Я хорошо понимаю, что читателю не слишком нужно всё это знать, но мне-то очень нужно рассказать ему об этом.
Жан-Жак Руссо

Здравствуйте, уважаемые посетители сайта www.cellentronica.com!

Этот сайт медицинский. И ещё немного научный.

Он посвящен глобальным принципам организации иммунной системы. По сути, сайт создан в попытке интегрировать современные научные идеи для описания работы иммунной системы.

Всё, о чём здесь написано — реально существует и доступно уже сегодня. Поэтому наберитесь терпения и приготовьтесь к неожиданным открытиям. Мы попытаемся объяснить всё просто и доступно.

Если ученый не умеет популярно объяснить восьмилетнему ребенку, чем он занимается, значит, он шарлатан.
Курт Воннегут

Краткая характеристика сайта

Иммунологический GPS-навигатор.

Основные направления деятельности

Во-первых, представить новую научную основу понимания принципов организации и самоорганизации иммунной системы.

Во-вторых, получение качественно новой информации о вариантах организации иммунной системы.

В-третьих, установление взаимосвязей между клиническими данными пациентов и вариантами организации иммунной системы.

В-четвертых, предоставление пациентам возможности получения новых дополнительных данных о состоянии их иммунной системы.

Миссия проекта

Системный анализ и интеграция знаний о принципах организации иммунной системы, эффективности лечебных воздействий и их клиническое применение.

Задачи

Накопление новых данных о показателях иммунной системы и результатах лечения. Поиск и описание вариантов организации иммунной системы.

Поиск информативных показателей и их критических значений для принятия решений. Построение шкал тяжести и получение качественно новой информации путем математической обработки показателей иммунного статуса.

Предоставление пациентам дополнительных сведений, повышающих информативность диагностики и оценки эффективности проведенных ранее лечебных воздействий.

Предоставление пациентам дополнительных сведений о состоянии функциональных связей в иммунной системе, позволяющих осуществлять на индивидуальный подбор эффективных методов лечения.

Интересы

Проект создан для того, чтобы усовершенствовать понимание вариантов организации иммунной системы и разобраться в том, как она работает. Очевидно, что накопленные данные представляют собой огромную научную ценность, которая будет со временем увеличиваться. Однако непосредственной мотивации для получения новых научных званий у создателей сайта нет. Основная мотивация — практическая реализация накопленных знаний и приобретенных навыков на благо людям с целью накопления благоприятной кармы. Клиническая иммунология и системный анализ — это те области, на стыке которых мы планируем свою деятельность. Мы используем инструменты, т.е. набор навыков и знаний, относящихся к клинической иммунологии и системному анализу. В ходе реализации проекта мы также ожидаем усовершенствовать наши интеллектуальные инструменты.

Среди всех систем, которые у нас есть, самые сложные — это наши собственные тела.
Стивен Хокинг

Актуальность

Актуальность создания именно такого сайта обусловлена многими причинами. Постараемся коротко изложить современные проблемы клинической иммунологии и объяснить важность их решения

Как устроена иммунная система, мы знаем достаточно хорошо. Мы знаем принципы взаимодействия между клетками и распределение функций, мы знаем строение иммуноглобулинов и предназначение их вариантов, мы знаем основные рецепторы на поверхности клеток, а также множество регуляторных молекул иммунной системы. Таким образом, мы хорошо представляем собой структурные элементы иммунной системы.

Однако кроме структурных элементов есть еще функциональные связи между ними. Казалось бы, эти связи очевидны и соответствуют основным функциям структурных элементов. В этом случае можно было бы пренебречь функциональными связями, прочно ассоциировав их с клетками и молекулами, назвав структурно-функциональными элементами иммунной системы. Так, в общем-то, и происходит до настоящего времени в иммунологии.

Зачем нужно знать взаимосвязи как отдельную составляющую работы иммунитета? Ведь такое разделение усложняет наше понимание процессов в иммунной системе, а также усложняет процессы принятия решений при назначении лечения. Попробуем рассмотреть возможную пользу дополнительной оценки взаимосвязей между элементами иммунной системы. Если мы представляем направленность этих взаимосвязей, то можем точнее прогнозировать, к каким изменениям приведут лечебные воздействия.

