6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Единая_системная_теория_старения_В_И_Донцов

1.4. Особенности системного подхода как современного универсального научного метода анализа проблемы

1.4.1. Сущность и методы системного анализа

Главные теоретические источники и методы, используемые системным подходом, следующие: теория вероятности; теория информации; динамика иерархических систем; теория систем; теории самоорганизации; теория многомерных пространств состояний; нелинейная динамика; хаос и странные аттракторы, термодинамика, открытые системы, порождение информации из хаоса; теории надежности и теория катастроф; теории симметрии и асимметрии и др.

Системный подход использует наиболее часто следующие методы анализа: компьютерную имитацию; математические и компьютерные модели; линейное и динамическое программирование; вербальные (логические и др.) модели; социальное экспериментирование; анализ эмпирических данных; исследование операций; статистический анализ; экспертные оценки, деловые игры и др.

В качестве общей схемы в системном анализе проблем используется следующая методологическая схема стадий его проведения, из которых наибольшее значение придают третьей и четвертой стадиям,

анаиболее важно само осознание наличия проблемы:

1)Осознание наличия проблемы и сбор информации о ней.

2)Фиксация проблемной ситуации в виде описания.

3)Выработка основных определений.

4)Создание и тестирование концептуальных моделей.

5)Сопоставление результатов моделирования с реальностью.

6)Определение комплекса желательных изменений объекта.

7)Действия по практическому осуществлению этих изменений.

При этом стадии системного анализа в соответствии с самой его сущностью рассматриваются не как последовательные временные этапы его осуществления, а как логические моменты, различные существенные взгляды на предмет исследования в целом.

Уже одно перечисление характерных черт современного научного метода – системного анализа, приведенных ниже, показывает

21

огромные потенциальные возможности этого нового, цельного взгляда на мир:

–это не отдельная дисциплина, как, скажем, физика или биология, а общий методологический подход,

–единство целого находится в основе рассмотрения,

–учет реальности всеобщих взаимосвязей,

–части целого – не обособленные сущности, а единицы членения принципиально иного типа (сущности-во-взаимосвязи),

–рассмотрение вещественной структуры заменяется рассмотрением сущностных взаимоотношений структурных частей,

–рассмотрение слабо структурированных систем (например, метаболизм для живых организмов),

–от анализа равновесных состояний к анализу неравновесных, необратимых состояний (сверх)сложных систем,

–вне эволюции нет сущности, смысла и структуры объекта,

–иерархия рассмотрения реально отражает разноуровневую реальную структуру объекта,

–сущность явления рассматривается как идеальный закон, определяющий его появление, функционирование и эволюцию в иерархии взаимосвязей целого.

Все это позволяет провести общий анализ проблемы, выяснить в общем виде причины и главные механизмы явления, а также показать возмозные направления развития системы, возможные типы влияний на нее и конечную эффективность таких влияний.

Системный анализ позволяет вместо рассмотрения конкретных, частных явлений и материальной структуры системы провести анализ ее законов, общих принципов, показать эволюцию системы, ее иерархическую структуру, взаимосвязь составляющих элементов и причины и направления ее развития.

Системный анализ в настоящее время является наиболее современным, мощным и универсальным методом анализа самых различных проблем и идеально соответствует современным требованиям геронтологии, в которой многолетнее засилье частных представлений завело в тупик ее общее развитие.

22

1.4.2. Использование системного подхода для анализа феномена старения

Уже короткий просмотр требований системного анализа для феномена старения позволяет видеть ряд принципиально важных моментов для анализа проблемы.

Принцип единства целого требует поставить в основу рассмотрения некую целостную самодостаточную систему [Белоусов, 2001; Бутенко, 2013; Гудкова, 2010]. Это означает, что в полной мере рассмотрение старения возможно только для уровня целостного организма. Действительно, на уровне популяций само понятие старения расплывается, как и на уровне клеток и молекул, когда можно получать самые различные культуральные феномены и трактовать их самым произвольным образом. Важность принципа целостности, единства организма как системы, хорошо видна также на примере первого опыта трансплантации сердца: уже через пару лет пересаженное молодое сердце мало чем отличалось от старого: старение направлялось целостным организмом, а молодая часть не смогла сохранить свою молодость в старом организме. То же самое касается переноса стволовых клеток молодых в старый организм и наоборот: старые клетки сохраняют свои потенции и могут проявлять их в молодом организме, тогда как молодые клетки снижают свои способ-

ности в старом организме [Albright., Makinodan,1976; Gorskaya et al., 2011] – роль микроокружения и внешних влияний на состяние клеток.

