Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Гормональный компонент пространства и времени внутренней среды организма

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Гормональный компонент пространства и времени внутренней среды организма"

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

ЧЕРНЫШЕВА Марина Павловна

ГОРМОНАЛЬНЫЙ КОМПОНЕНТ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ ВНУТРЕННЕЙ СРЕДЫ ОРГАНИЗМА

03.00.13 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Санкт-Петербург 2004

Работа выполнена на кафедре общей физиологии Санкт-Петербургского государственного университета

Научный консультант - академик Александр Данилович Ноздрачев

доктор биологических наук, профессор Роман Ашотович Григорьян доктор биологических наук, профессор Александр Георгиевич Марков доктор медицинских наук, профессор Игорь Моисеевич Кветной Ведущее учреждение - Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

диссертационного совета Д. 212.232.10 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора биологических наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9, ауд 90.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке им. A.M. Горького Санкт-Петербургского государственного университета

Автореферат разослан >11_2004 г.

Официальные оппоненты:

Защита состоится

2004 г. в //

часов на заседании

Ученый секретарь

доктор биологических наук

профессор

Н.П. Алексеев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Идея о спецификациях времени как исторического, геологического, биологического и социального, различающихся разной скоростью (степенью неоднородности) и длительностью процессов принадлежит В.И. Вернадскому. Он подчеркивал отличие пространства и времени живых организмов от таковых для неживых систем ввиду особенностей онто- и филогенеза, а также экологии.

Среди специфических свойств живого можно отметить также следующие: наличие не только внешнего, но и динамичного внутреннего пространственно-временного континуума; восприятие объектов внешнего и внутреннего пространств организма как информации о них посредством сенсорных систем; многократные преобразования энергии в процессе восприятия сигналов и кодирования информации об изменениях внешнего и внутреннего пространств, эффекторных реакциях; живые организмы и их сообщества представляют собой открытые неравновесные термодинамические системы (Скворцов, 1989; Пригожин, Стенгерс, 1999; и др.); в основе самоорганизации всех живых систем лежит информационно-энергетический принцип (Чайлахян, 1996); способность к энергозатратным процессам (делению и росту клеток, дифференцировке и метаморфозам, движению, целенаправленному поведению и т.п.) не приводит организм к "тепловой смерти", но сохраняется в течение жизни и может передаваться генетически благодаря антиэнтропийным механизмам (Романов, 2000); живой организм представляет собой, согласно А.А. Ухтомскому, совокупность временных структур разных уровней как хронотоп.

Достижения представителей отечественной физиологии конца XIX - начала XX

веков - И.М. Сеченова, Н.Я. Пэрна, А.Н. Чижевского, А.А. Ухтомского - послужили

основой для развития во второй трети ХХ-го столетия новых областей знания -

хронобиологии и хрономедицины. Работы в этом направлении связаны, главным

образом, с исследованием роли нервной системы в формировании биоритмов

различных физиологических функций, а также их адаптации (подстройки) к активности

внешних (космических в том числе) «задатчиков» ритмов (Aschoff, 1986; Winfree

А.Т., 1990; Моисеева, 1998; Шапошникова, 1998; Арушанян, Бейер, 2000; Романов,

2000; Алпатов, 2000; Halberg e.a., 1988, 2000; и другие). Однако целостные концепции о

роли других регулирующих систем - гормональной и иммунной - в формировании

специфических свойств пространства и времени внутренней среды организма

практически отсутствуют. Требуют уточнения понятия внутреннего пространства и

биологического времени. Огромный объем пггчгтпплпий n jmilllil i Iifillill I'ИУщптюптп

РОС НАЦИОНАЛЬНА! I

РОС !

БИБЛИОТЕКА C.IWI4*»»- Ö

ОЭ тфлга

делает возможным рассмотрение этих вопросов на новом уровне знаний. Особенно продуктивным представляется подобный анализ на примере гормональной системы организма. В аспекте названной проблематики наиболее интересны такие функции гормонов как информационная (Ашмарин, Обухова, 1999; Хавинсон и др., 2000), энергетическая и синхронизирующая (Теппермен, Теппермен, 1989; Арушанян, Бейер, 2000; Анисимов, 2003; и другие). Это, наряду с разнообразием темпоральных паттернов секреции гормонов, определило цель и конкретные задачи настоящей работы. Цель и задачи исследования.

Целью настоящего исследования явилось изучение специфики пространства и времени внутренней среды организма и роли гормонов в их структуре.

В перечень конкретных задач вошли:

- анализ и характеристика свойств внутреннего пространства организма;

- исследование роли пептидных гормонов (окситоцина, вазопрессина, нейротензина, гонадолиберина) в формировании свойств внутреннего пространства организма;

- анализ природы и специфических свойств биологического времени;

- характеристика временной структуры организма и ее компонентов;

- исследование функций гормонов в генезе эндогенного биологического времени и временной структуры организма в норме и в условиях стресса.

Научная новизна полученныхрезультатов

Проанализированы и обобщены свойства пространства внутренней среды организма. Они состоят в направленности, дискретности, непрерывности, асимметрии и наличии динамичной информационно-энергетической структуры. Выдвинута гипотеза о базисном значении асимметрии мозга и симпато-парасимпатической латерализации для энергетического гомеостазиса и оптимизации уровня энтропии организма. Экспериментально показана зависимость дления субъективной минуты от типа асимметрии автономной и центральной нервной системы у человека.

Сформулировано и экспериментально подтверждено на примере эффектов вазопрессина, нейротензина и окситоцина представление о модульно-сетевой организации гормональной системы как факторе информационно-энергетической структуры внутреннего пространства. Введено и обосновано понятие гормонального модуля как функциональной единицы гормональной сети, описаны его свойства. Гормональный модуль обладает свойствами локального осциллятора и усилителя сетевых сигналов, регулятора clock-генов, маркера внутреннего пространства и механизма, кодирующего, информацию и время. К свойствам гормональной сети

отнесены: сканирование концентраций гормонов и их эффектов; формирование и усиление асимметрии информационно-энергетической структуры внутреннего пространства; гомеостатирование соотношения гормонов с про- и антиэнтропийным функциями; генез эндогенного времени в виде направленного времени онтогенеза и его периодов, монофазных и циклических временных процессов, а также адаптацию эндогенного времени к экзогенному.

Обоснована концепция об информационно-энергетической природе биологического времени, Она поясняет взаимосвязь информации, времени, энергии и энтропии во внутренней среде организма, свидетельствует об информационно-энергетической природе биологического времени и позволяет объяснить ряд его свойств.

Среди известных свойств биологического времени - направленности, дискретности (неравномерности), ритмичности, - впервые конкретизированы специфические: двойственность, относительная обратимость и цикличность на примере внутренней среды организма. Проанализирована специфика объективных свойств настоящего, прошлого и будущего времени для живых организмов. Впервые детально охарактеризованы особенности временной структуры организма и роль таймеров гормональной и нервной систем в ее формировании.

Впервые проанализированы и экспериментально исследованы факторы эндогенной и экзогенной природы, определяющие неравномерность субъективного времени человека. Выявлена большая скорость эндогенного времени и меньший уровень энтропии по сравнению с экзогенным временем. Доказывается, что это обусловлено большим числом сенсорных и эффекторных стереотипии (в том числе гормональных), свойственных эндогенным информации и времени внутренней среды организма по сравнению с таковыми окружающей среды.

Выдвинута информационно-энергетическая концепция стресса, основанная на представлении о фазной сопряженной динамике секреции комплексов гормонов с про-и антиэнтропийными функциями, доминирования латерализованных влияний парасимпатического или симпатического отделов нервной системы, а также соотношения эндо- и экзогенного времени во временной структуре организма на разных стадиях стресс-реакции.

Научно-практическая значимост ьработ ы

Полученные результаты и сформулированные научные концепции существенно дополняют современные представления о роли гормонов в организации пространственной и временной структуры внутренней среды организма. Введение

понятия о гормональном модуле как простейшем компоненте гормональной системы и описание его свойств позволяют определить направление научного поиска его компонентов в локальных структурах организма, а также использовать это представление для разработок методов комплексного лечения эндокринных патологий в клинике. Акцентирование внимания на про- или антиэнтропийной направленности воздействий тех или иных гормональных модулей может послужить обоснованием для индивидуально адаптированных стратегий коррекции случаев гормонального дисбаланса в клинике.

Предлагаемая концепция симпато-парасимпатической асимметрии как базисного фактора тендерных и индивидуальных особенностей функциональной межполушарной асимметрии и энергетического гомеостазиса головного мозга и организма у позвоночных животных может быть использована для трактовки экспериментальных данных по соответствующей проблематике или в клинике и педагогической практике.

Сформулированная в работе концепция информационно-энергетической природы биологического времени позволяет обосновать взаимосвязь информации, времени и энтропии живого организма. Она существенно развивает представление о природе биологического времени и может служить вектором в дальнейших исследованиях его специфических свойств, а также временной структуры организма. Выведенные следствия могут быть использованы в теории и практике хронобиологии и хрономедицины.