Состояние элементов отражают значения показателей результатов исследований, т.е. результаты анализов. Представим себе два показателя: A и B. Для лечения пациента необходимо воздействовать на оба показателя, но существующие лекарственные препараты могут воздействовать только на показатель A. Показатели A и B могут быть прямо связаны между собой, и тогда при повышении A будет увеличиваться значение B. Эти показатели могут быть обратно связаны между собой: при повышении A значение B будет уменьшаться. Либо показатели A и B никак между собой не связаны, и при изменении одного из них другой может изменяться произвольным образом. Эффективные методы лечения в первом и втором вариантах должны различаться, а при третьем варианте нужно будет искать для показателя B новый управляемый показатель C, нужным образом связанный с показателем B. Таким образом, знать направленность взаимосвязей между элементами иммунной системы очень важно практически. Однако, существует следующая проблема. Результаты большинства исследований не позволяют однозначно трактовать взаимосвязи между показателями. Для принятия правильного решения приходится опираться на опыт и оценивать соотношение вероятностей того или иного варианта взаимосвязей между элементами иммунной системы. Поэтому правильность принимаемых решений обычно носит вероятностный характер. Чтобы по-настоящему понять характер взаимосвязей, необходимо сделать 2–3 одинаковых исследования с некоторым интервалом времени, т.е. провести научно-практическое мини-исследование. В некоторых случаях высокая цена ошибки вынуждает поступать именно так. Однако, такая тактика приводит и к дополнительным финансовым затратам, и к потере времени. Обычно оба эти фактора: потеря времени и затраты, — работают против пациента.

Реальный мир сложнее наших представлений о нём. И на практике оказывается, что взаимодействия в иммунной системе отличаются друг от друга как при различных заболеваниях, так и у разных пациентов. В целом исследования в иммунологии, образно выражаясь, представляют собой картину, которая издалека выглядит достаточно цельной, но при ближайшем рассмотрении выясняется, что она состоит из отдельных фрагментов, не всегда связанных между собой, т.е. она мозаична. Казалось бы, зачем нужно складывать элементы мозаики между собой? Ответ прост: для медицинской практики очень важно понимать, чем занимается иммунная система в данный момент, и какие из её элементов являются ключевыми. А для этого нужно знать, к какому фрагменту картины принадлежат показатели пациента в конкретный момент времени.

Современные методы диагностики позволяют получить множество сведений о состоянии здоровья. Задача врача заключается не в том, чтобы установить факт наличия заболеваний, а в том, чтобы оценить влияние каждого из них на состояние здоровья. После оценки и сравнения рисков необходимо лечить в первую очередь актуальные заболевания. Значит, ещё одной важной задачей практической медицины является определение степени актуальности каждого из выявленных заболеваний. Также нужно отметить, что после устранения негативных влияний основного патологического фактора ведущую роль начинает играть другой, следующий по значимости фактор. На практике это означает смену основного заболевания: «лечили одно — заболело другое» — это тоже достаточно частая ситуация. Иммунная система, которая прилагала все усилия для борьбы с основной болезнью, после устранения основной угрозы получает возможность перегруппировать ресурсы и перестроить механизмы управления для сопротивления другому, ранее представлявшимся менее актуальным, фактору. Если мы будем отслеживать положение пациента на мозаичной картине, то окажется, что его характеристики переместятся в другой квадратик, в котором организация между элементами иммунной системы и принципы управления будут уже другими, что потребует изменения подходов к лечению.

 

Констэбл. Собор в Солсбери  мозаичное восприятие картины

В общем, у нас большой опыт отсутствия опыта.
Терри Пратчетт

Итак, существует серьезная проблема: есть общепринятые принципы организации иммунной системы, которые не обязательно справедливы для конкретной клинической ситуации, т.е. конкретного пациента в настоящий момент времени. Если пациент является стандартным в момент обследования, то можно назначать стандартное лечение, которое будет эффективным. Видимо, если пациент кажется нестандартным, наиболее правильным вариантом кажется возможность отложить иммунотропное лечение до момента, когда болезнь успокоится, и состояние пациента по-возможности приблизится к стандартному. Однако, даже при нормализации средних значений показателей нестандартные взаимосвязи между элементами иммунной системы могут сохраняться, поэтому выжидательная тактика может оказаться неэффективной. Кроме того, не всегда есть уверенность в том, что пациент сможет самостоятельно стабилизироваться в пределах обозримого времени для проведения отсроченного обследования и последующего лечения. Таким образом, нет гарантий, что назначение лечения окажется эффективным ни в остром состоянии, ни в периоде ремиссии.