Учет реальности всеобщих взаимосвязей является тем более важным, что старение представляет собой длительно развивающийся процесс. При этом небольшие изменения и «побочные» для основного рассмотрения реакции оказываются определяющими. Так, кроме направляемых ферментами реакций, изучаемых в биохимии, реально идут все возможные физико-химические процессы в биологических системах, что и составляет основу процессов старения в виде «загрязнения» побочными метаболитами. Аналогично, всеобщность взаимосвязей означает реальное огромное число влияний на реально существующую систему и определяет ее принципиальную уязвимость: смертность конкретной системы не может быть равна нулю и даже «вечно юный» организм не будет бессмертным – стохастический механизм смертности. То же в приложении к конкретным внутренним структурам открывает стохастический механизм старения систем.

Представление о том, что части целого – не обособленные сущности, а единицы членения принципиально иного типа (сущности-во-

23

взаимосвязи), позволяет нам применять методы анализа на абстрактном уровне и рассмотрение вещественной структуры заменять рассмотрением сущностных взаимоотношений структурных частей, что касается и слабо структурированных систем (например, метаболизма для живых организмов).

Важнейшее положение о переходе от анализа равновесных состо-

яний к анализу неравновесных, необратимых состояний (сверх)сло-

жных систем позволяет нам понять принципиальную однонаправленность феномена старения, искать наличие в нем принципиально необратимых феноменов, определяющих движение лишь в одном направлении.

Положение системного анализа о том, что вне эволюции нет сущности, смысла и структуры объекта, требует рассматривать весь период онтогенеза как единое целое, а не старение как оторванный от развития всего организма существующий сам по себе процесс, требует искать связь старения с процессами роста и развития организма. Кроме того, эволюция живого дает наглядный пример эволюции форм старения и возможностей влияния на него, а также зависимость таких форм и влияний от конкретной структуры живой системы того или иного уровня сложности.

Принцип иерархии рассмотрения реально отражает разноуровневую реальную структуру объекта, наличие отдельных органов и систем с особой структурой и функцией, что определяет свои частные механизмы старения для молекул, клеток, органов, систем организма и целостного организма с его общими регуляторными системами.

Наконец, важно представление о сущности явления, которая рассматривается как идеальный закон, определяющий появление явления, его функционирование и эволюцию в иерархии взаимосвязей целого. Это представление дает возможность уйти от рассмотрения множества конкретных механизмов старения к его причине, как идеальному принципу и сущности старения, а также понять как общий принцип реализуется конкретными механизмами. Это является одним из камней преткновения в современной геронтологии, в которой множество открытых механизмов старения выдается за причину, что породило уже сотни «теорий» старения.

Точкой преткновения остается вопрос о причине и сущности феномена старения, также решаемый системным анализом.

24

1.4.3. Общая методология о причине явлений

Когда говорят о единой естественной теории старения, то достаточно ясно, что она должна отвечать на ряд центральных вопросов:

–время появления старения в живой природе;

–является ли старение общим законом природы или частным механизмом существования отдельных форм живого;

–какова сущность и фундаментальная, общая причина старения;

–каковы общие законы и частные типы и механизмы проявления старения;

–каковы принципиальные особенности старения человека;

–каковы общие перспективы и пути преодоления старения как явления природы;

–каковы конкретные подходы к воздействию на главные типы и механизмы старения;

–значимость старения в целом, генеральный путь его преодоления и особенности осуществления этой задачи у человека.

Одним из центральных вопросов при рассмотрении старения как глобального явления является вопрос о первичной причине и глубинной, фундаментальной сущности старения.

В отношении общей методологии рассмотрения вопроса следует сказать, что она была известна еще в глубокой древности – в наиболее законченном виде ее развил еще Платон. Ведущий современный философ-методолог А.Ф.Лосев наиболее важные для нас положения формулирует так: «Текущий опыт дает нам представление только о текучих и разбросанных телах и событиях, в которых не видно ни начала, ни конца и смысл которых остается размытым ввиду своей текучести, очень часто непонятным и слепым…А так как научное понимание вещи требует окончательного раскрытия ее смысла, то отсюда и возникает учение об идеях как о предельно разработанных общностях". Полноценный научный анализ характеризуется так: «Понимать и исправлять части необходимо через целое... Идея – предельная общность, имеет структуру и содержательно наполнена, соответственно имеет свою специфическую (собственную)...уже чисто идеальную предметность и действительность ... эта предельная общность проявляет себя в своих частностях смысловым образом, никогда не переходя за свои пределы...Сущность (чего либо) трактуется как принцип структуры...".

