Новости дня

23 августа 2021, 08:59

Российские ученые выяснили «предел прочности» человека

Универсальный математический метод, позволяющий предвидеть наступление кризиса в организме человека и других сложных адаптивных системах, разработали ученые Сибирского федерального университета (СФУ).

Авторы утверждают, что с помощью их подхода можно скорректировать негативные изменения и улучшить процесс адаптации в медицине, спорте, экологии, экономике, государственном управлении и других сферах, следует из статьи в журнале Physics of Life Reviews.

Стресс и адаптация – универсальные понятия, описывающие поведение сложных систем в изменяющемся мире, передает РИА «Новости». Понимание того, как система может успешно адаптироваться, по словам ученых СФУ, является важнейшим знанием и для ряда научных дисциплин, и для множества практических областей – от медицины и техники до финансов и государственного управления.

Группа исследователей из России и Великобритании под руководством Александра Горбаня усовершенствовала концепцию биологической адаптации, разработав универсальный метод корреляционной адаптометрии. Этот уникальный подход позволяет оценивать состояние и биологических, и социальных систем при адаптации к стрессовым факторам окружающей среды.

Как объяснили специалисты СФУ, при увеличении адаптационной нагрузки корреляция (то есть взаимозависимость) между параметрами системы возрастает, но при этом растет и разброс в их значениях. Другими словами, различия между организмами нарастают, но при этом связи между их характеристиками становятся более однотипными.

«С этого парадоксального открытия и началось наше исследование 33 года назад, в течение которых мы скрупулезно проверяли нашу гипотезу на огромном объеме фактического материала со всего мира. Главное преимущество нашего метода – возможность точно рассчитать наступление предкризисного состояния системы и вовремя предотвратить или хотя бы смягчить отрицательные последствия», – объяснила соавтор работы, доктор физико-математических наук, профессор кафедры экономики и управления бизнес-процессами СФУ Елена Смирнова.

Как объяснили ученые, процессы стресса и адаптации к нему становятся намного более ясными и предсказуемыми, если анализировать не динамику изменений отдельных параметров системы, а совокупность всех связей между ними. Для разработки этого подхода исследовательская группа развила идею корреляционных графов.

Граф – математическое понятие, обозначающее совокупность объектов некоторого множества и их парных связей между собой. Вершины корреляционного графа в подходе специалистов СФУ обозначают различные характеристики организма, а связи между ними описывают их существенные взаимозависимости.

Оказывается, при адаптационных изменениях эти связи ведут себя универсальным образом для совершенно различных наборов параметров – будь то характеристики биологического организма, организации, социальной или экологической общности.

Явление, анализ которого послужил основой для исследования специалистов СФУ, получило название «эффект группового стресса». Как объяснили ученые, им удалось сделать серьезный шаг вперед в анализе этого явления, построив также модели индивидуальной адаптации с опорой на идею адаптационной энергии.

«Адаптационная энергия, введенная в науку великим физиологом Селье, – обобщенный адаптационный ресурс, который тратится в процессе приспособления и борьбы со стрессом. Аналогично истинно физической термодинамике, в нашем подходе можно ввести понятия адаптационной энтропии и свободной энергии, описывающие эффекты тренированности», – рассказал руководитель работы, заведующий Центром искусственного интеллекта, анализа данных и моделирования Университета Лестера (Великобритания) Александр Горбань.

По его словам, новый подход помогает моделировать и своевременно предотвращать неблагоприятные последствия для человеческого организма в кардиологии, онкологии, психиатрии и других областях. В частности, с его помощью уже удалось объяснить эффект так называемой осциллирующей смерти.

Это явление зафиксировано, например, наблюдениями сотрудников Красноярского краевого клинического онкологического диспансера им. А. И. Крыжановского. По их данным, наибольшее число смертей у прооперированных пациентов приходилось на первый, третий, седьмой и десятый дни послеоперационного периода. По словам ученых, это объясняется тем, что максимальный пик адаптационной нагрузки пациенты переживали как раз накануне дней критической смертности.