Закономерно возникают следующие вопросы:

  1. Как узнать, что пациент стандартный, и его иммунная система отреагирует в соответствии с нашими классическими представлениями?
  2. Если иммунная система имеет нестандартные настройки, то как узнать, какое лечение будет эффективным?

Единственная возможность адекватной оценки состояния пациента и снижения неопределенности при назначении лечения заключается в оценке функциональных характеристик иммунной системы пациента — т.е. оценке взаимосвязей между её элементами.

Теперь становится понятной актуальность определения варианта организации иммунной системы пациента. Необходимо упомянуть, что количество известных структурных элементов иммунной системы и их функций неуклонно увеличивается. Вспомним, что результаты большинства исследований не позволяют однозначно трактовать взаимосвязи между показателями. Это означает, что использование дополнительных лабораторных исследований, т.е. расширение объема исследований, в обозримой перспективе принципиально не повысит информативность оценки состояния иммунной системы пациента. Это относится как к высокоспецифичным, так и к низкоспецифичным методам исследований. Многократные повторные исследования также имеют существенные недостатки, связанные с дополнительными финансовыми и временными затратами.

Успешными бывают только невыполнимые задачи.
Жак-Ив Кусто

Таким образом, для оценки взаимосвязей между элементами иммунной системы необходимо использовать принципиально новые подходы, позволяющие получить качественно новые сведения, существенно не расширяя объём лабораторных исследований. Поскольку возможности поиска дополнительных лабораторных методов исследования малоэффективны, становится очевидным, что следует использовать методологические приемы, относящиеся к другим областям науки, долгое время остававшихся за пределами исследований традиционной иммунологии и медицины.

Необходимо создать единую методологию оценки состояния иммунной системы, эффективную не только для решения классических клинических задач, но и для рассмотрения исключений. Для этого целесообразно использовать опыт разделов науки, изучающих принципы организации сложных систем, т.е. занимающихся системным анализом данных.

Упростить, а затем добавить легкости.
Колин Чепмен

Зачем усложнять наши представления?

Это необходимо для упрощения последующих оценок и принятия решений. Как в математике, вынося за скобки действующий фактор, внутри скобок мы оставляем сущность организации иммунных реакций выделенной группы пациентов.

Сложно это или просто?

Необходимые методики статистической обработки данных были уже давно известны — это анализ главных компонент (ГК) и кластерный анализ. Оставалось лишь собрать технологическую цепочку из отдельных методик. Полученная технология обработки данных достаточно трудоемка и сложна, но всю работу выполняют компьютеры. Поэтому полученные в результате выводы скоро станут привычными и понятными, а значит — простыми.

Теория — это когда все известно, но ничего не работает. Практика — это когда все работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает... и никто не знает почему!
Альберт Эйнштейн

Логические ловушки, которые мешают решению задачи:

Антиинтуитивность иммунной системы

Иммунная система часто реагирует антиинтуитивно на внешние воздействия. У нас есть представления о том, как организованы взаимодействия внутри иммунной системы. Однако, мы не всегда знаем, какие процессы в иммунной системе являются ключевыми у конкретного пациента. Если мы назначаем препарат, воздействующий на ключевые процессы и учитывающий их направленность, то эффективность лечения будет высокой. Если мы назначим препарат, воздействующий на второстепенные, неактуальные взаимодействия, то эффекты препарата увязнут, поглотятся иммунной системой или проявятся неадекватными для нашего понимания реакциями.

В этом проявляется антиинтуитивность иммунной системы, и это свойство присуще не только ей, но всем сложным самоорганизующимся биологическим и искусственным системам.

Кстати, отсутствие эффекта назначенного препарата вовсе не означает, что он никак не подействовал. Вполне возможно, что изменение второстепенных взаимосвязей проявится тогда, когда эти взаимосвязи станут важными для состояния организма, т.е. после устранения воздействия ведущего повреждающего фактора. В качестве далекого от медицины, но близкого по смыслу примера можно привести следующий опыт из квантовой физики. Ионизированные лазером пары рубидия в специальной камере способны проводить фотоны. Если ионизацию выключить после того, как фотон влетит в камеру, он «заморозится» и останется внутри камеры вместе с информацией, которую несёт. После включения ионизации «оттаявший» фотон вылетит из камеры.

Только дурак нуждается в порядке — гений господствует над хаосом.
Альберт Эйнштейн

Ограниченная рациональность

Это свойство присуще нам — врачам и пациентам, наблюдателям и исследователям, т.е. в широком смысле пользователям. Оно состоит в невозможности полностью понять и спрогнозировать реакции сложно организованного объекта. Ограниченная рациональность — это наше закономерное непонимание, объективная глупость при принятии решений.

