному переобучению с помощью S-EMG/биологической обратной связи GENMED Publishing. Мартинс Ферри, Огайо. Июль 2000.
• 11. Спинка GE. S-EMG: клинические исследования и использование в нервно-мышечной реабилитации. Europa Medicophysica, SIMFER, Atti XXIX. Национальный конгресс. Рома. 4–8 декабря 2001 г. Том. 37, Доп. 1 к вып. № 3. С. 629-636.
• 12. Селла Г.Э. и Финн Р.Э. Миофасциальный болевой синдром: методы ручной триггерной точки и S-EMG с биологической обратной связью. Издательство ГЕНМЕД. Мартинс Ферри, Огайо. Апрель 2001 г.
• 13. Спинка GE. Двойная роль: использование S-EMG в нервно-мышечном исследовании и перевоспитании. Практикуйте управление болью. Март/апрель 2001 г. 1(2): 27-28.
• 14. Спинка GE. Поверхностная электромиография: неврологический клинический подход, Vols. I-III, 4-е издание. Издательство ГЕНМЕД. Мартинс Ферри, Огайо. 2003.
• 15. Спинка GE. Лицевой паралич: нервно-мышечное переобучение с помощью биологической обратной связи S-EMG, Europa Medicophysica, SIMFER, Atti XXIX. Национальный конгресс. Рома. 4–8 декабря 2001 г. Том. 37, Доп. 1 к вып. № 3. С. 584-598.
• 16. Спинка GE. Лицевой паралич: нервно-мышечное переобучение с помощью биологической обратной связи S-EMG. Издательство ГЕНМЕД. Мартинс Ферри, Огайо. 2001.
• 17. Спинка GE. Мышцы выражения: интеграция когнитивной терапии и биологической обратной связи при эмоциональных и функциональных расстройствах. Материалы Всемирного конгресса по поведенческой и когнитивной терапии. Ванкувер, Канада. Июль 2001 г.

Примечания: эта статья была первоначально опубликована 21 февраля 2011 г. и последний раз обновлена ​​20 декабря 2011 г. Окончательного документа не предвидится.

Роджер Н. Джонс и Джеймс Х. Рикеттс

Просмотрено

Всего просмотрено статей: 1 152 (включая HTML, PDF и XML)

HTML	ПДФ	XML	Всего	Дополнение	БибТекс	КонецПримечание
868	263	21	1 152	127	9	9

• HTML: 868
• PDF: 263
• XML: 21
• Всего: 1 152
• Дополнение: 127
• БибТекс: 9
• КонецПримечание: 9

Просмотров и загрузок (рассчитано с 22 июля 2021 г. )

Месяц	HTML	ПДФ	XML	Всего
Июль 2021	224	57	2	283
авг. 2021	269	39	5	313
сен 2021	108	17	2	127
окт. 2021 г.	29	17	1	47
ноябрь 2021 г.	37	17	3	57
Декабрь 2021	34	19	2	55
Январь 2022	28	17	1	46
фев. 2022	27	13	1	41
Март 2022	23	9	1	33
Апрель 2022	23	13	0	36
Май 2022	10	11	1	22
июнь 2022 г.	15	6	1	22
Июль 2022	16	11	1	28
авг. 2022	16	6	0	22
сен 2022	9	11	0	20

Общее количество просмотров и загрузок (рассчитано с 22 июля 2021 г. )

Месяц	просмотра HTML	загрузок PDF	XML-загрузки
Июль 2021	224	57	2
авг 2021	493	96	7
сен 2021	601	113	9
окт. 2021 г.	630	130	10
ноябрь 2021 г.	667	147	13
декабрь 2021 г.	701	166	15
Январь 2022	729	183	16
фев. 2022	756	196	17
Март 2022	779	205	18
Апрель 2022	802	218	18
Май 2022	812	229	19
июнь 2022 г.	827	235	20
июль 2022	843	246	21
Август 2022	859	252	21
сен 2022	868	263	21

Просмотрено (географическое распределение)

Всего просмотрено статей: 1060 (включая HTML, PDF и XML) Из них 1060 с указанием географии и 0 с неизвестным происхождением.