Предложенная информационно-энергетическая концепция стресса, основанная на взаимосвязи асимметрии функций нейроэндокринной системы с энергетическим гомеостазисом и временной структурой организма, имеет значение для понимания унифицированных базисных принципов стресс-ответа, а также возникновения и динамики развития стресс-болезней. Ее положения могут быть использованы также в медицине катастроф.

Результаты работы включены в курсы лекций по частной эндокринологии, эндокринологии стресса и патофизиологии эндокринной системы для магистров на кафедре общей физиологии СПбГУ.

Основные положения, выносимые на защиту:

- гормональная система организована по модульно-сетевому принципу; свойства гормонального модуля и гормональной сети определяют специфику информационно-энергетической структуры внутренней среды организма; пептидные гормоны усиливают асимметрию внутреннего пространства, направленную на снижение роста энтропии и поддержание энергетического гомеостазиса;

- биологическое время организма имеет информационно-энергетическую природу, основанную на взаимосвязи времени, информации, энергии и энтропии;

- временная структура организма включает три компонента: генераторы эндогенного времени, временные процессы, а также механизмы сличения экзо- и эндогенного времени;

- неравномерность субъективного времени при стрессе обусловлена динамикой соотношений активности парасимпатической и симпатической систем, экзо- и эндогенных информации и времени, анти- и проэнтропийных комплексов гормонов.

Апробацияработы

Результаты исследований были представлены на Всесоюзных симпозиумах по физиологии лактации (Ленинград, 1972, 1975; Баку, 1972), V Всесоюзной конференции по физиологии вегетативной нервной системы, посвященной 100-летию акад. Л А Орбели (Ереван, 1982), 12-й Всесоюзной конференции по физиологии и патологии кортико-висцеральных. взаимоотношений, посвященной 100-летию К.М. Быкова (Ленинград, 1986), XV съезде Всесоюзного физиологического общества им. И.П. Павлова (Кишинев, 1987), П-й республиканской конференции «Перспективы клинического применения препаратов пептидной природы (Москва, 1987), Всесоюзной конференции «Проблемы нейрогуморальной регуляции деятельности висцеральных систем», посвященной 80-летию акад. В.Н. Черниговского (Ленинград, 1987), Всесоюзной конференции «Психофизиология человека в условиях перестройки» (Уфа, 1988), Всесоюзной конференции с международным участием, посвященной 100-летию, основания кафедры нормальной физиологии Томского ГУ (Томск, 1989), IX Всесоюзной конференции «Проблемы нейрокибернетики» (Ростов-на Дону, 1989), 4-м Всесоюзном симпозиуме «Стресс, адаптация, дисфункция» (Кишинев, 1991), Школе Головного совета по физиологии (Одесса, 1991), 2-м Симпозиуме стран СНГ«Организм и среда» (Бухара, 1992), Научной конференции, посвященной 150-летию кафедры физиологии человека, и животных КГУ им. Шевченко. (Киев, 1992), Российские симпозиумы с международным участием «Нейроэндокринология- 1993, -1995, -2000, -2003» (СПб), 1-ом Международном симпозиуме «Структура и функции вегетативной нервной системы» (Воронеж, 1995), XVII European Congress of Comperative endocrinology (Barcelona, 1995), Forth IBRO Congress ofNeurosciences (Kyoto, 1995), 2-й конференции Российской ассоциации по изучению боли (СПб, 1995), Международном симпозиуме «Проблемы интерорецепции» (СПб., 1997), Межвузовской конференции "Биология человека" (СПб, 1996), Всероссийской конференции "Механизмы адаптации организма" (Томск,. 1996), Всероссийской

конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (СПб, 1999), ХХХ-м совещания по проблемам высшей нервной деятельности, посвященного юбилею И.П. Павлова (СПб, 2000), Всероссийской конференции по проблемам висцеральных систем памяти А.М. Уголева (СПб, 2001), Всероссийской конференции, посвященной 125-летию А.А. Ухтомского «Учение Ухтомского и современная наука» (СПб, 2001), Всероссийской конференции по проблемам эндокринологии (Пермь,

2002), Всероссийском симпозиуме с международным участием «Механизмы функционирования висцеральных систем, посвященном Ф.В.Овсянникову» (СПб,

2003), Всероссийской конференции с международным участием "Функциональная межполушарная асимметрия головного мозга"(Москва, 2003), VIII Int. Biophisical Congress "Stress and behavior" (St.-Petersburg, June, 2004), II Int Symp. "Behavior and Morphological Assymmetry". St.-Petersburg, September, 2004.

Публикации.

Основное содержание работы отражено в 48 работах, опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях, а также в трех книгах: «Висцеральные рефлексы» (в соавторстве с Ноздрачевым А.Д., 1989), Гормоны животных (1995), Функциональная межполушарная асимметрия и психология человека (в соавторстве с Ребровой Н.П., 2004).

Структура и объем работы. Диссертация включает главы: введение, методические приемы и материалы, анализ специфики биологического пространства организма, анализ и характеристика биологического времени, временная структура организма, заключение, выводы, список цитируемой литературы. Работа изложена на 329 страницах машинописного текста, содержит 16 таблиц и 33 рисунка. Список цитированной литературы включает 645 источник.

МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ И МАТЕРИАЛЫ

В работу включены результаты экспериментов, выполненных на половозрелых белых крысах самцах массой 170-220 г (n = 357). Анализ факторов субъективного времени проведен при обследовании студентов 18-22 лет (n = 123).

Для анализа локальных и сетевых эффектов гормонов использовали введение растворов окситоцина, вазопрессина, гонадолиберина и нейротензина (lffMO"9 М) через вживленные канюли в структуры переднего и заднего мозга, в III желудочек (в объеме 0.2 мкл) или же унилатерально интраназально (0.5 мкл) в условиях хронического опыта бодрствующим крысам. В контроле вводили растворитель в том же объеме, либо инфузии отсутствовали. При фармакологическом анализе возможного участия катехоламинов, ГАМК, ацетилхолина и серотонина в эффектах вазопрессина и

нейротензина аналогично вводили растворы соответствующих блокаторов рецепторов, миметиков или антагонистов. Для оценки степени диффузии вводимых веществ в ткани мозга в конце эксперимента через канюлю вводили 0,5 мкл красителя.

Эффекты гормонов оценивали по изменениям электрической активности структур мозга (МИА, ЭЭГ, пороговым токам электростимуляции), реакциям висцеральных систем, изменениям структуры двигательной активности в условиях стресса новизны (Пошивалов, Ходько, 1986) и осмотического стресса, эмоциональным реакциям на внешние раздражения (Вальдман и др., 1976). При анализе темпоральных параметров агрессивного поведения животных с односторонней адреналектомией использовали методика спарринга. Уровень перекисного окисления липидов (ПОЛ) определяли по содержанию малонового диальдегида, МДА, (Esterbauer, Cheesman, 1990) в тканях парных висцеральных органов: легких, надпочечников, гонад и левого желудочка сердца через 15 мин, 24,48 и 72 часа после введений гормона. Оценивали также изменения массы и кровенаполнения желез с помощью метода наливки сосудов кармин-глицериновой смесью (Лилли, 1969), определяли содержание кортикостерона в плазме крови микрофлуорометрическим методом (Балашов, 1990).

Для анализа влияния разных объемов экзо- и эндогенной информации на субъективную минуту использовали преимущественно отсчет количественными числительными «про себя» временного интервала 15 с. или 5 с. с параллельными визуальными или аудиальными воздействиями, напряжением мышц спины (на 5 с.) или задержкой начала вдоха либо начала выдоха (на 5 с). Для исследования роли индивидуальных особенностей пространственно- временной структуры человека в определении ошибки субъективной минуты относительно астрономической был использован ряд психофизиологических тестов для оценки: профиля латерализации (комплекс моторных и сенсорных асимметрий, Хомская и др, 1999); асимметрии вегетативной нервной системы (по параметрам ЭКГ и фаз дыхательного цикла); доминантности полушария головного мозга по ведущему полю зрения (Невская, Леушина, 1993; Павлова, 1995), а также — личностной и реактивной тревожности, лабильности нервных процессов, уровня внимания, ведущей сенсорной система, эмоционального фона (Глозман, Калязина 1999), объема и помехоустойчивости кратковременной зрительной памяти.

Статистическая обработка результатов проводилась по стандартным методикам, адекватным задачам исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Анализ специфики биологического пространства организма

1.1. Внутреннее пространство организма и его свойства. Биологическое пространство живого организма включает совокупность окружающей и внутренней сред, разграниченных наружными покровами организма и взаимодействующих между собой (Романов, 2000). Оба пространства характеризует ряд общих черт: гетерогенность (дискретность), гетеротопия, направленность и иерархия уровней структурной организации. Анализ особенностей пространства внутренней среды организма (внутреннего пространства - ВНП) показал, что оно характеризуется также гено- и фенотипической детерминированностью, обусловливающей целостность (непрерывность) организма в виде морфо-функциональной взаимосвязи его структур и гомеостазиса. Гормонам принадлежит ведущая роль в динамике ВНП, а также в ускорении и снижении энергетической «цены» его адаптации к действию внешних или внутренних факторов. Это в значительной мере обусловлено модульно-сетевым принципом организации гормональной системы.