Сходные эффекты наблюдались и после инфаркта миокарда, и в посттравматической смертности – в этих случаях основной пик гибели дополняется затухающими всплесками. Выздоровление после тяжелой болезни также проходит периодические подъемы и спады, описываемые корреляционными моделями нового типа, объяснили в СФУ.

«Предложенный подход поможет не только разобраться в сложностях процесса старения, но и создать новую «медицину старения» и, прежде всего, открыть новые инструменты, способные предсказывать траектории будущего здоровья человека», – отметил профессор Клаудио Франчески, главный редактор ведущего международного журнала в области старения и возрастных заболеваний «Обзоры исследований старения».

Сибирь и Крайний Север дают обширный материал для изучения процессов адаптации. По словам ученых СФУ, на базе Института медицинских проблем Севера в 80-е годы XX века были накоплены огромные массивы наблюдений за состоянием людей, живших и работавших в полярных и приполярных областях. Их обработка позволила выявить новые универсальные закономерности.

Яркий пример, по словам исследователей СФУ, – данные норильской школы олимпийского резерва по плаванию. Дети, занимавшиеся плаванием профессионально, испытывали значительную нагрузку в связи со сложными условиями проживания. Высокая интенсивность тренировок делала их адаптационное напряжение чересчур высоким.

«Мы посчитали вес корреляционного графа – сложили все достоверные коэффициенты корреляций – и пришли к выводу, что в условиях этого северного города детям лучше заниматься обычным любительским плаванием, чтобы не подрывать здоровье. Мы рекомендовали закрыть школу или, как минимум, изменить режим тренировок. Предсказанная нашим коллективом высокая вероятность адаптационного срыва, к сожалению, подтвердилась», – рассказала кандидат технических наук, доцент кафедры вычислительной техники СФУ Людмила Покидышева.

По мнению профессора Университета Южной Флориды (США) Сэмюэля Л. Бакнера, руководителя Лаборатории мышц, внедрение нового подхода к анализу адаптации «может привести к новым достижениям и инновациям в области науки о спорте и физических упражнениях».

Стресс в социальных системах

По словам исследователей СФУ, аналогичная статистическая закономерность также выявлена ими и в долговременных финансовых тенденциях, и в развитии социальных систем.

«Предвидение критических изменений в социальных системах – большая проблема. Измерение «социального стресса» и отслеживание его динамики является важным приоритетом в государственном управлении. В реальности, к сожалению, социальный стресс часто измеряется лишь постфактум, после разрушительных социальных потрясений», – отметила Смирнова.

Проблема надежного измерения социального стресса перед критическими событиями, например, глубокими реформами, пока не имеет научного решения. Развиваемый специалистами СФУ метод, по их мнению, позволит значительно продвинуться в решении этой задачи. Найденные ими принципы также помогают предвидеть начало экономических кризисов по корреляциям и разбросу финансовых временных рядов еще до появления явных признаков неблагополучия, отметили ученые.

«Расширение спектра явлений, поддающихся количественному подходу, на мой взгляд, является наиболее важным и даже революционным вкладом этого исследования», – прокомментировал работу ученых СФУ Профессор Высшего института здравоохранения (Италия) Алессандро Джулиани.

Текст: Дмитрий Зубарев

Вам может быть интересно

Белый дом заявил, что у Байдена нет деменции
Темы дня

Израиль вмешался в выборы в США и Франции

В правительстве Израиля поддержали кандидатуры Дональда Трампа и Марин Ле Пен, чем бросили вызов нынешним властям США и Франции. Может показаться, что тем самым израильские лоббисты демонстрируют силу. В реальности дела обстоят скорее наоборот, а подобный «переход за красные линии» грозит дорого обойтись еврейскому государству.

В Миргороде Россия отработала уничтожение украинских F-16

Уничтожение пяти украинских Су-27 и повреждение еще двух аналогичных машин на аэродроме в Миргороде стало самой серьезной потерей для украинских воздушных сил за весь период спецоперации. Групповой ракетный удар был нанесен комплексами «Искандер». В экспертной среде говорят о возросших возможностях российской разведки. Также этот удар стал предупреждением Киеву и Западу перед размещением на Украине истребителей F-16.