Таким образом, ясно, что сущность, причина старения может быть выражено только на языке абстракции высокого уровня как

25

объективная закономерность жизни, бытия, как принцип, но вовсе не как процесс, тем более не как конкретный специальный механизм в организме. Сведение принципов к механизмам – главная методологическая ошибка в естественных науках, в т.ч. в геронтологии.

Достаточно ясно, что при определении термина «старение» необходимым и достаточным оказывается определение принципа старения как явления, что известно и понятно уже давно: старение – это сниже-

ние жизнеспособности с возрастом, или повышение вероятности смерти со временем, или, в более общем виде, можно сказать, что старение – это повышение степени хаоса на всех структурных уровнях организма, что и проявляется общим снижением сопротивляемости организма ко всем факторам и регистрируется как повышение вероятности смерти от всех причин с возрастом.

В определении раскрывается сама сущность феномена старения, выступающая как глобальная, фундаментальная причина старения, так как давно известна причина накопления хаоса (энтропии) в замкнутых системах: это закон природы, известный в частном виде как второй закон термодинамики. Сейчас толкование этого закона значительно расширилось и углубилось в связи с распространением его на информационные процессы. В биологии и математике наиболее интересными являются современные направления: теории самоорганизации, теории открытых систем, описывающие порождение информации, ее взаимоотношение с хаосом, роль энергии в данном процессе и т.д. Приложимость второго закона термодинамики к живым системам связана с тем, что они являются только частично открытыми системами: в любом современном сложном организме существуют не обновляющиеся внутри организма структуры – клетки, молекулы, органеллы, органы и пр.

Таким образом, фундаментальной причиной старения любых сложных систем является дискретность форм существования совре-

менных организмов на Земле – отграниченность от внешней среды, что ставит предел способности к внутренней эволюции организма с сохранением его качества как отдельной системы. В общем виде это известно как неизбежность накопления хаоса в любой частично открытой ограниченной от внешней среды системе со временем.

Самообновляемость живой системы внутри себя не является достаточным фактором противодействия старению в целом, так как противодействовать второму закону термодинамики можно только за счет внешних влияний на систему и эти влияния принципиально ведут к эволюции, а не к стабилизации любой системы со временем.

26

1.4.4. Иерархичность рассмотрения старения

Важнейшим подходом к анализу при системном рассмотрении является учет иерархичности структур реальных сложных систем. При этом системный анализ требует рассмотрения принципов, характерных для каждого иерархического уровня.

Такая иерархия рассмотрения при системном анализе отражает не вещественную структуру объекта, что изучают морфологические науки, а иерархию сущностных принципов, отражающих законы функционирования и связи внутри и между структурными уровнями рассматриваемого объекта, который выступает как сложная иерархическая динамическая система.

Следующая таблица дает представление об иерархичности старения с точки зрения системного подхода (Таблица 1).

Таблица 1. Иерархичность рассмотрения старения с точки зрения системного подхода

27

Три иерархических уровня описания старения принципиально идеальны и доступны только для теоретического анализа.

Последний уровень структурный и его изучение возможно только при наполнении биологическим содержанием. При таком рассмотрении видно, что первичная причина, как принцип, проявляется несколькими наиболее общими закономерностями – типами старения, присущими всем живым системам. Эти типы, в свою очередь, формируют ряд взаимосвязанных групп симптомов – синдромы старения, включающих уже конкретные проявления старения на уровне частных механизмов, реализующих старение в зависимости от конкретных условий.

Системность рассмотрения старения проявляется и в том, что в каждом конкретном проявлении, механизме старения можно увидеть все вышеупомянутые четыре уровня: отражение идеальной причины в конкретных условиях; отношение в большей мере к определенному типу старения; закономерную связь на уровне механизмов с другими симптомами (синдромы); и, наконец, собственно конкретное реальное проявление старения для изучаемого явления в конкретном случае для конкретной структуры. Естественно, что чем более конкретное и узкое явление мы изучаем, тем более конкретно, но и более узко, проявляется причина старения. Для всего организма старение в целом может быть достаточно полно охарактеризовано только с использованием всех четырех иерархических уровней его представления. Важным и традиционным является структурное рассмотрение организма или его отдельных элементов. Системный подход и здесь позволяет выявить затемняемые при обычном рассмотрении моменты.