1.2. Модульно-сетевой принцип организации гормональной системы Гормональная сеть представляет собой совокупность гормональных модулей, взаимосвязанных прямыми и обратными связями разной длины и длительности, и сопряженных локусов соответствующих рецепторов. Под гормональным модулем (ГМ) понимается комплекс функционально взаимосвязанных гормонов, синтезируемых в одной и/или соседних клетках (Чернышева, 2002, 2004). Он может быть представлен комплексом гормонов-синергистов, гомо- или гетеродимерным модулем гормонов-лигандов, в жидкостных средах - модулем, включающем гормон и его транспортный белок. От модуля нейронов ГМ отличают два свойства: относительная вариативность состава модуля, определяемого концентрацией входящих в него гормонов, и зависимость эффекта от молекулярного состава модуля. Это отражает осцимяторные свойства ГМ и его участие во временной структуре организма. Изменения его состава либо смена ГМ может служить «точкой отсчета» для настоящего времени, либо определенного периода онтогенеза. Как механизм кодирования информации и времени определенные ГМ (например, состоящие из холецистокинина, вазоактивного интестинального полипептида, РАКАР, вазопрессина и нейротрофина мозга) участвуют

в формировании суточных ритмов на уровне механизма clock-генов в супрахиазматическом пейсмекере циркадианных ритмов гипоталамуса и в печени. Локальные модули факторов роста и ангиогенов, экспрессируемые под влиянием соматотропина или фоллитропина в гонадах, печени, костной ткани и т.д., способны к усилению и «тканевой адаптации» сетевых сигналов, а также к увеличению диапазона функций гипофизарных гормонов. Потенциирующие функции гормонов были, в частности, показаны для окситоцина, локально секретируемого в репродуктивной системе ряда видов млекопитающих (McCгaken e.a., 1999).

Сходный эффект был получен нами при микроинъекциях вазопрессина и нейротензина в активирующие и тормозные центры головного мозга, содержащие вазопрессин- и нейротензинергические нейроны. Нонапептид достоверно (р < 0,05 - р< 0,001) уменьшал пороги генеза либо подавления комплексов висцеро-моторных реакций, вызванных электростимуляцией этих центров. При инфузии вазопрессина в паравентрикулярное ядро гипоталамуса крыс, подвергнутых 48-часовой водной и пищевой депривации, облегчалось целенаправленное пищевое поведение. Это указывает на роль гормона в потенциации запуска селективных форм поведения паравентрикулярным ядром как центром осмотической регуляции. Аналогично вазопрессин облегчал соответствующие изменения МИА нейронов этих центров в ответ на электростимуляцию ядер миндалины или гипоталамуса. Сходные воздействия оказывали микроинъекции нейротензина в эти же центры. Взаимодействие компонентов ГМ по ультракоротким прямым и обратным связям способствует минимизации энтропии и времени. Локализация сходных ГМ в разных структурах организма отражает свойства модуля как маркера ВНП.

Понятие гормональной сети шире, чем диффузная нейроэндокринная система -(APUD, DNES) (Peaгse, 1986; Kvetnoy, 1999 и др.), объединяющая клетки, секретирующие моноамины и пептиды, поскольку включает не только клетки и выделяемые ими гормоны практически всех структур организма, но и гормоны/гормональные модули жидкостных сред, что соответствует представлениям об информационной сети пептидных гормонов (Ашмарин, Обухова, 1998; Хавинсон и др., 2001). Результаты многих исследований локусов синтеза мРНК отдельных гормонов и их рецепторов свидетельствуют о сетевых структурах для окситоцина, вазопрессина, пролактина, мелатонина, морфогенов кости, гормонов ренин-ангиотензиновой системы, кардиопептидов, нейропептида Y, кортиколиберина, кортикотропина, лептина и стероидных гормонов. Гормональная сеть включает также динамичный компонент, представленный подвижными иммуннокомпетентными клетками, а также клетками,

подвергающимися периодическому локальному механическому сжатию (эндотелий сосудов, энтероциты, кардиомиоциты и т.п.), что во многом определяет ритм секреции их гормонов.

Гормональная сеть удовлетворяет общему определению сети как самоорганизующейся системы с осциллирующими свойствами (Радченко, 2000). Сетевые свойства гормональной системы были подтверждены в настоящей работе при введении в полость Ш-го желудочка мозга бодрствующих крыс окситоцина, который вызывал достоверные изменения структуры ориентировочно-исследовательского поведения с характерным селективным облегчением локомоций и стоек, но подавлением реакций груминга. При этом достоверно изменялись масса надпочечников и содержание кортикостерона в плазме крови. Длительность сохранения (до 72 час.) эффектов окситоцина можно рассматривать как следствие одного из свойств гормональной сети - длительной реверберации в сети гормона как информационной молекулы. Это может иметь значение для сетевой оценки изменения его концентрации путем «рецепторного сканирования» ВНП, что может использоваться для коррекции состава ГМ в жидкостных средах и структурах-мишенях. Вместе с тем, гормональная сеть оценивает и эффекты гормон-рецепторного взаимодействия мишеней организма в целом. В частности, в настоящей работе прослежена динамика воздействий микроинъекции нейротензина в III желудочек на уровень давления крови, а также секреторную активность ЕС- и ЕСа-клеток антральной части желудка с максимумом через 15 и 30 минут после инфузии. Проведенный фармакологический анализ показал, что в реализации эффектов вазопрессина и нейротензина, введенных в структуры мозга, участвуют а-адренорецепторы. Это указывает на возможность включения катехоламинов в состав ГМ, что согласуется с известной катехоламинергической иннервацией церебральных и периферических эндокринных желез (Ноздрачев, Чумасов, 1999), пептидергических нейронов гипоталамуса (Поленов, Константинова, 1993; Schiata, Nakai, 1996; и мн. др) и обонятельных долей (McLean e.a., 1989). Поскольку норадреналин синхронизирует ритм синтеза белка в гепатоцитах в опытах in vitro (Бродский и др., 2000), усиливает процессы липолиза и гликолиза в тканях (Ещенко, 1999) и влияет на синтез вазопрессина (Таранухин, 2003; Ямова, 2004), то в ГМ катехоламины могут выполнять роль «энергетического донора» для процессов синтеза и/или выведения пептидов. Последние, в силу повышенной вариабельности изоформ, могут обусловливать увеличение полиэффекторности и адаптивности нейрогенного сигнала. Наряду с другими системами гормональная система отражает перечисленные свойства ВНП организма, а также его относительную (по сравнению с

окружающим пространством) стабильность, обусловленную элементами симметрии, в сочетании со структурно-функциональной направленностью, представленной, прежде всего, асимметрией.

1.3. Морфо-функциональная асимметрия внутреннего пространства.

Асимметрия ВНП организма начинает формироваться на стадии зиготы с закладки трех осей асимметрии, что регулируется гормонами семейства трансформирующего фактора роста-ß (Roth e.a., 1995; Shmueli e.a., 2002; и др.). Латерализованная закладка висцеральных органов формирует асимметрию автономной нервной системы: у позвоночных симпатические структуры доминируют слева, парасимпатические справа (Осипова, 1982, 1988). Согласно выдвигаемой в работе гипотезе, симпато-парасимпатическая асимметрия лежит в основе функциональной межполушарной асимметрии и энергетического гомеостазиса головного мозга. Так, анатомически, взаимосвязано с системой медиальной петли и восходящими проекциями синего пятна, симпатические и парасимпатические входы адресованы преимущественно контрлатеральным полушариям головного мозга (Филиппов, 2001; и др.). Это подтверждают максимальное распределение адренорецепторов и более высокий уровень процессов гликолиза в правом полушарии (Andrew, 2002; Gur e.a., 2002). Высокая метаболическая активность и взаимосвязь с генезом энергоемких функций (отрицательных эмоций и других) указывают на высокий уровень продукции энтропии в правом полушарии. Преобладание в левом рецепторов ацетилхолина, ряда тормозных медиаторов и парасимпатических влияний способствует большей структурированности информации и низкому уровню энтропии. Это объясняет, по нашему мнению, взаимосвязь левого полушария с положительными эмоциями и рядом функций, отличающихся малой энергоемкостью. В целом функции правого полушария носят проэнтропийный, а функции левого - антиэнтропийный характер, что согласуется с многочисленными данными литературы о проявлениях сенсорной, моторной, вербальной и тендерной специфике межполушарной асимметрии и с выдвигаемым нами представлением об асимметрии нервной системы как механизме регуляции уровня энтропии в организме.

