Прошло более полувека со времени выхода книги выдающегося американского математика Н. Винера «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине» (1948) [4], а термин «кибернетика», казавшийся вначале очередной сенсацией, вскоре окреп и обозначил обширную и влиятельную отрасль научно-технического прогресса. Однако дело не в новом термине, взятом из греческого языка («кибернетес» — кормчий), не в том, что плодотворной областью оказалась «ничья территория» между различными сложившимися науками, а в том, что найденный общий механизм управления не только позволил объединить управление в машине и организме, но и фактически обосновал закономерности живой природы.

Именно переход в биологии к изучению закономерностей живой материи вызвал к жизни такие понятия, как цель, информация и обратная связь. С этой точки зрения необходимо напомнить, что предыстория кибернетики началась задолго до появления этого термина. Математическое описание обратных связей в биологических сообществах появилось еще в 1933 г. В 1935 г. П.К. Анохин сформулировал принцип обратных связей на вполне современном уровне, показав его роль в поведении животных [1], что позволяет считать автора создателем всего последующего здания биологической кибернетики.

Основные особенности, отличающие биологический уровень организации материи от уровня неживой природы, обусловлены процессами сбора, передачи, обработки и анализа информации. При этом реализуется устойчивость, стремление к сохранению гомеостаза, что порождает гигантскую систему обратных связей [8].

В свое время К. Шеннон писал: «...сейчас теория информации, как модный опьяняющий напиток, кружит головы всем вокруг» [24]. В последующем выяснилось, что информация имеется там, где есть управление, а где нет управления, нет и информации. Информация передается путем отклонения от предсказуемости, т. е. отклонением от того, что уже известно. Процесс переработки информации характерен для всех живых существ, он требует определенных энергетических затрат и имеет свои ограничения. Так, известно, что при устном счете передается 24 бита в секунду, при игре на фортепиано — 22.

Нас интересовала физиологическая «плата» за переработку информации. С этой целью вместе с сотрудниками (А.В. Фролов, Т.А. Нечесова, С.Г. Суджаева и др.) нами была разработана информационная проба, получившая широкое применение. В ней во время компьютерной игры определялась динамика артериального давления (АД). Этот метод оправдал себя при распознавании артериальной гипертонии (АГ), вазоспастической стенокардии, нейроциркуляторной дистонии, при объективной оценке трудоспособности.

Не останавливаясь на теоретических и философских аспектах кибернетики, чему посвящена необъятная литература, подчеркнем, что управление возможно в тех системах, где имеется цель, т.е. там, где функционирует целенаправленное регулирование. Отсюда логично перейти к проблеме оптимизации управляющих воздействий применительно к сфере кардиологических исследований.

Если термин «кибернетика» постепенно уходит в прошлое, то термин «оптимизация» теперь постоянно используется в научной и популярной литературе. В самом деле, широко употребляются такие понятия, как оптимальное АД, оптимальное значение биохимических параметров, оптимальное действие тех или иных лекарственных средств. Слово «оптимум» (от лат. «наилучший») отражает совокупность наиболее благоприятных условий. Древние греки утверждали, что природа (божественный разум) выполняет свои задачи именно таким путем, наилучшим из всех возможных [14]. Это же подтверждали выдающиеся мыслители прошлого. Так, Г.В. Лейбниц писал: «Мудрому не стоит тратить силы сверх надобности. Устройство природы — максимум добра и минимум действия». Можно привести высказывание П. Мопертюи: «Природа при осуществлении своих действий идет всегда наиболее простыми путями». Э. Шредингер заметил, что процессы, протекающие в живой материи, удивительно экономичны [25]. Соблюдая требования древних греков, мы должны принять положение о том, что поиск оптимальности сводится к выбору наилучшего из конкурирующих решений. Без соблюдения этого условия нельзя утверждать, что найден оптимум. С данных позиций можно рассмотреть, как решаются важнейшие проблемы кардиологии, такие как профилактика, диагностика, лечение.

