2 курс / Нормальная физиология / Вегетативные_пароксизмальные_состояния_и_терморегуляция_организма

Таблица 2-11

Информационные показатели связи между двумя распределениями

Из данных табл.2.11 можно отметить определенный параллелизм между корреляцией и функцией Т(ху). Например, между объемом внеклеточного сектора и количеством натрия на килограмм веса коэффициент линейной корреляции равен 0,963, а величина функции

132

T(X1X5) — 1,836бит. При этом количество теряемой информации в процессе передачи резко уменьшается Нх(Х5) = 0,652; Hx5(Х1) = 0,851. Эта потеря более чем в 2 раза меньше функции T(X1X5). Достоин внимания и тот факт, что в данном случае значительно уменьшается величина функции Н(ху). Коэффициент линейной корреляции между концентрацией натрия в моче и суточным его выделением также достаточно велик (г = 0,728), а Т(Х7Х8) = 0,826бит. Между суточным диурезом и количеством выделяемого натрия в сутки — г = 0,592, а Т(Х6Х8) равняется 0,620бит. Из приведенных примеров видно, как по мере уменьшения коэффициента линейной корреляции уменьшается и величина функции Т(ху). В литературе нет данных относительно степени взаимосвязи между коэффициентом корреляции и мерой внутреннего ограничения, т.е. Т(ху), которую еще называют скоростью передачи. Этот коэффициент корреляции нами вычислялся. Его величина меньше критической и не отличается от нуля. Это объясняется большой чувствительностью информационного показателя Т(ху). Этот показатель ниже 0,5бит, и поэтому возникает вопрос о достоверности его отличия от нуля. Если приняять величину вероятности ошибки Р = 0,01, а за 100% – максимально возможную неопределенность, или энтропию, фактическая величина которой равна 3,18бит, тогда минимальный предел значащей информации будет 0,0318. Это число меньше всех определенных нами значений Т(ху). Между всеми изучаемыми нами показателями существует реальная взаимосвязь, что не совпадает с данными корреляционного и факториального анализов.

Таким образом, изучаемые нами показатели взаимосвязаны. Однако степень этой взаимосвязи в большинстве случаев незначительна. Информация, или сигнал (что одно и то же), возникающие при изменении одной константы гомеостаза, передаются в незначительной степени всем остальным. Если учитывается только пара констант, тогда сигнал, получаемый на одну из них, незначителен. Передача информации осуществляется по законам канала с шумами, причем в процессе передачи обычно теряется значительное количество информации. Для получения полного представления о состоянии внеклеточного сектора необходимо определить, по меньшей мере,6 показателей (остальные два вычисляются).

Если считать, что информационный сигнал подается со стороны внеклеточного сектора, тогда эта информация передается на каждый из остальных шести показателей соответствующих величин функции Т(ху). Исключая объем плазмы, можно подсчитать, какое количество информации в общей сумме передается на остальные пять показате-

лей (Х1Х2 — 0,337; Х1Х4 — 0,511; Х1Х6 – 0,444; X1X7 – 0,507; Х1Х8 —

0,498). Она равна 2,297бит.

133

Данные табл. 2-11 показывают (колонка Н(у), соответствующая информации, подаваемой внеклеточным сектором), что для всех сочетаний (с Х2, Х4, Х6, Х7, Х8) она превосходит данную величину. Следовательно, по добытой информации путем определения пяти показателей гомеостаза нельзя получить полного представления о внеклеточном секторе. Однако, прибавляя еще Т(ху) относительно X1X3 (0,412), общая сумма информации равна 2,709бит. Теперь эта сумма мало чем отличается от информации, передаваемой со стороны внеклеточного сектора. Таким образом, для получения достаточно точного представления об изменениях внеклеточного сектора необходимо располагать данными относительно всех остальных величин, в том числе и объема циркулирующей плазмы.

Пользуясь теми же рассуждениями относительно объема циркулирующей плазмы, можно прийти к иному выводу. Общая сумма информации, передаваемая объемом внеклеточного сектора к остальным пяти показателям, исключая объем внеклеточного сектора, равна 2,045бит. Это также меньше передаваемой информации объемом циркулирующей плазмы. Если прибавим информацию, передаваемую на внеклеточный сектор, получается 2,457бит. Эта величина приближается в меньшей степени к передаваемой информации от объема циркулирующей плазмы, чем от объема внеклеточного сектора.