Многими исследователями (Черноситов и др., 1994; Пивина, 2001; Филиппова, 2001; Fry, McCrmick, 2000; и др.) получены убедительные доказательства роли стероидных гормонов в формировании морфо-функциональной асимметрии нервной системы. Однако вопрос о роли пептидных гормонов в организации асимметрии информационно-энергетической структуры ВНП организма в целом остается открытым. Наиболее адекватными в этом плане представляются свидетельства гормон-

зависимых изменений параметров (в том числе и временных) "энергодающих" процессов: внешнего дыхания и перекисного окисления липидов в тканях, а также энергоемких процессов в органах-мишенях (электрической, васкулярной или секреторной активности). Для решения этих задач была выбрана модель с введением пептидных гормонов унилатерально интраназально или в виде односторонних микроаппликаций (через хроническую канюлю) на поверхность обонятельных долей. Это обусловлено локализацией связанных с ними рецепторов назальных полостей на границе окружающей среды и ВНП, а также морфо-функциональной асимметрией парных обонятельных долей. Правая доля крупнее, сопряжена с парасимпатическим субмукозным сплетением правого назального хода и механизмом выдоха, т.е. прерывания вдоха (Chaput, 1986; Осипова, 1986, 1988). Электростимуляция левой доли, взаимосвязанной с левосторонним симпатическим субмукозным назальным сплетением, вызывает увеличение длительности и амплитуды вдоха (Осипова, 1986 и др.). Микроаппликации гонадолиберина на поверхность правой, но не левой обонятельной доли крыс приводили к достоверным (р<0.01) уменьшениям частоты дыхания и числа импульсов ЭМГ диафрагмы на один вдох. Эффекты растворителя были инвариантны стороне введения. При сходном введении окситоцин увеличивал синхронизацию электрической активности парных обонятельных долей. Усиление асимметрии для амплитуды медленноволновой составляющей электрограммы обонятельных долей зарегистрировано лишь при правосторонней микроаппликации окситоцина у крыс, подвергнутых 48-часовой пищевой и питьевой депривации. Эффекты введения растворителя или гормона, нейтрализованного антисывороткой, были инвариантны стороне введения. Полученные данные, а также увеличение содержания окситоцина в правой обонятельной доле при стрессе (Heine, Galaburda, 1986) свидетельствуют о том, что эндогенный нонапептид может не только локально усиливать влияния экзогенно вводимого (или гипофизарного) гормона, но и поддерживать в условиях стресса асимметрию внутреннего пространства, повышающую чувствительность сенсорных структур и протектирующую рост энтропии.

Опосредуемые через ольфакторную систему воздействия окситоцина дополняются его влиянием на асимметрию интенсивности процессов перекисного окисления липидов в тканях органов кардиопульмонарной системы, парных надпочечниках, семенниках, а также на их массу и секреторную активность. У крыс контрольной группы содержание МДА в ткани правого легкого достоверно выше (р <0.05) чем в левого. Возможно, правый ствол вагуса, будучи «эффектором»

антиэнтропийного левого полушария, ограничиваег уровень окислительных процессов и снижает рост энтропии в правом легком. Это подтверждает снижение уровня МДА в правом легком через 15 мин. после левостороннего интраназального введения пептида, а после правостороннего - в правом легком уровень МДА по сравнению с контролем увеличивается (р<0.001). Отставленные во времени (через 24, 48 и 72 часа) изменения содержания МДА в парных легких также были различны. В тканях левого желудочка сердца через 15 минут и 24 часа после правосторонней интраназальной инфузии окситоцина содержание МДА снижалось (р<0.05). При левостороннем введении антиоксидантный эффект гормона наблюдался лишь через 24 часа. Возможно, коррективы вносит окситоцин, локально синтезируемый в стенке левого желудочка и дуги аорты (Уагаша, 1998; .Гапкоуйка е.а., 1998), и/или другие кардиопептиды.

Синтез окситоцина в клетках Лейдига и эпителии придатков семенников, по-видимому, определяет повышенную чувствительность этих структур к экзогенно вводимому окситоцину. При левосторонних инфузиях гормона нами показано достоверное увеличение массы обеих гонад по сравнению с контролем и более выраженными достоверными (р<0.01) изменениями уровня МДА в ткани правого семенника на всех сроках анализа. Сходные данные получены и для парных надпочечников. Это, как и анализ динамики коэффициентов корреляции между значениями уровня МДА в сердце, парных легких, надпочечниках и семенниках, а также другими параметрами активности висцеральных органов свидетельствует о том, что гормоны являются важным фактором быстрой и развернутой во времени структуризации, асимметрии и других свойств ВНП. При этом гормонылокальных модулейразныхуровнеймогутусиливать сетевые сигналы.

Свойства гормональной сети и реверберирующих в ней гормонов способствуют адаптивным взаимодействиям системы внешнего дыхания и тканевых процессов энергетического обмена и гомеостатируют уровень энтропии.

II. Гормоны и биологическое время 2.1. Концепция информационно-энергетическойприроды биологического времени В последние годы в математике и физике все чаще рассматриваются взаимосвязанно понятия времени и энергии (Козырев, 1989; Фосунова, Левич, 2002; и др.), времени, энтропии и энергии (Хазен, 1999; Пригожий, 2002), информации и энергии (Ник^ег, 2000), информации и энтропии (Шеннон, 1949). В живом организме восприятие информации из окружающей или внутренней среды также связано с энергией и временем. Специфика кодов информации и времени в организме позволяет предположить существование информации как энергии в двух состояниях:

фиксированном (в геноме, памяти), когда она обладает свойствами потенциальной энергии (1р), и динамическом, когда информация обладает свойствами кинетической энергии (Пс). Тогда суммарную информацию (Is), воспринимаемую биосистемой любого уровня организации, можно представить в виде выражения:

В соответствии с представлением о времени как о мере движения (Аристотель, Лейбниц) или изменения информации примем, что в (1) Ik = Т (времени). Поскольку энтропия (Н) имеет темпоральные характеристики (Левич, 2002) и представляет часть энергии, выделяемой в биологических процессах, связанных с изменением информации, то Н также можно отнести к Ik. Это согласуется с представлениями о зависимости скорости продукции энтропии от скорости метаболизма (Andersen e.a., 2003). Тогда Пс (время) предстанет в виде суммы собственно энергии, структурированной информацией (Ei), и неструктурированной (т.е. энтропии), (Eh). Сделав подстановку в формулу (1), получаем выражение

Оно поясняет взаимосвязь информации, времени, энергии и энтропии во внутренней среде организма, свидетельствует об информационно-энергетической природе биологического времени и позволяет объяснить ряд его свойств.

Выражение (2) имеет следствия:

Следствие!. При Ik —» 0информация Is —* Ip, т.е. информация и биологическое время могут быть относительно диссоциированы. Это имеет место с информацией, закодированной в геноме до активации транскрипции гена (считывания информации) или с информацией, хранимой в памяти (нервной) до извлечения энграмм.

Следствие 2. При Eh —► 0 (снижении уровня энтропии) время, сопряженное с определенным объемом информации, уменьшается (ускоряется).

Следствие 3. Снижение уровня энтропии может привести к уменьшению суммарной информации, воспринимаемой организмом.

Следствие 4. Следствием 1 и 3 является Eh ф 0, т.е. необходимость оптимального уровня энтропии для поддержания жизнедеятельности организма.

Следствие 5. Рост энтропии и/или объема воспринимаемой информации приводит к увеличению длительности или скорости биологического времени.

Ряд авторов рост энтропии в филогенезе рассматривают как цель эволюции (Уитроу, 1964; Хазен, 1993). Однако, увеличение объема воспринимаемой информации Is и рост продукции энтропии (Eh) являются следствием увеличения в филогенезе интенсивности обмена веществ и энергии, что привело к росту возбудимости, висцеро-

моторной, эмоциональной и других видов активности. Добавим, что эволюционные процессы скорее свидетельствуют о появлении все новых механизмов, направленных на использование роста энтропии (например, теплокровность, отрицательные эмоции) и его регуляцию. В частности, метаболические эффекты большинства гормонов, как и их воздействия на другие виды жизнедеятельности организма, имеют выраженную про-или антиэнтропийную направленность и гомеостатируют оптимальный уровень энтропии.

2.2. Специфика свойств биологического времени

Для биологического времени характерны общие с другими спецификациями времени свойства (направленность, непрерывность неравномерность, ритмичность), а также специфичные: цикличность, двойственность и частичная обратимость. Остановимся на некоторых из них.

Направленность биологического времени отражена в последовательности и различии дления, структуры и объема информации, сопряженной с прошлым, настоящим и будущим. В этом смысле время не только направлено, но и асимметрично. Наиболее значимым свойством настоящего является новизна (изменение) информации, выступающей в роли «точки отсчета» времени, что в норме позволяет различать информацию, сопряженную с настоящим, прошлым или будущим. Образное мышление и способность к выявлению нового в потоке информации правого полушария предопределяет роль его структур в определении «начала отсчета» настоящего времени. Склонность к логически-последовательному типу мышления левого полушария может способствовать его ведущей роли в чувстве дления настоящего и проекции последнего на стрелу времени. Индивидуально выраженное варьирование чувства дления настоящего времени обусловлено не только доминированием определенного полушария мозга, но, сопряженно, также с типом симпато-парасимпатической асимметрии. В гормональной системе «точке отсчета» настоящего может соответствовать смена гормональных модулей и/или концентрационно зависимых эффектов, тогда как «дление» настоящего определяет оптимальный для данного функционального состояния уровень концентрации гормона или их комплексов.