Врачи-иммунологи (правильно: врачи-аллергологи-иммунологи) имеют целостное представление об иммунной системе, полученное из учебников и подкрепленное практическими наблюдениями: как относительно соотношения величин показателей, так и относительно эффективности препаратов. Несмотря на знания и опыт, антиинтуитивность иммунной системы (объективно существующая) приводит к ограничению рациональности (тоже совершенно объективной) даже у профессионала. Опять необходимо повторить, что врач опирается на теоретические знания, опыт и интуицию, которая соотносит теоретические знания с конкретной ситуацией для принятия практических решений. Очевидно, что мы должны стремиться снизить степень ограниченной рациональности (дозволенной глупости). И чем больше мы будем использовать методов для её снижения — тем лучше.

Единственный способ обнаружения пределов возможного состоит в том, чтобы отважиться сделать шаг в невозможное.
Второй закон Кларка

Борьба со сложностью или Утрата сказочных иллюзий

Это другая крайность. Технологии системного анализа позволяют рационализировать непонятные явления и уменьшить ограниченную рациональность. При этом мистические объекты становятся управляемыми, и многие иллюзии развеиваются. Мистический подход сменяется объективным, вместо шарлатанов и кудесников появляются профессионалы. Отговорки типа: «нечего лезть в иммунную систему» — больше не работают. Тех, кто держится за мистическое восприятие сложности иммунной системы (как и любой другой системы), можно успокоить цитатой третьего закона Артура Кларка: «Любая достаточно развитая технология неотличима от магии». Так что будем развивать иммунологию до уровня магии.

Когда уважаемый, но пожилой учёный утверждает, что что-то возможно — он почти наверняка прав. Когда он утверждает, что что-то невозможно — он, весьма вероятно, ошибается.
Первый закон Кларка

Теоретические предпосылки

Для понимания механизмов функциональной организации иммунной системы, прежде всего, необходимо попытаться оценить клинические данные непредвзято, не обращаясь к частным закономерностям. Фактически, нужно попытаться найти закономерности de novo. Результатом должна стать модель организации иммунной системы, полностью согласующаяся с классическими представлениями, а также (и это особенно важно) объясняющая исключения из правил.

Необходимо разобраться, как устроены взаимосвязи в иммунной системе. Для этого необходимо отстраниться от привычных категорий и рассмотреть причины возникновения взаимосвязей внутри иммунной системы и принципы их построения. Т.е. сначала необходимо рассмотреть ситуацию абстрактно.

Взаимосвязи между элементами любой сложной самоорганизующейся системы возникают вследствие потребности во взаимодействии. Такая потребность возникает под действием внешних условий. Как правило, эти условия являются негативными, несущими угрозу повреждения для организма. К ним можно отнести как внешние воздействия на организм: инфекции или лечебные мероприятия, так и действующие во внутренней среде организма факторы болезни. Чем большее воздействие испытывает система в соотношении со своими возможностями, тем напряженнее она работает, и тем сильнее взаимодействия между элементами системы.

Но это теоретические рассуждения. Нам нужно подтвердить теоретические предпосылки клиническими наблюдениями. Единственный вариант сделать это — использовать статистический анализ. Т.е. нужно рассмотреть, как процессы самоорганизации иммунной системы будут выглядеть с точки зрения анализа данных.

Величайшим достижением человеческого гения является то, что человек может понять вещи, которые он уже не в силах вообразить.
Лев Ландау

Очевидно, что если некая абстрактная система не испытывает внешних воздействий и не имеет необходимости поддерживать свои функции (таких реальных систем не существует), то у нее не будет необходимости организовывать взаимодействие между элементами. Если данные множества таких абстрактных систем объединить в общий массив, он будет однородным в системе координат рассматриваемых показателей, поскольку системы будут чувствовать себя комфортно при любых характеристиках.

Теперь представим, что на это множество систем начинают действовать несколько внешних факторов. Каждый из факторов действует на каждую из систем с разной силой. В зависимости от соотношения действия внешних факторов каждая отдельно взятая система вынуждена будет оптимизировать (по возможности) своё состояние. Оптимизация предусматривает такое соотношение характеристик, которое позволяет системе эффективно (оптимально) противодействовать внешним воздействиям для сохранения своей жизнеспособности.