Научной платформой для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний является концепция факторов риска. Особенно важны так называемые модифицируемые факторы, на которые возможно целенаправленное воздействие [9]. Перечень этих факторов давно известен: высокое АД, избыточная масса тела, низкая физическая активность, высокий уровень холестерина в крови, курение и др. Но знаем ли мы, каков должен быть оптимальный уровень этих факторов?

Современные данные говорят о том, что взаимосвязь уровня названных факторов и смертности от ИБС имеет U-образную или J-образную форму. Это прослеживается при изучении массы тела. Оказывается, при чрезмерном ее снижении может развиться сердечная кахексия [6]. При определении влияния на здоровье этанола выясняется, что умеренное его употребление, в отличие от полного воздержания или обильных возлияний способствует снижению смертности от сердечно-сосудистых заболеваний [9]. Что касается влияния на здоровье физической активности, то умеренные регулярные физические упражнения, безусловно, полезны, а при форсированных предельных нагрузках нередки осложнения [30]. Причем, как выяснилось недавно, в результате значительных физических нагрузок нарушается обмен липидов [3]. При изучении оптимального уровня АД вырисовывается параболическая зависимость. Если снижение повышенного АД приводит к снижению смертности от инсультов и инфарктов миокарда, то при диастолическом АД ниже 85 мм рт. ст. показатели смертности вновь начинают увеличиваться [12].

При снижении уровня в крови такого широко известного метаболического фактора риска, как общий холестерин, что теперь осуществляется с помощью липидснижающих средств (статинов), может иметь место патология. Недавно появились сообщения психиатров о достоверном увеличении числа самоубийств у лиц со сниженным уровнем холестерина в крови [26, 33, 34, 38]. Разумеется, это ни в коей мере не может ограничить высокоэффективное применение липидснижающих средств (статинов), которые являются крупнейшим достижением фармакологии XX века .

Изучается оптимальный уровень гомоцистеина. Сравнительно недавно обнаружено, что эта серосодержащая аминокислота является независимым и сильным фактором риска сердечно-сосудистых заболеваний и их осложнений. Ее уровень увеличивается при курении, низкой физической активности, АГ, даже при чрезмерном употреблении кофе. Мы имели возможность убедиться в этом после комплекса проведенных исследований [19].

Единственный фактор риска, при котором не выявлено параболической зависимости, — это курение. Если все вышеупомянутые факторы сопровождали человечество в процессе его эволюции (даже кроманьонцы употребляли этанол в виде сока перезревших фруктов), то курение с опасной быстротой вписалось в социальную жизнь и быт современного человека, генетически не приспособленного к этому фактору.

Располагая такими сведениями, необходимо найти безотлагательное решение двух основных задач профилактики. Первая — определить оптимальность (т.е. минимальный риск) для каждого фактора риска применительно к популяции. Именно в этом заключается стратегия современной профилактики, требующая конкретных решений, а не голословных призывов. Вторая — определить индивидуальный оптимум этих факторов. У каждого индивидуума можно найти угрожающие ему факторы риска. Мы предлагаем назвать их «факторы-мишени» по аналогии с органами-мишенями, которые в клинической диагностике обозначают ахиллесову пяту конкретного пациента, страдающего АГ. Вторую задачу можно назвать тактикой профилактики.

Таким образом, уже сегодня может быть заложен фундамент целенаправленной профилактики [16]. Конкретные шаги к оптимизации, т. е. поиски наилучших значений этих факторов риска, вероятно, будут сделаны в ближайшем будущем.

Необъятная сфера кардиологической диагностики постепенно выкристаллизовывается в конкретные понятия, если их трактовать с позиций информации, обратной связи и теории регулирования.

Трудно представить заболевания, более созвучные современному образу жизни, чем АГ и атеросклероз. АГ считается одним из основных по частоте факторов риска смерти в мире, причем распространенность ее увеличивается с возрастом. В России у лиц старших возрастных групп частота выявления гипертонии превышает 80% [11]. В настоящее время распространенность АГ столь велика, что появляются высказывания о том, что, может быть, это проявление современного образа жизни.