Среди характерных свойств прошлого времени, взаимосвязанного с механизмами памяти, отметим относительную диссоциацию информации со временем а

также низкий уровень энтропии (следствие 2), что позволяет рассматривать «свертку» информации, характеризующей прошлое время, в памяти как антиэнтропийный механизм. Использование в качестве «энергетического донора» информации,

хранящейся в памяти и сопряженной с прошлым временем (сновидения, галлюцинации), в условиях гипоксии, дефицита антиэнтропийных гормонов или нервного истощения, обусловлено отсутствием необходимости дополнительных затрат энергии на обработку извлеченной из памяти информации и, в соответствии с выражением (2), минимальным ростом энтропии. Среди свойств будущего времени, формируемых по преимуществу левым полушарием мозга, назовем проективность и схематичность, участие мотивации и цели в темпоральном структурировани информации о будущем. Вклад гормональной системы в формирование будущего времени заключается в запуске программ будущго развития: беременности, осей асимметрии зиготы, пубертатного периода и т.д. Заметим, что описанные в работе специфические свойства прошлого, настоящего и будущего биологического времени имеют объективный характер и характерны для процессов на всех уровнях организации живых организмов.

Непрерывность и дискретность биологического времени демонстрирует онтогенез, представляющий собой направленный непрерывно-дискретный процесс, неравномерность которого определена, как подчеркивал В. И. Вернадский, действием преимущественно эндогенных факторов. Среди них - пептидные и стероидные гормоны, маркирующие начало и длительность периодов онтогенеза, обусловливающие смену «программ» обмена веществ и энергии. Концентрации определенных гормонов и модулей определяют время возникновения и длительность "окон респонсивности" («критических периодов») к действию стресс-фактора (Шаляпина и др., 1998; Шаляпина, Ракицкая, 2003) или оплодотворению (№еп^е Ма е.а., 2003). По-видимому, они определяют «границы» периодов направленного времени онтогенеза и придают ему дискретный характер.

Двойственность биологического времени предполагает совмещение блоков информации, относящихся к разным отрезкам стрелы времени, что является необходимым условием для формирования доминанты и запуска мотивированного поведения, т.е. для жизнедеятельности в настоящем времени и программирования будущего. Двойственность может быть присуща и одному из отрезков стрелы времени, например, при одновременном восприятии двух блоков информации осознанно (вербализованно) и неосознанно (интуитивно). Они могут различаться по объему, содержанию и темпоральным параметрам. Понятие двойственности может трактоваться расширительно как "многоуровневость " времени, сопряженного с одной структурой.

Поскольку ритм как процесс имеет волновую природу, то и живой организм как совокупность эндогенных ритмов (хронотоп по Ухтомскому) также обладает волновой структурой и природой, что согласуется с представлениями Лейбница о волновой природе времени. В силу высокой структурированности, ритм можно рассматривать как механизм снижения энтропии Это согласуется с представлением о циркадианных ритмах как механизме опережающей гомеостатической регуляции, направленном на реализацию адаптивной стратегии обмена веществ и экономию энергии (Daan, Aschoff, 1982; Алпатов, 2000). Следовательно, можно предположить, что необходимость в подстройке к экзогенному ритму у организма возникает в случае энергетического дисбаланса и недостаточности эндогенных антиэнгропийных механизмов. Тогда экзогенные «задатчики» ритма, структурируя эндогенные временные процессы, выступают в роли энергетического донора и протектора роста энтропии. Но «задатчиком» ритма может стать и доминирующий эндогенный ритм.

Любой ритм как временной процесс накладывается на направленное время онтогенеза. Однако, согласно его определению (Алпатов, 2000), ритм можно представить и как процесс реверберации,- например, возбуждения в кругах лимбических структур головного мозга или гормонов в гормональной сети. Поскольку такая реверберация представляет собой циклический процесс «кругового движения возбуждения» (или информации), характеризуемый определенными темпоральными параметрами, то ее можно рассматривать как случай циклического времени в биологических системах. При этом, в живых организмах, благодаря присущей им возможности гомеостатической регуляции, значения гомеостатической константы, измененные предыдущим воздействием, возвращаются к близким к фоновым в пределах ее нормы реакции к моменту прихода повторного возбуждения. Возможность подключать механизмы памяти в процессе гомеостатической регуляции позволяет уменьшить размах варьирования константы в каждом последующем цикле, снизить рост энтропии и относительно стабилизировать «фон». Это определяет возможность цикличности биологического времени при условии наложения его на направленную стрелу времени. Цикличность биологического времени иллюстрируют: клеточные циклы деления, метаболические циклы, транспорт шатлл-белков, эндоцитоз-ретроэндоцитоз, циклы внешнего дыхания и сокращений сердца, репродуктивные циклы и т.д. Все они возможны благодаря циклической же смене связывания/высвобождения энергии в биохимических реакциях. Смена фаз циклического процесса отражает его волновую, ритмическую природу, что указывает на взаимосвязь биологических ритмов с циклическим временем.

Подавляющее большинство циклических процессов генетически закреплено, что снижает рост энтропии при их реализации. Циклическое биологическое время сопряжено с относительной стабильностью размаха варьирования гомеостатических констант на определенном этапе онтогенеза. Длительность его может быть закодирована числом циклов, например, длительность репродуктивного периода онтогенеза - числом эстральных циклов у самок млекопитающих. Прекращение (нарушение) определенного цикла, знаменующее, например, смену периодов онтогенеза, является фактором, ограничивающим абсолютную обратимость циклического времени.

Обратимость биологического времени. Способность живых организмов к генерации и накоплению энергии, использованию внешних источников энергии послужила основанием к допущению частичной обратимости биологического времени А.А. Ухтомским и В.И. Вернадским. Это свойство биологического времени отражено в повторяемости информации об определенных значениях гомеостатических констант и биологических процессов, что не всегда соответствует понятию ритма. Участие обратных связей межнейронального синапса в механизме длительной посттеганической потенциации, лежащем в основе фиксации энграммы памяти, подтверждает реальность и использование в физиологических процессах частичной обратимости как свойства биологического времени.

Описанные свойства биологического времени свидетельствуют о его взаимосвязанности с энтропией и поддержанием энергетического гомеостазиса организма. Это согласуется с выдвинутой в настоящей работе концепцией информационно-энергетической природы времени, ее формализованным выражением (2) и его следствиями. Конкретные механизмы генеза и регуляции параметров эндогенного времени объединены во временную структуру организма.

III. Временная структура организма

Внутренняя среда организма имеет многокомпонентную, целостную и динамично изменяющуюся временную структуру. Согласно развиваемым в работе представлениям, она включает: генераторы эндогенного времени (осцилляторы и таймеры, объединенные в хронотоп), временные процессы (монофазные, направленное время, ритмы, циклы, тенденции) и механизмы индивидуального (субъективного) времени, способные к восприятию экзогенного времени, сличения с ним и коррекции - эндогенного.

Осциллятор по определению (Алпатов, 2000) представляет собой «колебательную систему, самостоятельно поддерживающую эндогенный ритм благодаря замкнутой

внутри нее короткой петле обратной связи», т.е. способен к временному самоструктурированию. Гормоны на уровне осцилляторов участвуют в генезе направленного и циклического времени, а также в синхронизации информационно-энергетической временной структуры организма к таковой окружающей среды (точнее, к экзогенным источникам определенного вида энергии). Это подверждает участие гормонов в активности циркадианного осциллятора супрахиазматического ядра гипоталамуса, а также циркадианная ритмика процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях (тканевых осцилляторах), обусловленная сменой уровней ультрафиолетовой радиации и/или нормоксии/гипоксии в разное время суток (Коваленко, Молчанов, 2001). Они коррелируют с ритмами концентраций гормонов с про- и антиоксидантными эффектами (АКТГ, вазопрессин, окситоцин, лептин, мелатонин, меланопсин, ГАМКи т.д.). Следовательно, в тканевых осцилляторах временной структуры организма ритмы. ПОЛ и его продуктов (как и факторов регуляции) могут выступать как сопряженный (параллельный) вторичный энергетический осциллятор с сетевыми свойствами. Функции такого осциллятора очевидны: оценка изменений рН ткани и роста энтропии, а также регуляция активности пейсмекерных рН- и гиперполяризационно-чувствительных ионных каналов, широко представленных в клетках разных тканей. Это согласуется с полученными нами данными о влиянии гормонов (окситоцин) на асимметрию информационно-энергетической структуры внутреннего пространства через изменение уровня ПОЛ и функций в парных органах.