Высказанное положение можно подтвердить путем статистического сравнения соответствующих цифр. Для этой цели нами был использован критерий «t» (Стьюдент) и критерий Фишера.

Из табл. 2.12 видно, что информация, исходящая из внеклеточного сектора к остальным показателям, в каждом случае различна. Например, информация, посылаемая к концентрации натрия, равна 2,887бит, в то время как информация, посылаемая к объему циркулирующей плазмы, равна 2,695бит. Следовательно, измеряя таким образом информацию, посылаемую от внеклеточного сектора отдельно к каждому из остальных шести показателей гомеостаза (количество натрия на килограмм веса не считается), получается выборка из шести различных величин. Такая же выборка из шести различных величин получится, если таким же образом считать информацию, исходящую из объема циркулирующей плазмы.

Соответствующие статистические показатели для обеих выборок приведены в табл. 2.12.

Согласно приведенным данным, средние арифметические величины для обеих выборок фактически одинаковы (2,811; 2,810 Р>0,05).

Следовательно, среднее количество информации, посылаемой внеклеточным сектором, равно среднему количеству информации, посылаемой от объема циркулирующей плазмы.

134

В то же время дисперсия этих двух выборок различна (0,011283; 0,065725). Сравнивая их с помощью «F» (Фишер), получаем величину 5,8, в то время как для Р = 0,05 «F» = 5,05.

Таблица 2-12

Сопоставление количества информации, исходящей из объема циркулирующей плазмы и внеклеточного водного сектора

Различия между дисперсиями статистически достоверны, и сравниваемые выборки различаются между собой. Дисперсия больше для выборки, отражающей величины информации, исходящей от объема циркулирующей плазмы. Увеличение дисперсии вызывается влиянием других неучитываемых факторов.

Когда входом системы является объем циркулирующей плазмы, сумма значений функции Т(ху) равна 2,457бит, когда же входом системы является объем внеклеточного сектора, сумма значений этой функции равна 2,709бит.

Данные табл. 2-11 показывают, что 2,457 находится внутри доверительного интервала при Р=0,01, а 2,709 – внутри доверительного интервала при Р=0,05.

Из этого можно сделать вывод о том, что сумма функций Т(ху) относительно внеклеточного сектора равна средней величине количества информации, посылаемой внеклеточным сектором. Другими словами, информация, исходящая из внеклеточного сектора, полностью передается (статистически) к остальным шести показателям, чего нельзя в полной мере утверждать относительно объема циркулирующей плазмы.

Если информация от внеклеточного сектора полностью передается шести показателям гомеостаза, то определением последних представляется возможным получить полную информацию относительно объема внеклеточного сектора. Данный вывод имеет непосредственное практическое значение, поскольку оказывается возможным получить достоверное представление о внеклеточном секторе определением шести показателей гомеостаза (концентрация натрия в плазме, объем циркулирующей плазмы на килограмм веса, онкотическое давление, суточный диурез на килограмм веса, концентрация натрия в моче и суточное выделение натрия на килограмм веса).

135

Нарушения гомеостаза у оперированных больных зависят от целого ряда причин (влияние наркоза, кровопотери, нарушения дыхательной функции и гемодинамики). Их связывают с изменениями функции коры надпочечников. Эти изменения заключаются в повышенном выделении минералокортикоидного гормона. В результате этого возникает задержка натрия в организме (во внеклеточном секторе) с последующей задержкой воды. Следует отметить, что этот механизм нельзя признать единственным. Известно, что рост выделения минералокортикоидов с последующей задержкой натрия и воды в послеоперационном периоде наблюдается при операциях, сопровождающихся кровопотерей. Возникновение олигурии и снижение выделения натрия можно объяснить компенсаторной реакцией организма. Задержка воды до некоторой степени препятствует снижению объема внеклеточного сектора, следовательно, и объема циркулирующей плазмы. Таким образом, степень гиповолемии становится менее выраженной, что в известной мере устраняет последствия острой кровопотери. Однако и в данном случае трудно оспаривать первичную роль гиперфункции надпочечников (Leaf, 1950г.; Bartter,1956г.; Mach с

сотр.,1957г.).