Распознаванию АГ и атеросклероза посвящена огромная литература, а определение АД и уровня холестерина в крови является обязательным в кардиологической диагностике. В то же время великий отечественный клиницист С.П. Боткин задолго до зарождения кибернетики высказал мудрую мысль: «... Способность к регуляции сердечной деятельности, так тонко развитая у здоровых, у сердечных больных нарушается: ее, так сказать, не хватает, и притом у различных субъектов в различной степени» [2]. К сожалению, это пророчество в пока не заинтересовало современных исследователей, хотя теория регуляции заняла свое почетное место.

В самом деле, изучая уровень общего холестерина в крови, мы видим лишь вершину айсберга, за которой прячется неведомый нам массив скрытых регуляторных нарушений. Назначая лечение с учетом лишь поверхностных показателей, мы игнорируем основной скрытый механизм нарушений метаболизма и даже пока не пытаемся в него проникнуть.

Аналогично строятся диагностика и лечение АГ: врач ориентируется лишь на высоту ртутного столба. Кстати, в Международной классификации АГ (2001) приведены показатели, характеризующие нормальные и оптимальные значения АД. Однако эти термины введены чисто умозрительно [23]. Вряд ли кто-либо обоснованно ответит на вопрос, что же лучше иметь: нормальное или оптимальное давление крови? Отмечая 100-летие замечательно простого метода измерения АД по Н. С. Короткову, мы должны признать, что по показателю давления в плечевой артерии нельзя понять состояние органов-мишеней, поражение которых, как дамоклов меч, угрожает жизни больного (нарушение мозгового, коронарного, почечного кровообращения), поскольку невозможно решить одно уравнение с тремя неизвестными. Решение всех этих задач принадлежит будущему.

С позиций теории регулирования нельзя не упомянуть о так называемой ауторегуляции. Это великолепный подарок природы, призванный защищать наиболее важные и уязвимые сосудистые зоны органов-мишеней [15, 23]. Именно данный механизм сохраняет функционирование регионарного кровообращения, несмотря на колебания системного АД, определяемого, например, в плечевой артерии. К сожалению, на фоне атеросклеротического поражения сосудов происходит утрата этого защитного механизма и колебания системного кровяного давления обрушиваются на важнейшие сосудистые зоны организма, угрожая жизни.

Живая природа — это мир случайных процессов и нелинейных закономерностей, одна из сложнейших глав современного естествознания. Нелинейность регуляторных систем в живом организме можно проследить, наблюдая за процессом нагрузочного тестирования, который является обязательным элементом современной диагностики, так как позволяет определить границы выносливости и резервы адаптации. Всем известно, что для распознавания болезней сердца и для оценки резервных возможностей широко применяются такие диагностические нагрузочные методы, как велоэргометрия, тредмил-тест и др. Их используют для оценки трудоспособности, уточнения показаний к операции, в практике спортивной медицины. При этом пациент вращает педали по жестко определенной схеме, постепенно увеличивая нагрузку. Однако в жизни подобных работ и нагрузок нет. В условиях труда и быта фигурируют случайно меняющиеся (стохастические) нагрузки, что важно учитывать, ибо мир стохастичен [8], поэтому были предложены диагностические пробы в виде стохастических (случайно меняющихся) нагрузок, показавшие новые диагностические возможности [22].

Говоря о диагностике, мы не может не коснуться проблемы сердечной недостаточности, которая является финишной прямой деятельности сердца и человеческой жизни. Как же определить это состояние? Виднейшие исследователи обозначали его как «неадекватная работа сердца», как «неспособность прокачивать кровь» и т. д., признавая при этом, что контуры диагноза загадочно размыты [28, 37]. Описательная характеристика допускает значительные разночтения. Диагнозы даже у опытных экспертов в 40—47% случаев отличаются. Нам кажется, что распознавание сердечной недостаточности должно опираться на точные количественные критерии.

С этой целью, изучая вместе с сотрудниками динамику числа сердечных сокращений, газообмена и других показателей в процессе выполнения нагрузки, мы выявили, что, начиная с определенного уровня, кривые нагрузки и реакции организма расходятся. Момент декорреляции свидетельствует о наступлении нелинейности, об исчерпании резервов организма. Мы предложили эту величину нагрузки, превышение которой ведет к неадекватным сдвигам, расценивать как количественный критерий наступления сердечной недостаточности [21].