Действие внешних факторов будет проецироваться и на систему координат показателей, в которых расположен массив данных множества систем. И внутри координатного пространства возникнут области, в которых состояние систем будет оптимальным для компенсации воздействия внешних факторов.

Стремясь оптимизировать своё состояние, системы будут стремиться принять оптимальные характеристики. Стягивание показателей систем в координаты с оптимальными характеристиками приведет к неоднородности общего массива данных, фактически — к формированию отдельных скоплений данных, состоящих из показателей систем, организованных сходным образом. Сам массив данных станет напоминать Вселенную, состоящую из скоплений звёздных систем.

 

Вселенная, созвездия

Скопление множества сходных элементов можно назвать кластером. Каждый кластер имеет центральную и периферическую области, причём состояние элементов кластера (отдельных систем в его составе) будет связано с дистанцией от его центра (ДК): чем ближе значения показателей к центру кластера, тем более оптимально состояние системы, тем функциональная организация системы более типична для этого кластера.

Насколько сложно рассмотреть таким образом медицинские данные реальных пациентов? Математически эту идею осуществить достаточно просто. Это позволяют сделать современные статистические приложения. Фактически, задача сводится к классификации объектов (в нашем случае — иммунных систем пациентов) в зависимости от их индивидуальных характеристик.

Существенные находки в медицине часто случайны, но для этого нужно быть открытым ко всему новому и хорошо знать своё дело.
Дик Свааб «Мы — это наш мозг: От матки до Альцгеймера»

Что нового мы можем предложить для практики?

Система сложных расчетов позволяет нам получить две дополнительные характеристики показателей иммунной системы каждого пациента: кластерную принадлежность и дистанцию от центра кластера (ДК).

Принципиально новый подход — использование математического показателя ДК как самостоятельной клинической характеристики. В чём преимущества? Что это даёт для иммунологии и медицины?

Главное преимущество заключаются в гибкой классификации объектов наблюдения.

Существуют отдельные кластеры, в которых иммунные системы пациентов организованы определенным образом. Эти различия описываются кластерной принадлежностью. При этом для иммунной системы каждого пациента есть величина ДК, которая характеризует её типичность внутри кластера и объясняет изменения свойств иммунной системы пациентов по мере удаления от центра одного кластера и приближения к центру другого кластера. С увеличением значений ДК сглаживаются различия между периферическими областями соседних кластеров. Поэтому мозаичная картина вариантов организации иммунной системы не имеет контрастного разделения отдельных фрагментов, их границы плавно перетекают друг в друга без разрывов.

 

 

Констэбл. Собор в Солсбери  непрерывное восприятие картины

Используя такие математические методики, мы можем построить теорию, позволяющую в рамках единого подхода к оценке состояния иммунной системы рассматривать как типичные клинические случаи, так и исключения с нетипичными клиническими характеристиками.

Это неожиданное положительное следствие имеет важное значение для практической медицины. Каждый пациент индивидуален, поэтому в рамках таких представлений он может закономерно отличаться от других и поэтому не вписываться в классические представления о течении заболевания. В клинической практике на любом этапе принятия решений неизвестно, является ли конкретный случай классическим или атипичным. Сколько раз мы будем обследовать пациента и принимать решения — столько раз будет оставаться достаточно высокой вероятность атипичных реакций на назначенное лечение, т.е. антиинтуитивного поведения иммунной системы. Использование характеристик кластерной организации иммунной системы позволит индивидуально оценивать каждого пациента и отделять типичные клинические ситуации от атипичных. С точки зрения практической медицины это колоссальное достижение, доступное уже сегодня.

Таким образом, общая мозаика организации иммунной системы складывается из фрагментов, каждый из которых является кластером. На границах кластеров расположены объекты, наименее типичные для кластеров.

Основное практическое преимущество заключается в том, что показатели пациента позволяют ассоциировать (приравнивать) организацию его иммунной системы к организации иммунной системы пациентов всего кластера. Получив данные единственного исследования и определив их кластерную принадлежность, мы можем воспользоваться результатами нескольких сотен (!) вариантов поведения сходных иммунных систем. Бесспорно, это очень ценная практическая информация.