Все это и определяет те значительные изменения, которые и происходят во внеклеточном секторе.

Это только часть из множества причин, влияющих на гомеостаз внутренней среды в послеоперационном периоде. Многие из вышеуказанных причин играют компенсаторную роль. Однако, как указывает А.А.Вишневский (1962г.), компенсация имеет и свои отрицательные особенности.

Как уже указывалось, изменения показателей гомеостаза внеклеточного сектора изучены, однако еще до сих пор многие вопросы остаются невыясненными. Возможно, это связано с малым количеством наблюдений или с тем, что определения показателей гомеостаза часто производились не в динамике. Очевидно, главное состоит в том, что недостаточно изучалась взаимосвязь сдвигов различных показателей гомеостаза.

Количественные соотношения между показателями кровообращения и скоростью потребления кислорода, которые были выявлены при исследовании дыхания, кровообращения, кислородных режимов организма в онтогенезе на одной из наиболее удобных физиологических моделей — мышечной деятельности динамического характера, во время которой потребление кислорода у взрослых мужчин возрастало в 16 – 20 раз, а минутный сердечный выброс – в 6 – 8 раз. Наше внимание привлекли два вопроса:

136

1)как меняются количественные соотношения между показателями гемодинамики и скоростью потребления кислорода в зависимости от ряда факторов: пола, возраста, интенсивности мышечной деятельности, степени тренированности организма;

2)насколько изменяются показатели гемодинамики и скорость потребления кислорода, а также взаимоотношения между ними в зависимости от включения разных механизмов регуляции гемодинамики,

вчастности, условно-рефлекторного, проприорецепторного и хеморецепторного механизма и ауторегуляции тканевого кровотока.

Определение показателей гемодинамики и кислородных параметров проводилось в условиях основного обмена, в состоянии готовности к работе (аlertness), при так называемом условном старте, когда давалась команда начать работу с отменой этой команды еще до начала нагрузки, во время нагрузки возрастающей интенсивности (вплоть до максимальной) и в восстановительном периоде после нее.

Определяли: минутный объем крови (МОК); ударный объем (УО); частоту сердечных сокращений (ЧСС); систолическое давление (СД), диастолическое давление (ДД), пульсовое давление (ПД); общее периферическое сопротивление (ОПС); параметры кислородтранспортной функции крови — скорость транспорта кислорода артериальной и смешанной венозной кровью; содержание, насыщение и напряжение кислорода в артериальной и смешанной венозной крови и скорость потребления кислорода организмом. Регистрация ЧСС (на электрокардиографе) и насыщение артериальной крови кислородом (на оксигемографе) во время нагрузки и в восстановительном периоде проводилась непрерывно. Скорость потребления кислорода определяли по методу Дугласа — Холдена, состав выдыхаемого воздуха и ацетиленовой смеси — на хроматографе «Вырухром» и на газоаналитическом аппарате «Спиролит»; контрольные определения проводили на видоизмененном аппарате Холдена. Кислородную емкость крови определяли манометрически на аппарате Ван-Слайка.

2.7. Количественная оценка центральной гемодинамики и метаболизма на основании корреляционного анализа показателей температур активных точек.

Корреляционный анализ обширного фактического материала в основном подтвердил полученные ранее результаты. Кроме того, эти исследования показали, что обнаруженная закономерность более выражена у однородной по составу группы лиц. У спортсменов коэффициенты корреляции более высокие и доверительные границы более

137

узкие, чем у нетренированных мужчин, а у последних — более высокие, чем у нетренированных подростков. Соотношения между показателями гемодинамики и скоростью потребления кислорода значительно изменялись в зависимости от пола, возраста, физического состояния, степени тренированности организма, от интенсивности физической нагрузки.

Работы Б.К. Гуняди, В.С. Мищенко, Ю.В. Степанова, И.В. Соколова показали, что и в условиях основного обмена, и при физической нагрузке разной интенсивности эффективность гемодинамики в отношении снабжения тканей кислородом различна у мужчин, женщин, детей, подростков, взрослых и людей преклонного возраста. Эффективность гемодинамики повышается до зрелого возраста, снижаясь к старости; у мужчин она выше, чем у женщин.