В ДНР назвали суточные потери Украины

Названа стоимость изъятой у Невзоровых недвижимости

Эксперт по ЖКХ рассказал, что делать с капающим по подоконнику кондиционером соседа

Новости

Случай туберкулеза зафиксирован на медицинском факультете МГУ

Случай туберкулеза зафиксирован на факультете фундаментальной медицины МГУ им. Ломоносова, сообщили в пресс-службе факультета.

Пентагон назвал допустимыми удары американским оружием по Крыму

Власти США считают допустимым нанесение ударов по Крыму американским вооружением, заявил на брифинге пресс-секретарь Пентагона Патрик Райдер.

СМИ: Трамп после победы на выборах может отказаться от расширения НАТО

Бывший президент США Дональд Трамп работает над сделкой, подразумевающей отказ НАТО от расширения на восток, пишет газета Politico со ссылкой на источники.

Уточнена сумма вменяемой экс-замглавы Минобороны Иванову взятки

По информации, полученной из правоохранительных органов, сумма взятки, принятой бывшим заместителем министра обороны России Тимуром Ивановым, составляет 1 млрд 185 млн рублей.

Жителям Воронежа включили отопление в 30-градусную жару

Во время 30-градусной жары в одной из многоэтажек Воронежа во вторник включили отопление, об этом жильцы сообщили в соцсетях.

В РЖД назвали сроки запуска поездов на газе и водороде

РЖД планируют запустить поезда на газе и водородном топливе в 2027-2028 годах, следует из отчета компании за 2023 год.

В Китае опровергли ведение разведки с Кубы против США

Заявления американской стороны о том, что Китай использует объекты на Кубе в целях разведки, являются клеветой, заявил пресс-секретарь китайского посольства в Вашингтоне Лю Пэнъюй.

Киев ответил Орбану отказом на предложение о прекращении огня

Украине не в первый раз предлагают рассмотреть возможность прекращения огня для переговоров с Россией, однако этот вопрос не может рассматриваться в отрыве от других аспектов урегулирования, заявил замглавы офиса президента Украины Игорь Жовква, комментируя соответствующее предложение Венгрии.

Пентагон: Украинские пилоты завершили в США обучение управлению F-16

Несколько украинских летчиков завершили обучение по управлению американскими истребителями F-16 в США и отправились на дальнейшую подготовку в Европу, сообщил пресс-секретарь Пентагона Патрик Райдер на брифинге.

Белоруссия перекрыла на западе и юге границы и вывела ракетные системы на позиции

Белоруссия перекрыла южную и западную границы, заблокировав направления вероятного движения противника, заявил белорусский лидер Александр Лукашенко.

Подполье сообщило об ударе по выпускающему дроны заводу в Харькове

Два промышленных объекта в Немышлянском и Индустриальном районах Харькова во вторник вечером подверглись ракетному обстрелу, сообщил координатор николаевского подполья Сергей Лебедев.

Рейтинг одобрения Байдена после дебатов с Трампом упал до минимума

Рейтинг одобрения президента США Джо Байдена после первых президентских дебатов достиг нового минимума, свидетельствуют данные опроса телекомпании CNN.
Мнения

Глеб Простаков: Российско-грузинское сближение как пример для Украины

Грузинский кейс может со временем быть взят на вооружение новым руководством Украины. Потеря территорий – меньшее из зол в сравнении с полной утратой государственности и грозящей Украине демографической катастрофой.

Борис Акимов: Что нас ждет после капитализма

Сейчас основные наши успехи человечества в экономике измеряют ростом потребления. Если оно растет – хорошо, растет ВВП и прочие показатели. Идеальным человеком становится потребитель, все иные характеристики человека оказываются вторичными. Отсюда нынешние процессы расчеловечивания.

Сергей Худиев: Давайте не будем помогать террористам

Это не ислам делает людей опасными психопатами – наоборот, опасные психопаты приспосабливают знамя ислама под свои нужды. Не было бы его – приспособили бы еще что-нибудь.
Вопрос дня

Как правильно перевозить кошку или собаку в поезде и самолете на дальнее расстояние?