Таймер каждой из физиологических систем (в том числе и гормональной) включает совокупность всех ее осцилляторов и обладает: сетевой структурой, обеспечивающей взаимодействие локальных осцилляторов системы, возможность синхронизации их активности и генерацию направленного, циклического и ритмического времени с отличными от осцилляторов темпоральными характеристиками; динамичностью иерархии осцилляторов в пределах таймера; способностью к усилению внесистемных регуляторных воздействий, задающих или синхронизирующих активность таймера; к коррекции эндогенного времени, генерируемого таймером, относительно экзогенного. В сетевую структуру гормонального таймера включены гормонпродуцирующие структуры всех физиологических систем. Следовательно, гормональный таймер представляет временную структуру более высокого уровня по сравнению с другими таймерами. Это позволяет ему обеспечить взаимодействие локальных осцилляторов и осуществить «интерференцию» генерируемых ими временных процессов с выделением

доминирующего временного процесса, который может играть функцию эндогенного «задатчика времени» по отношению к другим.

На сопряжение гормональной сети таймера с энергетической структурой организма указывает прямое либо опосредованное участие многих гормонов в регуляции внешнего и клеточного дыхания, перекисного окисления липидов и в механизмах терморегуляции. Наиболее значимой функцией эндокринного таймера является регуляция продолжительности жизни клетки и организма в целом. На клеточном уровне это иллюстрируется взаимодействием процессов гормонопоэза и апоптоза (Таранухин, 2003). При этом про-, либо антиапоптические функции гормонов часто концентрационно зависимы и сопряжены с энергетическим гомеостатированием, как это показано для йодтиронинов в нейронах мозжечка (Singh е.а., 2003), эстрадиола и хорионального гонадотрошша, регулирующих активность антиоксидантного энзима супероксид дисмутазы в желтом теле яичников (Dharmarajan, 1999).

Важной функцией гормонального таймера является также запуск развернутых долговременных программ, характерных для определенных этапов онтогенеза, т.е. формирование стрелы времени жизни организма. При этом смена гормональных модулей или их компонентов, изменение концентрационных соотношений определенных гормонов, смена и/или изменение темпоральных характеристик доминирующего ритма могут играть роль кода периода онтогенеза. Поскольку гормональная программа большей их части используется «однократно», то она может быть связана также с маркированием настоящего и прошлого времени в рамках гормонального таймера. Гормональные программы, предваряющие стресс рождения или полового созревания, сопряжены с будущим временем.

В рамках определенного этапа онтогенеза гормональный таймер формирует и нециклические долговременные программы, связанные с функциональной доминантой (доминанта голода, лактации) и оптимизацией уровня энтропии. В гормональной сети при этом описаны изменения, характеризующие все признаки (гормональной) доминанты: усвоение ритма через механизм синхронизации и его усиление посредством вышеописанного механизма «потенциации», подавление секреции субдоминантных гормонов, иннерционность.

Завершая анализ генераторов времени всех уровней в гормональной сети следует еще раз подчеркнуть, что они участвуют в формировании эндогенного времени организма и восприятии «экзогенного», времени окружающей среды, а также их сравнении. О результатах последнего в рамках гормонального таймера могут свидетельствовать: 1. активация (или подавление) эндогенных осцилляторов с

эндокринной функцией в одной из физиологических систем, либо на уровне гормонального таймера; 2. выделение доминирующих гормональных ритмов, обусловленных экзо- и/или эндогенными задатчиками; 3. гормон-зависимая смена паттернов реакций висцеральных систем или поведения, как это было показано при введении вазопрессина и окситоцина. В процессе сличения интеграция параметров экзо- и эндогенного времени формирует субъективное чувство времени (Моисеева, 1999 и др.).

Результаты проведенных в настоящей работе исследований факторов субъективного времени позволили заключить, что на длительность субъективной минуты человека влияют тип асимметрии автономной и центральной нервной системы, ведущая сенсорная система, объем и помехоустойчивость кратковременной памяти, участие речи и ее эмоциональной составляющей в отсчете интервала субъективного времени. При этом снижение объема информации об окружающей среде обусловливает достоверное (р<0.001) ускорение субъективной минуты, тогда как увеличение объема экзогенной информации вызывает замедление ее. Причиной тому, по нашему мнению, является большая сенсорная и эффекторная стереотипия внутреннего (по сравнению с внешним) пространства организма, обусловленная потребностями гомеостазиса. Это способствует не только снижению роста энтропии, но и ускорению эндогенного времени в соответствии с концепцией информационно-энергетической природы времени и выражением (2).

Информационный стресс и субъективная оценка времени.

Большинство авторов исследований, посвященных отсчету и/или оценке субъективной минуты, подчеркивает, что ее изменения наиболее значимы при действии стресс-факторов. Это можно объяснить их сопряженностью с изменением информационно-энергетической структуры организма на разных фазах стресс-реакции. В соответствии с концепцией информационно-энергетической природы времени и выражением (2), а также современными представлениями о гормонах и медиаторах как молекулярных носителях информации нами сформулирована информационно-энергетическая концепция стресса. Она позволяет объединить различные трактовки феномена стресса и объяснить разнонаправленные изменения скорости субъективного времени в процессе стресс-ответа. Суть концепции сводится к взаимосвязи комплексов реакций, характерных для последовательных фаз стресс-ответа, с их анти- либо проэнтропийной направленностью. При этом антиэнтропийные функции парасимпатической системы и модуля гормонов на фазе первичного шока обеспечивают доминирование более вариабельной экзогенной

информации за счет концентрации на ней внимания и торможения висцеральных и двигательной систем, (компонентов ориентировочного рефлекса). Это способствует замедлению субъективного времени относительно астрономического. Проэнтропийная направленность активации симпатоадреналовой и висцеральных систем на фазе противотока, сопряженная с усилением процессов гликолиза, липолиза и ПОЛ в тканях, отражена в повышенной возбудимости, росте температуры тела и максимальной выраженности отрицательных эмоций. Она способствует доминированию эндогенной информации и ускорению эндогенного (и субъективного) времени. Индивидуальный тип асимметрии автономной нервной системы определяет выраженность и длительность фаз стадии тревоги: для лиц с выраженной парасимпатотонией длительность фазы первичного шока больше, что определяет латентность «симпато-адреналовой» фазы противотока (длительность интервала по А.А. Ухтомскому). Для лиц с преобладанием симпатотонии длительность фазы первичного шока минимальна. Это согласуется с описанием гипокинетического и гиперкинетического типов шоковых состояний, а также динамикой субъективного времени у людей во время и после чрезвычайных сигуаций (Александровский и др., 1989).

Согласно предлагаемой концепции характерное для дистресса истощение стресс-протектирующях и стресс-лимитирующих систем, а также снижение энергетического потенциала организма сопряжены с уменьшением допустимого объема экзогенной информации и параллельным увеличением объема эндогенной информации вследствие развития патологий. При этом преобладание эндогенного времени создает основу для ускоренного субъективного чувства времени в условиях относительной стабильности (или обедненности) информационно-энергетического континуума окружающей среды. Предлагаемая информационно-энергетическая концепция стресса позволяет описать специфику информационно-энергетической структуры организма в условиях стресса новизны, острого, привычного и хронического стресса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенный в работе анализ свойств пространства и времени внутренней среды организма, а также результаты исследования роли гормонов в их формировании легли в основу трех концепций: гипотезы о роли и механизмах функциональной межполушарной асимметрии головного мозга в поддержании энергетического гомеостазиса, концепции об информационно-энергетической природе биологического времени и информационно-энергетической концепции стресса. Их взаимосвязь

является следствием сопряженности ряда свойств внутреннего пространства и эндогенного времени живых организмов, - асимметрии, непрерывности, неравномерности. Это отражает взаимосвязь информации, времени, энергии и энтропии. Гормональная система, в силу модульно-сетевой организации и секреции гормонов всеми другими физиологическими системами, играет роль надсистемы, определяющей динамику информационно-энергетической структуры внутреннего пространства, а также параметры эндогенного и субъективного времени в ходе онтогенеза.

ВЫВОДЫ

1. Свойства внутреннего пространства организма характеризуют его как информационно-энергетическую структуру. Ее направленность, полисистемность и асимметрия, наряду с другими свойствами, обеспечивают энергетический и информационый гомеостазис организма.

2. Асимметрия симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы имеют базисное значение для формирования и динамики проэнтропийной направленности функций правого полушария головного мозга и антиэнтропийной - левого. Пептидные гормоны усиливают асимметрию информационно-энергетической структуры организма.

3. Модульно-сетевая организация гормональной системы как фактора информационно-энергетической структуры внутреннего пространства организма подтверждена на примере кратковременных (в течение 15 мин) и длительных (24-48 часов) множественных церебральных и периферических эффектов введения окситоцина, вазопрессина или нейротензина в Ш желудочек, а также в центры ствола мозга и ядра миндалины. Гормональный модуль как функциональная единица гормональной сети обладает свойствами статичного и динамичного маркера внутреннего пространства и осциллятора со свойствами локального усилителя сетевых сигналов, а также механизма кодирования информации, времени и энергии.