С возрастом уменьшается соотношение между минутным сердечным выбросом и потреблением кислорода, увеличивается артериовенозное различие по кислороду и коэффициент использования кислорода из крови (рис. 2.2.). В связи с тем, что сердечные сокращения становятся более редкими, кислородный эффект сердечного сокращения повышается.

В условиях основного обмена у ребенка 8 – 9 лет каждый литр кислорода извлекается тканями из 20 – 22л циркулирующей крови, у мужчин 22 – 25 лет — из 16 – 17л, у женщин того же возраста — из

18 – 19л.

Мышечная деятельность приводит не только к усилению гемодинамики, но и к заметному повышению ее эффективности в отношении снабжения тканей кислородом. Так, при максимальном потреблении кислорода (МПК), когда минутный сердечный выброс у детей и подростков увеличивается в 4 – 5 раз, у нетренированных взрослых — в 5,5 – 6 раз, у спортсменов высокого класса — в 7 – 8 раз, гемодинамический эквивалент (т. е. количество литров крови, из которого извлекается 1л кислорода) снижается по сравнению с покоем у детей с 21 до 12, у подростков 13 лет — с 22 до 14, подростков 15 – 16 лет — с 18 до 9,5, у нетренированных взрослых — с 17 до 9, а у спортсменов высокого класса — с 15 – 16 в покое до 5,5 во время нагрузки максимальной интенсивности. Значительно увеличивается кислородный эффект сердечного сокращения, повышается коэффициент использования кислорода из артериальной крови, растет артерио-венозное различие по кислороду.

При интенсивной мышечной деятельности скорость транспорта кислорода артериальной кровью увеличивается. С ростом и развитием организма и в процессе спортивных тренировок это увеличение становится более выраженным.

138

Рис.2.2. Возрастные изменения показателей кислородтранспортной функции крови при максимальном потреблении кислорода.

По вертикали — шкалы слева: НR — частота сердечных сокращений; С(а— V)О2 — артерио-венозное различие по кислороду; КИО2

—коэффициент использования кислорода из артериальной крови; Q

—минутный объем крови; Q — ударный объем крови; шкалы справа:

НЕ — гемодинамический эквивалент; qtO2/HR (мл/1 серд. сокр.) — кислородный пульс; qtO2 — скорость потребления кислорода.

Скорость транспорта кислорода смешанной венозной кровью, которая при мышечной деятельности возрастает в полтора-два раза, с возрастом не увеличивается; в результате спортивной тренировки она, наоборот, снижается (рис.2.2.).

Впроцессе онтогенеза и во время спортивной тренировки величины сердечного выброса увеличиваются и развиваются тканевые механизмы, обусловливающие извлечение большего количества кислорода из артериальной крови. К числу механизмов, повышающих эффективность гемодинамики, относится прежде всего увеличение общего числа капилляров и площади диффузионной поверхности в мышцах, повышение концентрации дыхательных ферментов в мышечной

139

ткани. В количественном отношении увеличение общей диффузионной поверхности вместе с другими тканевыми механизмами позволяет организму в 2,5 – 3 раза уменьшить увеличение МОК, а с ним и других параметров гемодинамики во время интенсивной мышечной деятельности.

Рис.2.3. Изменение содержания (С) и скорости транспорта (q) кислорода артериальной (а) и смешанной венозной (V) кровью у нетренированных подростков и мужчин, а также у юных и взрослых велосипедистов во время исходного состояния до работы (I), ступенеобразно повышающейся нагрузки (II) и в ближайший восстановительный период

после работы (III).

Включение указанных механизмов приводит к снижению критического уровня рО2 в мышечной ткани, поэтому напряжение кислорода в смешанной венозной крови при интенсивной мышечной деятельности у взрослых может снижаться до цифр, ниже критических уровней рО2 для детей и подростков, а у спортсменов ниже критических уровней рО2 для нетренированных лиц (рис.2.4.). Скорость потребления кислорода при этом у спортсменов еще не снижается.

140