Схематическая модель биологической жизнедеятельности человека

Реологическая аппроксимация различных сценариев жизнедеятельности.

Для сложных систем с недостаточными сведениями о теории взаимодействия участвующих в процессе реальных факторов наибольшее распространение получили статистические математические модели, основанные на кибернетическом представлении объекта исследования в виде так называемого «чёрного ящика», т.е. некоего образа закрытой системы, но с известными априори входными и выходными факторами.

В нашем случае на первом этапе построения подобной модели стояла задача выбора некоего мысленного объекта исследования из числа понятных и достаточно изученных стохастических процессов. В качестве такого образа была выбрана модель реобиологических часов по типу проточного реактора, изображённого на Рис.1.

В соответствии со схемой работы такого биореологического реактора ожидаемая продолжительность жизнедеятельности человеческого организма должна соответствовать времени истечения того или иного количества рабочего тела реактора.

В качестве рабочего тела биореологических часов принимаем некую условную жидкую субстанцию, вязкость которой может только увеличиваться под действием генетической программы старения, влияния негативных факторов окружающей среды, а также условий и факторов риска в различных сферах жизнедеятельности человека. Наглядным аналогом такой субстанции могут служить всем хорошо известные в быту термореактивные пластмассы, исходные мономеры которых могут легко течь, как простые жидкости, но под влиянием различных искусственных и естественных факторов ( например, времени хранения, света, температуры, сшивающих добавок, радиационного облучения и др.) постепенно полимеризуются с образованием трёхмерной структуры, затвердевают и в конце концов окончательно теряют способность к течению.

Наглядной аналогией такого процесса по отношению к процессу старения может служить биохимическая сшивка больших молекул коллагена под влиянием побочных продуктов обмена, образующихся в процессе старения, что, в частности, является одной из причин возникновения кожных морщин [12].

 

– Условная стартовая жидкая субстанция с вязкостью η_min, способная вытекать из реактора под действием собственного веса.

– Условная «сшитая» субстанция с вязкостью η_max , неспособная к течению и отвечающая состоянию аморфного твёрдого тела.

– Условная промежуточная субстанция с нарастающей вязкостью η_max< η < η_max и η →η₁< η₂< η₃...→ η_max способная течь и отвечающая состоянию коллоидных растворов.

 

Для наглядного представления о работе биореологических часов по типу проточного реактора с мешалкой рассмотрим три наиболее показательных примера:

Пример 1.
Оптимистический. Несмотря на процессы структурирования рабочего тела, всё содержимое реактора полностью, точнее, почти полностью вытекло, что соответствует процессу естественного старения и по времени смерти фактически от старости. Время истечения в этом случае отвечает рекорду долголетия.
Пример 2.
Трагический. В результате каких-то причин (например, в результате прерывания беременности, выкидыша или смерти ребёнка при родах) рабочее жидкое тело по схеме цепной реакции в течение нескольких минут структурируется до состояния нетекучего твёрдого тела.
Пример 3.
Все другие промежуточные сценарии жизни, включая риски со смертельным исходом в любом возрасте.

Из представленных примеров биореологических часов следуют любопытные выводы:

1. Тривиальный. Жизнь конечна или, по-другому, смерть неизбежна. Прекращение функционирования организма наступит в любом случае: либо вследствие вытекания из реактора всей субстанции, либо из-за прекращения её истечения по причине образования трёхмерной структуры и закупорки реактора.

2. Неожиданный. Если бы, допустим, не было процессов естественного старения и внешних факторов, негативно влияющих на организм в целом, то время жизни человека в таких идеальных условиях было бы, как ни парадоксально, меньше по сравнению с продолжительностью жизни в обычных условиях. Этот вывод следует из того, что неструктурируемая жидкая субстанция, обладающая минимальной вязкостью, истечёт из реактора соответственно за наименьшее время, что, однако, не противоречит здравому смыслу. Жить – это значит выживать.

Графоаналитическое представление сценариев жизни на основе возрастной экстраполяции физической дееспособности спортсменов-марафонцев и долгожителей.

Формально энергетический потенциал жизнеспособности человека можно представить количественно, если рассмотреть человека с точки зрения изменения его физических возможностей в процессе всей жизни при условии естественного наращивания работоспособности после рождения, достижения максимума в определённом возрасте и последующего уменьшения в старости. Такая математическая модель была разработана в Омском филиале Академии водного транспорта [14]. При её создании были использованы статистические данные российских спортсменов в форме возрастных коэффициентов физических возможностей лыжников и бегунов-марафонцев, обладающих, как правило, отменным здоровьем и ведущих правильный образ жизни.

В основу аппроксимации был положен нормальный математический закон распределения Гаусса и метод геометрического симметрирования младших и старших возрастных групп возле математического ожидания. Результаты моделирования до возраста 90 лет представлены в табл. 1. Экстраполяция вышеуказанных данных до возраста 160 лет представлена на кривой 1 (см. рис. 2) по [15].

Таблица 1

Возраст	Коэффициент дееспособности	Коэффициент потери дееспособности
4	0,005
5	0,046
10	0,630
15	0,899
20	0,988
25	0,998
28	1,000
30	0,999	0,001
35	0,990	0,010
40	0,974	0,026
50	0,914	0,086
60	0,828	0,172
70	0,722	0,278
80	0,607	0,393
90	0,491	0,509

Рис 2. Графическая аппроксимация различных сценариев жизнедеятельности по коэффициентам физической дееспособности:

1. Кривая динамики оптимистического сценария изменения физической
дееспособности для долгожителей.
2. Кривая естественной утраты физической дееспособности
3. Кривая увядания для людей, доживающих до 90 лет.
4. «Типичная» кривая жизнедеятельности для «нормальных» граждан России,
доживающих до пенсионного возраста и, «дай Бог», дальше…….

 

---