В процессе эволюции от зарождения жизни на Земле, от одноклеточных живых существ до Человека, совершенствовались механизмы управления, необходимые для приспособления биологической системы к изменяющимся условиям существования. Гуморальный путь регуляции, обеспечивающий реакцию различных звеньев системы на управляющие стимулы посредством выделения во внутреннюю среду различных химических веществ (гормонов), был, вероятно, наиболее древним механизмом регуляции функций. Совершенствование каналов управления в филогенезе ассоциировалось с развитием нервной системы – более быстрой, целенаправленной, с развитыми обратными связями. Идеи нервизма С. П. Боткина, И. П. Павлова, И. М. Сеченова и других исследователей обнаружили совершенно новые качества нервной системы: пластичность, способность к обучению и самосовершенствованию. Нейрогуморальный механизм управления биологическими системами не только близок к совершенству по своей эффективности и надежности, но и глубоко понятен с точки зрения материалистического детерминизма. Цепи биохимических реакций с предсказуемыми результатами можно моделировать, а течение биохимических процессов изменять, блокируя или активизируя соответствующие ферменты. Последствия таких вмешательств чаще всего носят характер линейной зависимости. Легко представить себе процесс прохождения возбуждения по нервным структурам, выделить клинические синдромы, которые возникают при повреждении тех или иных образований центральной и периферической нервной системы. Результат повреждения периферического нерва – демонстративный пример реализации линейных причинно-следственных отношений. Однако есть достаточные основания полагать, что нейрогуморальный механизм управления в регуляции функций не единственный путь эволюции каналов связи. Исходя из представлений о временной и пространственной организации, вполне естественным представляется предположение о существовании механизмов передачи информации, действие которых не обусловлено процессами химических или электрических преобразований. Существование биологической памяти о реликтовых ритмах, которые сформировались, когда сутки продолжались 8 (период зарождения жизни), а затем 16 часов (возникновение многоклеточных организмов), убедительно свидетельствует об этом3. Научные исследования последних лет демонстрируют «работающие» молекулярные часы, ритмическая и периодическая активность которых представлена во всех клетках9. Активность генетических молекулярных механизмов обеспечивает синхронизацию функций на основе циркадных ритмов910. Вероятно, в процессе эволюции обмен информацией появился раньше, чем обмен веществ. Информация передавалась путём распространения колебаний по принципу «всё – всем». Вместе с усложнением биологических систем появилась и избирательная чувствительность тканей к колебаниям определённой частоты – элементы адресной передачи информации. Не исключено, что существуют разные способы «чтения» волновых посланий, но, несомненно, самый остроумный из них – это резонанс.

Резонанс (лат. – «откликаюсь») – явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы. При помощиявления резонанса можно выделить и (или) усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонанс – явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вынужденной силы, колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой силы.

Поскольку колебания – это неотъемлемое свойство материи, представляется очевидным существование спектра таких колебаний, при воздействии которых система или отдельные её звенья «откликаются» на это воздействие возбуждением. Нет никаких сомнений в том, что биологические объекты подчинены тем же закономерностям поведения динамических систем, что и объекты неживой природы11,12,13. На практике с реакцией тканей организма в ответ на действие внешних колебаний сталкивается каждый врач, получая, например, результаты исследования методом магнитно-резонансной томографии. Структуры головного мозга, помещенные в высокочастотное магнитное поле, подчиняются внешним колебаниям. Однако частота колебаний, которая возникает в тканях под действием навязанного ритма, оказывается различной для разных тканей в зависимости от особенностей их строения и метаболизма. Пример с использованием в медицинской практике магнитно-резонансной томографии лишь подтверждает существование явления парамагнитного возбуждения биологических структур, которое возникает в ответ на воздействие переменного магнитного поля. Однако воздействие мощного магнитного поля нельзя назвать физиологическим. Кроме того, ответ тканей на воздействие этого поля нельзя, строго говоря, назвать резонансным (Рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Очень сильное и очень слабое волновое воздействие

На очень сильное воздействие отвечают все структуры, находящиеся в зоне влияния источника (А). На воздействие слабое или очень слабое (В), отвечают только те элементы системы, которые «настроены» на воздействующую частоту.