Новая глава оценки нелинейных изменений в кардиологии открылась в последние десятилетия в связи с изучением коронарной патологии и процессов адаптации. Речь идет о так называемых новых ишемических синдромах. В отличие от прежних представлений, подразделяющих здоровый, ишемический и некротизированный миокард, были выявлены неустойчивые и обратимые метаболические этапы патологии, получившие название «оглушение», «гибернация» и, наконец, «прекондиционирование» (preconditioning). Нам представляется чрезвычайно важным сконцентрировать внимание клиницистов и физиологов именно на изучении прекондиционирования. Этот термин, который ранее переводился нами как «предпосылка», «предлечение», теперь трактуется как «адаптация к прерывистой ишемии миокарда» [18]. Это своеобразный механизм природой зарезервированной самопомощи, ибо после кратковременных прерывистых эпизодов ишемии существенно повышается устойчивость к ней миокарда, уменьшаются зона некроза, аритмии, шоковые реакции, предупреждаются серьезные, в том числе фатальные, осложнения [31].

Более 200 лет назад Геберден, впервые описавший клинику стенокардии, указал на феномен «расхаживания», когда приступ стенокардии преодолевался при продолжении ходьбы. Положительный эффект подтвердился при анализе многочисленных случаев инфаркта миокарда с предынфарктными предвестниками, когда предшествующая стенокардия как бы облегчала дальнейшее течение инфаркта [18]. Невольно возникает стремление целенаправленно использовать этот механизм самопомощи. Некоторые кардиохирурги в процессе операции аортокоронарного шунтирования кратковременно пережимали венечную артерию, стремясь вызвать феномен прекондиционирования. Этот способ, как и «расхаживание», достигает 7-кратного позитивного эффекта, но не на грани фола, а на грани смерти, к которой могут привести нелинейные изменения в миокарде.

С этим же феноменом мы столкнулись много лет назад в процессе диагностического тестирования. Широко известен предложенный В.И. Метелицей и Р.Г. Огановым тест — парная велоэргометрическая проба, которая позволяет определить эффект тех или иных препаратов [10]. Пациент осуществляет первичную нагрузочную пробу, затем принимает лечебный препарат и повторяет пробу, результаты которой сравнивают с результатами первой нагрузки. Мы с сотрудниками предложили несколько иной вариант парной диагностической пробы, вообще исключивший использование лекарственных препаратов. Повторная нагрузка через 30—180 мин после первой давала существенно новую информацию, объяснить которую можно было только феноменом прекондиционирования [7, 20]. В то время, когда проводились наши исследования, еще не был известен этот феномен, и мы объяснили описанный механизм как «второе дыхание».

Новые ишемические синдромы неожиданно оказались востребованными и проявили свою актуальность не только в сфере клинической кардиологии, но и в спорте. К сожалению, еще существует определенный водораздел между «диагностикой здоровья», спортивной и клинической кардиологией, что недопустимо с позиции континуума, когда выясняется взаимопереход и взаимосвязь этих направлений. Достаточно ознакомиться с таким понятием, как «перетренированность», с которой сталкиваются исследователи и тренеры в спорте высших достижений. Современные данные позволяют распознавать это состояние только ретроспективно [29], не учитывая патофизиологический механизм, например по снижению спортивных результатов, по утомляемости в течение нескольких месяцев. Между тем метаболические сдвиги говорят о том, что в основе перетренированности лежит феномен «оглушения» миокарда, и служат сигналом к тому, чтобы начать целенаправленную метаболическую терапию этого состояния.