Динамический взгляд на рассматриваемое явление указывает на то, что живые системы существуют лишь как поток, где сохраняется преемственность, но далеко не всегда вся реальная вещественная структура. Процессы в живой системе протекают на разных временных уровнях. Так, на уровне метаболизма, это (микро)секунды биохимических реакций в течение которых существуют конкретные молекулы; для клеток – это часы и сутки в течение которых происходит их деление (клеточный цикл); для целого организма – это годы, десятилетия и даже столетия.

Каждый уровень может иметь представительство на более высоком уровне некоторыми своими структурными элементами (не обновляющиеся гены – на уровне клетки, неделящиеся клетки – на суборганном уровне и т.п.), тогда эти элементы более низкого уровня становятся важны для старения более высокого уровня. Каждый

28

уровень обновляется и за счет более высокого уровня, что снижает абсолютную значимость низшего уровня для старения высшего (так, рост и деление клеток резко снижает важность старения или повреждений на уровне молекул). Каждый уровень качественно иной по структуре и принципам организации и функционирования. Все уровни составляют единое целое, его изменение в конечном счете только и важно как старение организма – это старение единого целого.

Таким образом, рассмотрение требований системного анализа для феномена старения позволяет видеть принципиально важные моменты анализа проблемы.

Наиболее важным является возможность решения ряда центральных проблем в геронтологии в общем виде, что позволяет определить общую причину старения систем и биологических систем в частности, главные механизмы проявления общей причины старения, а также пути проявления этих общих механизмов старения.

Можно выделить главные свойства биологической системы, которые ведут напрямик к ее старению, оценить пути влияния на старение организма и отдельных органов, систем, тканей и клеток, а также четко понять перспективы таких воздействий, их точки приложения и возможную эффективность, а также принципиальную ограниченность тех или иных воздействий, границы их применения и возможности повлять на старение всего организма в целом.

Применение системного анализа ставит геронтологию как науку о старении на четкий методологический базис, уводит ее от множества циркулирующих мифов, заменяющих в настоящее время в геронтологии общую картину старения и четкие научные взгляды на него.

Системный анализ в первую очередь позволяет перейти от бесконечного рассмотрения частных взглядов и механизмов старения к рассмотрению законов и принципов, действующих при старении живых систем, что как раз и определяет как принципиально возможные главные механизмы старения, так и принципиально возможные воздействия на него, а также конечные перспективы таких воздействий.

Таким образом, использование положений системного анализа позволяет многое понять в проблеме старения уже на уровне абстрактного анализа.

29

1.5. Сущностное моделирование – основа понимания феномена старения

Создание теоретических моделей изучаемого процесса – важнейший элемент познания, поэтому данному вопросу уделяется центральное внимание в любой современной области науки. Геронтология в этом отношении переживает кризис, связанный с тем, что старые принципы создания концептуальных моделей старения, сводившиеся по существу к абсолютизации отдельных наблюдаемых явлений и частных механизмов старения, потерпели крах. Все так называемые теории старения, которых на настоящее время насчитывают уже сотни, оказались несостоятельными в объяснении фундаментальной основы старения и во многом представляют только исторический интерес.

С другой стороны, ряд чисто математических подходов к моделированию старения не встречает интереса и признания среди биологов, так как даже при самом поверхностном изучении видны биологически не обоснованные и фактически не верные изначальные предпосылки моделей. Так, например, модные экологические и эволюционные математические теории старения, основанные на представлении о «целесообразности старения» как механизма ускоренного обновления вида, игнорируют очевидный факт высокой естественной смертности в дикой природе, когда старые животные фактически отсутствуют в популяции и практически все животные умирают молодыми.

В то же время, существует настоятельная необходимость в четком общем взгляде на явление старения в целом с помощью моделей, позволяющих количественно и содержательно интерпретировать старение организмов. В настоящее время одной из важнейших задач геронтологии представляется достаточно подробная разработка сущностных моделей старения, отражающих само существо этого общего для всего живого явления и являющихся биологически обоснованными и биологически содержательными.

Сущностные модели должны отвечать следующим требованиям:

–четкое представление о биологическом содержании каждого моделируемого элемента;

–четкое представление о биологической значимости получаемых при моделировании результатов;

–четкое представление о месте модели в системной иерархии процессов старения (какая часть более общего процесса описывается);

–учет внешних факторов, принципиально влияющих на моделируемый процесс.

30