4. Окситоцин, нейротензин и вазопрессин при введении в III желудочек мозга или в активирующие (латеральное и оральное ядра моста, паравентрикулярное ядро гипоталамуса) и тормозные (парабрахиальное медиальное, дорсальное ядро шва, клиновидное ядро) центры облегчали их воздействия на висцеро-моторные стереотипии и запуск мотивированного поведения. Потенциация гормональных и нейрогенных сигналов, реверберация гормонов как носителей информации,

сканирование концентрации отдельных гормонов и концентрационно зависимых реакций являются свойствами гормональной сети.

5. Сформулирована и обоснована концепция об информационно-энергетической природе биологического времени. В ее основу положена взаимосвязь информации, времени, энергии и энтропии, описываемая выражением к = 1р + Не, где — суммарный объем информации, 1р - информация со свойствами потенциальной энергии (закодированная в геноме, памяти), - информация со свойствами кинетической энергии или время, которое можно представить как сумму энергии, структурированной информацией и энергии неструктурированной т. е. энтропии. Выражение позволяет объяснить ряд свойств биологического времени.

6. Выведены следствия концепции об информационно-энергегической природе биологического времени:

1. При 1к —► 0 информация Ь —» 1р, т.е. информация и время относительно диссоциированы. 2. При ЕЬ —» 0 (снижении уровня энтропии) время, сопряженное с определенным объемом информации, уменьшается (ускоряется). 3. Снижение уровня энтропии может привести к уменьшению суммарной информации, воспринимаемой организмом. 4. Следствием (1), (2) и (3) является ЕЬ Ф 0, т.е. необходимость оптимального уровня энтропии для поддержания жизнедеятельности организма.5. Рост энтропии и/или объема воспринимаемой информации приводит к увеличению длительности или скорости времени.

7. Биологическое время обладает рядом свойств, характерных всем спецификациям времени: направленностью, непрерывностью, неравномерностью, ритмичностью. Специфические свойства биологического времени, присущие всем структурным уровням организма, представлены двойственностью, цикличностью и относительной обратимостью.

8. Настоящее, прошлое и будущее время организма имеют специфические характеристики, позволяющие различать информацию, сопряженную с разными временными отрезками «стрелы времени» онтогенеза. Настоящее время характеризуют: наличие новизны информации (ее изменение служит точкой отсчета настоящего времени); выявление и оценка степени новизны информации через сравнение ее с уже имеющейся в памяти информацией из прошлого времени; наличие направленной развертки информации во времени; характеристика динамики потока

информации; информация имеет свойства, сходные с кинетической энергией; структуризация информации в процессе ее обработки и ввода в память.

Свойства прошлого времени взаимосвязаны с механизмами памяти: отсутствие (относительное) новизны информации, - в памяти хранится уже известная, обработанная информация; наличие у хранимой в памяти информации прошлого времени свойств, сходных с потенциальной энергией; отсутствие временной развертки для информации о прошедших событиях (до запуска механизма воспоминания) или относительная диссоциация со временем

К свойствам будущего времени отнесены: проективность и схематичность; мотивация и цель играют роль факторов темпорального структурирования информации о будущем; дискретность субъективного конкретного представления о будущем, -конкретизирована информация о цели и начальных этапах программы ее достижения; информация о будущем включает оценку времени достижения цели как отдельный "блок информации"; программа будущего времени формируется в настоящем с участием информации настоящего и прошлого времени.

9. Временная структура организма включает: генераторы эндогенного времени (от молекулярных осцилляторов до системного таймера), временные процессы (направленное, циклическое время и ритмы), а также механизмы сличения экзогенного и эндогенного времени, формирующие субъективное время индивида. Каждый из компонентов обладает специфическими свойствами.

10. На субъективное чувство времени и ошибку отсчета 15-ти секундного интервала человеком по сравнению с реальным временем влияют факторы эндогенной и экзогенной природы. Среди них, тип асимметрии периферической и центральной нервной системы, наличие артикуляции, тип ведущей сенсорной системы, объем воспринимаемой информации и ее энергетическая природа (световая, звуковая, механическая), соотношение объемов воспринимаемой экзогенной и эндогенной информации. Информационно-энергетическая концепция стресса позволяет описать специфику информационно-энергетической структуры организма в условиях стресса новизны, острого, привычного и хронического стресса.

11.Соотношения объемов экзо- и эндогенной информации и, соответственно, параметров экзо- и эндогенного времени определяют феномены замедления или ускорения субъективного времени на разных стадиях стресс-реакции. При этом большая скорость эндогенного времени по сравнению с экзогенным соответствует концепции информационно-энергетической природы времени и ее следствиям, а

также подтверждается экспериментальными данными по высоко достоверному ускорению отсчета субъективной минуты в условиях уменьшения экзогенной информации.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Грачев И.И., Пруцкова Н.П., Чернышева М.П. Реакции нейронов вентромедиальной области гипоталамуса при раздражении нерва молочной железы и гиппокампа. Вестник ЛГУ. сер. биол. вып.2 (9): 76-83.1976.

2. Грачев И.И., Пруцкова Н.П., Чернышева М.П. Роль гипоталамуса в регуляции системы гипофиз-молочная железа. В кн.: Физиология и патология кортико -висцеральных взаимоотношений. Л. Наука. 76-85.1978.

3. Петров Ю.А., Чернышева М.П. О пластичности нейронов гипоталамуса В кн.: Синаптическая организация мозга (Нервн. система). Л. Изд-во ЛГУ. 22: 83-89. 1979.

4. Чернышева М.П. Механизмы лимбико-периферической интеграции в гипоталамической регуляции лактации. В кн.: Современные достижения физиологии и биохимии лактации. Л. Наука.32-35.1981.

5. Кузнецова Е.А., Чернышева М.П. О влиянии возбудимости нейросекреторных клеток гипоталамуса на характеристики антидромного потенциала действия. Тез. 5-й Всесоюзн. конф. по физиологии вегетативной нервной системы, посвященной 100-летию со дня рождения акад. Л.А. Орбели. Ереван. 186. 1982.

6. Кузнецова Е.А., Чернышева М.П. Антидромная идентификация нейросекреторных клеток гипоталамуса крысы. Нейрофизиология 14(6): 585-591.1982.

7. Луцик Е.А., Чернышева М.П. Характеристика осмочувствительности клеток супраоптического ядра гипоталамуса крысы. Физиол. журн. СССР.70 (4) : 385-391. 1984.

8. Оттелин В.А., Чернышева М.П. Структурно-функциональная организация кортикальных влияний на подкорковые висцеральные центры. В кн.: Тез. 12 Всесоюзн. конф. по физиол.патол кортико-висцеральных. взаимоотношений, посвященной 100-ю К.М. Быкова. Л. Наука. 43-45.1986.

9. Чернышева М.П.. Веревкина, Милейковский Б.Ю., Е.Н. Николаев, А.Н. Федин, Л.А. Самойлова, А.Г. Погорелов, В.И. Муравьев, О.Н. Чернышева. Особенности эффектов вазопрессина, введенного в висцеральные центры. Тез ХУ съезда Всесоюзн. физиол. общества им. И.П. Павлова. Т.2. Кишинев. 328.1987.

10. Веревкина СВ., Милейковский Б.Ю., Чернышева М.П., Ноздрачев А.Д. Влияние вазопрессина на двигательную активность животных. В кн.: «Перспективы

клинического применения препаратов пептидной природы». М. 98-101.1987.

11. Веревкина СВ., Милейковский Б.Ю., Чернышева М.П. Влияние вазопрессина на функции висцеральных центров. В кн. : «Проблемы нейрогуморальной регуляции деятельности висцеральных систем». Тез. всесоюзн. конф., посвященной 80-летию со дня рождения акад. Черниговского. Л. 21-22.1987.

12. Ноздрачев А.Д., Милейковский Б.Ю., Веревкина СВ., Чернышева М. П. Роль центров ствола мозга в регуляции висцеральных, локомоторных и эмоциональных реакций. В кн.: Психофизиология человека в условиях перестройки. Уфа. 42-43. 1988.

13. Чернышева М.П., Котельникова В.И. Модуляция адреноблокаторами эффектов церебрально введенного нейротензина на эндокринные клетки желудка. Тез. Всесоюзн. конф., посвящ. 100-ю основания кафедры нормальной физиологии медицинского ф-та Томского ГУ. Томск. 237.1989.

14. Ноздрачев А.Д., Осипова Н.С., Чернышева М.П. Об асимметрии нисходящих влияний обонятельных долей на функции висеральных систем. В кн.: Проблемы нейрокибернетики. Мат. IX Всесоюзн. конф. Ростов-на Дону. Изд-во РГУ. 244.1989.

15. Ноздрачев А.Д., Чернышева МП. Висцеральные рефлексы. Л. Изд-во ЛГУ. 1989.

16. Осипова Н.С., Чернышева М.П., Ноздрачев А.Д. Структурно-функциональная асимметрия обонятельных долей головного мозга и стресс. В кн.: «Стресс, адаптация, дисфункция».Тез. 4-го Всесоюзн. симп. Кишинев.70.1991.