Еще важнее использование в спортивной кардиологии феномена прекондиционирования (адаптации к прерывистой ишемии). Овладение этим феноменом позволило бы получить, как мы говорим, «бездопинговый допинг», т. е. существенно расширить и использовать скрытые адаптационные возможности без участия допинговых препаратов. Эти замыслы относятся к завтрашнему дню, хотя задел имеется уже сегодня. Поставленная задача может быть охарактеризована как необходимость управления ходом адаптационных процессов в миокарде. Однако, чтобы ими управлять, надо научиться измерять те параметры, которые послужат критерием оптимальности. Именно над этим мы работаем в настоящее время.

Понятие «критерий оптимальности» пока еще туманно вырисовывается в клинической кардиологии, что затрудняет проведение целенаправленной коррекции и эффективного оптимального лечения. Мы не будем перечислять необъятный арсенал лечебных воздействий в кардиологической практике, но отметим, что строить медикаментозное и другое лечение целесообразно так, чтобы сохранить имеющиеся в организме природные защитные механизмы. Мы имеем в виду механизм ауторегуляции и такой упоминавшийся выше вид самопомощи, как адаптация к прерывистой ишемии. Не случайно R. Kloner писал: «Процесс адаптации — неотъемлемая принадлежность всего живого, он столь же многообразен, как и сама жизнь» [31].

К сожалению, наряду с несомненными достижениями современной фармакологии, как из ящика Пандоры, посыпались факты, говорящие о нарушениях этих спасительных механизмов. Так, ауторегуляция мозгового кровообращения блокируется приемом апрессина [36], а исключительно важная ауторегуляция венечного кровообращения выключается нитратами, которые в прошлом году отметили 125-летний юбилей применения в кардиологии [27]. Феномен прекондиционирования оказался еще более «ранимым». Широко известные препараты, доказавшие свою эффективность, могут «выключать» адаптацию, что, по мнению экспертов, следует расценивать как пустой триумф. Выдающийся кардиофармаколог L. Opie в конце 2003 г. привел данные, говорящие о том, что препараты таких широко известных групп антиангинальных средств, как нитраты и β-блокаторы, выключают механизм адаптации [35]. Однако проишемические средства изопротеренол, норадреналин вызывают и имитируют феномен адаптации. Эти открытия ставят совершенно новые задачи в фармакотерапии, поскольку требуют создания средств, которые сохраняли бы природные защитные механизмы. Один из видных исследователей феномена прекондиционирования D. Yellon в свое время писал: «...Миокард пытается что-то сказать нам, и теперь наша задача услышать его и удовлетворить его запросы к нашей пользе!» [39].

Представляется интересным проследить, как идеология кибернетики, начиная от работ Н. Винера и П.К. Анохина, подошла к трудам Нобелевского лауреата, почетного члена НАН Беларуси И.Р. Пригожина. Как было сказано выше, спасительный механизм адаптации проявляется на трудноуловимой грани катастрофического разрушения. В своей книге «Порядок из хаоса» И.Р. Пригожин утверждает, что это разделение эффекта («бифуркация») является важным этапом в функционировании живых организмов и нелинейных систем [13]. Работы завтрашнего дня должны моделировать динамику этих нелинейных систем для того, чтобы прогнозировать и управлять ими, не боясь катастрофического разрушения. Этим занимаются сейчас коллективы математиков в США и экспериментаторы в других странах, в том числе в Республике Беларусь.

В заключение можно привести высказывание основоположника кибернетики: «Попытка построить островок организованности перед лицом преобладающей тенденции природы к беспорядочности — это вызов богам и вместе с тем вызванная же ими железная необходимость. В этом источник трагедии, но и славы тоже!» [4].

2.      Боткин С.П. Курс клиники внутренних болезней. Т. 1. — М.: Медгиз, 1950.

3.      Бубнова М.Г., Аронов Д.М., Перова Н.В. // Кардиология. — 2003. — № 3. — С. 43—49.

4.      Винер Н. Кибернетика, или управление и связь в животном и машине. — М.: Сов. радио, 1968.

5.      Винер Н. Я — математик. — М.: Наука, 1967.

6.      Гундаров И. А., Сухомлинова А. Б., Пономарева А. М. и др. // Кардиология. — 2003. — № 2. — С. 13—16.