В этом и состоит главное преимущество резонансной биодинамики, как канала управления:

очень слабый стимул может вызвать адресное возбуждение биологических структур, характер которого определяется их собственными свойствами.

Резонансный ответ живой клетки на волновое воздействие, как показали исследования последних лет, связан не с монотонными колебаниями определённой частоты, а с многочастотным кодом7,12. Такой код может содержать несколько частот, которые группируются в пачки. Для живых организмов характерно явление многочастотного параллельного резонансного захвата – феномена восприятия клеткой биологического кода. Пороги таких многочастотных кодированных воздействий на изолированную клетку в эксперименте оказались на порядок ниже, чем простых одночастотных7,11. Чрезвычайно высокая чувствительность тканей к сигналам крайне малой мощности, вероятно, является приобретением эволюции. Подобное усложнение волнового механизма управления не представляется излишним. Таким путём достигнуто увеличение устойчивости и надёжности системы от случайного воздействия. Кодирование, кроме защиты, обеспечило увеличение избирательности и чувствительности системы. Более того, резонансная биодинамика обеспечивает феномен инверсии ответа: мощный стимул не вызывает возбуждения элементов системы, но сверхмалый сигнал может активизировать адекватную физиологическую реакцию. Развитие и совершенствование подобного способа управления вполне объяснимо с точки зрения эволюции – открытая биологическая система подвержена мощным внешним воздействиям, большинство из которых способно разрушить биологический объект или нарушить его функции. В этих условиях резонансные ответы на крайне малые кодированные сигналы представляются идеальным защищённым каналом управления. Не исключено, что малая энергия слабых колебаний поддерживается за счёт шума – беспорядочного множества колебаний различной частоты и амплитуды14.

Стохастический резонанс – усиление периодического сигнала под действием шума – универсальное свойство нелинейных систем, находящихся под одновременным воздействием хаотического и слабого периодического воздействия.

Установлено, что явления стохастического резонанса присущи функциям головного мозга15. Резонансные механизмы принимают участие в таких когнитивных функциях как: познание, узнавание, память. Отчасти именно это обстоятельство и объясняет безуспешность попыток обнаружить биохимический или структурный компонент памяти и мышления. Очевидно, что наряду с нейрогуморальными путями управления, резонансная биодинамика составляет неотъемлемую часть формирования адаптивных ответов со стороны всех органов и структур, в том числе и системы кровообращения. Работа водителей ритмов, высокая и избирательная чувствительность сердца и сосудов к крайне слабым волновым воздействиям – свидетельствуют об участии резонансных механизмов в регуляции кровообращения.

Несомненным преимуществом волновых резонансных каналов связи и управления можно считать возможность функционирования без участия специализированных структур (рецепторов), обеспечивающих восприятие сигналов. Клетка принимает частотные коды «всем телом», сохранив эту способность с периода зарождения жизни. Существуют и другие несомненные преимущества резонансных волновых каналов управления. Вот лишь некоторые из них:

• Отсутствие специальных проводящих тканей, подобных нервным проводникам.

• Отсутствие биохимических медиаторов для передачи сигнала.

• Высокая скорость передачи информации.

• Отсутствие физических препятствий и других помех для передачи волновых сигналов.

Можно учесть и другие, уже перечисленные преимущества, такие как: избирательность, точность, возможность передачи информации с крайне малыми затратами энергии или без затрат энергии вовсе. Это, последнее положение, лишь на первый взгляд представляется фантастическим. Если движение – это свойство матери, в том числе биологических структур, то для возникновения резонансных ответов нет необходимости в создании нового движения. Для резонансного ответа необходимо лишь совпадение движения по частоте, вектору, амплитуде и другим физическим параметрам.