17. Ноздрачев А.Д., Осипова_Н.С, Чернышева М.П. Функциональная асимметрия ольфакторного контроля висцеральных функций. Физиол. журн. им. И.М. Сеченова.78(1): 3-11.1992.

18. Ноздрачев А.Д., Осипова Н.С, Чернышева М.П. Роль функциональной асимметрии обонятельных долей в координации активности диафрагмы и мышц-антагонистов. В кн.: «Организм и среда». Тез. Междунар. симп. стран СНГ Бухара. 2729. 1992.

19. Чернышева МП, Осипова Н С, Ноздрачев К.А. Роль окситоцина в латерализации феномена Орбели - Гинецинского. В кн.: «Организм и среда». Тез. Междунар. симп. стран СНГ Бухара. 53-54.1992.

20. Осипова Н.С., Чернышева М.П. Асимметрия и регуляция обонятельными долями мозга моторных и висцеральных рефлексов. В кн.: «Актуалып проблем! физиологи». Тез. докл. научн. конф., посвящ. 150-ю кафедры физиологии человека и животных КГУ им. Шевченко. Юее. 14.1992.

21. Чернышева М.П. Эфферентные связи гипоталамических ядер. В сб.:

«Нейроэндокринология». 4.2. Книга 1. СПб. Наука. 37-65. 1993.

22. Ноздрачев А.Д., Коваленко Р.И., Чернышева М.П.. Семенова Е.П. Влияние внутрижелудочкового введения окситоцина на функциональную активность эпифиза, надпочечников, гонад и поведение крыс. Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 80(2) : 8897.1994.

23. Ноздрачев А.Д., Чернышева МП.. Коваленко Р.И., Осипова Н.С., Теребилова ЕА., Штылик А.В. Роль окситоцина в формировании асимметрии ростральных структур головного мозга крыс в условиях осмотического стресса. Физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 80 (6): 136-144.1994.

24. Чернышева М.П. Гормоны животных. Введение в физиологическую эндокринологию. СПб. Глаюлъ 1995.

25. Чернышева М.П.. Коваленко Р.И., Титова И.В. Асимметрия периферических эффектов окситоцина у самцов белых крыс. Доклады РАН. 342. (2) : 269-274. 1995.

26. Коваленко Р.И., Штылик А.В., Чернышева М.П., Ноздрачев А.Д. Латерализованное влияние окситоцина на функциональную активность парных висцеральных органов. Физиол. журн. им. И.М.Сеченова. 81(10) : 89-93. 1995.

27. Коваленко Р.И., Чернышева МП.. Сибаров Д.А. Влияние осмотического стресса на асимметрию эффектов пептидов эпифиза и окситоцина. В кн.: «Нейроэндокринология-95». Тез. 1-й Всеросс. конф. СПб. 89.1995.

28. Краснощекова Е.И., Новикова И.М., Чернышева М.П. Исследование участия в иннервации эпифиза структур симпатической нервной системы и головного мозга у крыс. В кн.: «Структура и функции вегетативной нервной системы». Мат. Междунар. симп. Воронеж. 164-166.1995.

29. Nozdrachev,A.D., R.I.Kovalenko, М.Р. Chernisheva. The Functional Asymmetry of adrenal glands induced by pineal peptides and oxytocin in stress. Europ. J. Physiol. 430(4) : 137-139. 1995.

30. Mileikovski B.Y, Nozdrachev A.D, Verevkina S.V, Chernisheva MP. Hindlimb alpha-motoneurones are inhibited by stimulation of trigeminal structures in the rat. Forth IBRO Congr. Neurosci. Abstr. Oxford, New York. Rapid Communications. 330 (D5.15). 1995.

31. Nozdrachev, A.D., R.I. Kovalenko, M.P. Chernisheva Asymmetry of oxytocin effects under osmotic stress in rat. Abstr.of 17th Conf. Europ. Сотр. Endocrin. 50.1995.

32. Коваленко Р.И., Чернышева М.П.. Ноздрачев А.Д., Штылик А.Д. Асимметрия периферических эффектов унилатерального интраназального введения окситоцина у самцов белых крыс. Доклады АН. 342 (2): 269-272.1995.

33. Штылик А.Д., Чернышева М.П.. Коваленко Р.И., Ноздрачев А.Д. Латерализованное влияние окситоцина на функциональную активноть парных висцеральных органов у крыс. Фнзиол. журн. ям. И.М. Сеченова. 81 (10): 89-97.1995.

34. Милейковский Б.Ю., Ноздрачев А.Д., Чернышева М.П. Взаимодействие сенсорных элементов тригеминального комплекса со стволовыми центрами мозга, угнетающими движение и болевую чувствительность. Тез. докл. 2-й конф. Росс, ассоциации по изучению боли. Спб: Изд-во СПбГМУ. 35-37.1995.

35. Чернышева М.П. Природа сна: сон как стресс-реакция. Тез. Межвуз. конф. "Биология человека". СПб. 27-29.1996.

36. Ноздрачев А.Д., Сабанов B.C., Самойлова Л.А., Скопичев В.Г., Чернышева М.П. О роли метасимпатической нервной системы в поддержании устойчивости внутренней среды организма. В кн.: "Механизмы адаптации организма". Тез. Всеросс. конф. Томск. 32-33.1996.

37. Золоторевская М.Н., Ноздрачев А.Д-, Чернышева М.П. Роль рецепторов дыхательной системы в помехоустойчивости кратковременной памяти человека. В кн.:. «Проблемы интерорецепции». Тез. Междунар. симп. СПб. 109.1997.

38. Чернышева М.П., В.Ю. Васильев, Влияние разных фракций ликвора пациентов с опийной зависимостью на двигательную активность крыс-реципиентов. Вестник СПбГУ. Вып. 2 : 56-68.1997.

39. Булгакова О.Н., Чернышева М.П. Оценка индивидуального времени человека в условиях привычного стресса разного типа. В кн.: «Механизмы функционирования висцеральных систем». Тез. Всеросс. конф. СПб. 59-60.1999.

40. Чернышева М.П. Информационно-энергетическая концепция стресса. Тез. Всеросс. конф. с междунар.участием "Нейроэндокринология-2000". СПб.131.2000.

41. Чернышева М.П.. Ноздрачев А.Д. Висцеральный таймер и чувство времени. В кн.: Тез. ХХХ-го совещания по проблемам высшей нервной деятельности, посвященного юбилею И.П. Павлова. S01-S03.2000.

42. Коваленко Р.И., Зимина О.А., Чернышева М.П., Ноздрачев А.Д. Влияние интраназальных введений пептидов эпифиза на агрессивно-оборонительное поведение односторонне адреналектомированных крыс. Доклады АН. 370 (4): 554-558.2000.

43. Золоторевская М.Н., Околотова Л.С., Шереметьева А.С., Чернышева М.П. Влияние задержки вдоха на субъективную оценку времени у симпато- и парасимпатотоников. В кн.: «Проблемы регуляции висцеральных систем».Тез. Всеросс конф., посвященной памяти А.М. Уголева. СПб. 36-37.2001.

44. Чернышева М.П.. С.С. Быкова, А.В. Лагун, А.А. Стуканова. Роль асимметрии нервной системы в субъективной оценке времени в свете учения А.А. Ухтомского о хронотопе. В кн.: «Учение Ухтомского и современная наука». Тез. конф, посвященной 125-летию А.А. Ухтомского. СПб. 127-128. 2001.

45.Чернышева М.П. Гормональный модуль. В кн.: Тез. Всеросс. конф. по проблемам эндокринологии. Пермь. 67.2002.

46.Чернышева М.П. Гормоны и временная структура организма. В кн.: «Нейроэндокринология-2003». Тез. Всеросс. конф. с междунар. участием. СПб. 222. 2003.

47. Чернышева М.П. Висцеральные системы как таймеры эндогенного времени. В кн.: Тез. Всеросс. симп. с междунар. участием «Механизмы функционирования висцеральных систем», посвященной Ф.В.Овсянникову». СПб. 189-190. 2003.

48. Чернышева М.П. Межполушарная асимметрия головного мозга и энтропия. В кн.: "Функциональная межполушарная асимметрия головного мозга". М. 156-164. 2003.

49. Реброва Н.П., Чернышева М.П. Функциональная межполушарная асимметрия и психология человека. СПб. Речь. 2004.

50. Chernisheva M.P. Hormones and time-structure of organism. VIII-th Int. Symp. "Stress and behavior".St-Petrsburg. 713. 2004.

51. Chernisheva M.P. Energetic homeostasis and asymmetry of nervous system.. In: II Int. Symp. "Behavioral and Morphological Assymmetries". St.-Petersburg. 15.2004.

Из 51 публикаций - 22 статьи, 3 книги, 26 тезисов.

Подписано в печать 19.10.2004. Заказ № 930. Тираж 100 экз. Объем 0,75 п. л. Отпечатано в типографии ООО «Микроматикс». Санкт - Петербург, В. О., Большой пр., 55

»2304 1