7.      Ковальчук Ю.А., Русецкая В.Г., Сидоренко Г.И. // Кардиология. — 1987. — № 4. — С. 40—43.

8.      Моисеев Н.Н. // Химия и жизнь. — 1981. — № 7. — С. 23—27.

9.      Оганов Р. Г., Масленникова Г. Я., Шальнова С. А., Деев А. Д. // Междунар. мед. журнал. — 2003. — № 1. — С. 16—21.

10.     Оганов Р.Г., Метелица В.И. и др. Применение нагрузочных тестов при назначении антиангинальных препаратов и контроле за их эффективностью: Метод. рекомендации. — М., 1985.

11.     Остроумова О. Д., Ватутина А. М., Зыкова А. А. // Рус. мед. журнал. — 2003. — № 11 (21). — С. 3—6.

12.     Преображенский Д.В., Сидоренко Б.А., Маренич А.В. и др. // Кардиология. — 2003. — № 12. — С. 91—103.

13.     Пригожин И.Р., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. — М.: УРСС, 2002.

14.     Розен В. Принцип оптимальности в биологии. — М.: Мир, 1969.

15.     Сидоренко Г.И. // Кардиология. — 2001. — № 5. — С. 82—85.

16.     Сидоренко Г.И. // Кардиология СНГ. — 2003. — № 1 (1). — С. 10—103.

17.     Сидоренко Г.И. // Кардиология. — 2003. — № 3. — С. 90—92.

18.     Сидоренко Г.И., Гурин А.В. // Кардиология. — 1974. — № 10. — С. 10— 16.

19.     Сидоренко Г.И., Моисеенко А.Г., Колядко М.Г., Золотухина С. Ф. // Кардиология. — 2001. — № 1. — С. 6—10.

20.     Сидоренко Г.И., Русецкая В.Г., Ковальчук Ю.А. Способ определения динамики восстановления физической работо-способности больных инфарктом миокарда. А. с. № 1362444 СССР // Бюлл. изобретений и открытий. — 1987. — № 48.

21.     Сидоренко Г.И., Фролов А.В. // Кардиология. — 2002. — № 12. — P. 13—17.

22.     Сидоренко Г.И., Фролов А.В., Котова О.В., Станкевич В.И. // Кардиология. — 2004. — № 1. — С. 14—20.

23.     Ткаченко Б.И., Левтов В.А. // Физиология кровообращения: физиология сосудистой системы / Под ред. Б.И. Ткаченко. — Л.: Наука, 1984.

24.     Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике. — М.: Иностр. литература, 1963.

25.     Шредингер Э. Что такое жизнь с точки зрения физики? — М., 1947.

26.     Atmaca M., Kulodlu N., Tezcan E. et al. // Actа Psychiatr. Scand. — 2003. — N 108 (3). — P. 208—214.

27.     Braunwald E., Sobel B.E. // Heart disease. — Philadelphia: Saunders comp., 1988. — P.1191—1221.

28.     Coronel R., de Groot I.R., van Liedrout A. // Cardiovasc. Res. — 2001. — N 50. — P. 419—422.

29.     Hawley С. J., Schoene R. В. // Physician and Sportsmed. — 2003. — N 31 (6).

30.     Kala P., Romo M., Stiltanen P. et al. // Adv. Cardiol. — 1978. — N 25. — P. 27—34.

31.     Kloner R. // Dialog. Cardiovasc. Med. — 1970. — N 2 (4). — P. 199—204.

32.     Kostizin W. A. Biologie mathеmatique. — Paris, 1937.

33.     Lee Н.J., Kim L.К. // Acta Psychiatr. Scand. — 2003. — N 108 (3). — P. 215—221.

34.     Lester D. // Suicide life threat behaviour. — 2002. — N 32 (3). — P. 333—346.

35.     Opie L. H. // Eur. Heart J. — 2003. — N 24. — P. 1854—1856.

36.     Paulsen D. B. In the ABS of antihypertensive therapy. — New York: Raven Press, 1994.

37.     Poole-Wilson P., Butter N. P. // Amer. J. Cardiol. — 1988. —N 62. — P. 31A—34A.