Ваша идея, конечно, безумна. Весь вопрос в том, достаточно ли она безумна, чтобы оказаться верной.
Нильс Бор

Неожиданные открытия

При практической реализации этого метода была выяснена неожиданная подробность: численность наблюдений в нескольких кластерах оказалась пропорциональной членам ряда Фибоначчи. Это, конечно, неожиданная встреча с некими фундаментальными законами. И оказывается, что эти фундаментальные законы действуют не в идеальном пространстве идей (мире идей Платона), а в нашем реальном мире. Вот только для того, чтобы иметь возможность прикоснуться к ним, нужно качественно проанализировать огромные массивы данных.

В чем суть ряда Фибоначчи? Почему это явление проявилось в организации иммунологических данных? К сожалению, строгих научных объяснений этому нет; нет каких-либо внятных трактовок проявлений в природе этого закона. На самом деле всё достаточно просто: ряд Фибоначчи характеризуется зависимостью последующих показателей от предыдущих с запаздыванием. Классический пример про размножение кроликов свидетельствует, что новорожденные кролики становятся способны к размножению не сразу, а только ко второму году после рождения, т.е. пропустив один цикл процесса. Некоторые другие живые объекты, как и кролики, должны сначала созреть, выполнить некие условия для начала функционирования. Например, панцирь улитки растет по спирали. Есть почка роста — клетка, которая делится. Дочерние клетки должны сначала созреть (пропустив один цикл), чтобы потом тоже начать делиться. Получается, что чем дальше от первичной почки роста, тем скорость роста меньше. Это и приводит к закручиванию спирали улитки.

Где ещё можно наблюдать отставание? Свет преломляется при прохождении через стеклянную призму. Приходя из вакуума в стекло, фотон поглощается электроном. Электрон поглощает фотон, стремясь перейти на более высокий энергетический уровень. Однако, этой энергии ему не хватает для скачка, и фотон испускается обратно — энергетические уровни у электронов дискретны, и электроны не могут изменить своё энергетическое состояние на величину, не кратную разнице энергетических уровней. Электрон испускает поглощенный фотон (фактически отпускает, т.к. не удалось его удержать). Поглощение и эмиссия электрона требуют времени, поэтому скорость фотона в стекле снижается. Изменение скорости фронта волны приводит к преломлению света. Чем большей энергией обладает фотон видимого света, тем дольше он задерживается электроном. Поэтому скорости фотонов в стекле и углы преломления отличаются для фотонов с разными длинами волн: луч синего цвета преломляется сильнее, чем луч красного.

Похоже, этот принцип универсален. В ядерной физике есть теория, по которой масса у частицы появляется при взаимодействии фотона с неким полем. Т.е. частица — это фотон, закрученный и потяжелевший при взаимодействии с полем. Такая теория отдаленно напоминает преломление света.

Теперь про запаздывание в иммунной системе. Академик Гурий Иванович Марчук ещё в 1975 году предложил базовую математическую модель инфекционного заболевания, которая формализует работу иммунной системы как единого целого. Это классическая модель работы иммунной системы, представляющая собой систему дифференциальных уравнений с постоянными запаздываниями в фазовых переменных. Запаздывания отражают этапность развития иммунных реакций. В последующие годы было создано научное направление, занимающееся математическим моделированием иммунных реакций и вычислительными экспериментами — исследованием потенциальных вариантов функционирования иммунной системы. Несмотря на важность математического описания работы иммунных реакций, подобного рода модели не получили клинического применения вследствие невозможности упрощенной оценки работы иммунной системы с одновременным сохранением информативности: повышение точности прогнозов всегда требует усложнения модели, что практически проявляется увеличением количества обследований пациента. Примечательно, что самостоятельной и сложной задачей для повышения качества таких моделей является поиск алгоритмов запаздывания.

То, для чего нет слова, для 99,99% людей не существует вообще.
Виктор Пелевин

Таким образом, существуют сходства принципов организации иммунной системы, полученные с использованием различных подходов: вычислительного моделирования и анализа кластерной структуры иммунной системы. Если механизмы запаздывания существуют, то как они отражаются на организации данных, и как мы можем найти запаздывание внутри кластеров? В качестве кандидата на такую роль можно использовать среднее квадратическое отклонение между значениями главных компонент (SГК). Как показывают расчеты, значения SГК тесно связаны с уровнем напряженности корреляционных связей внутри выделенных кластеров: чем меньше SГК, тем «плотнее» взаимодействуют между собой элементы иммунной системы, меньше их степени свободы, выше адаптационные нагрузки. Вероятно, при низких значениях SГК стадийные процессы в иммунной системе минимально разделены, когда иммунная система пытается одновременно решить несколько задач. Это важно для принятия практических решений, поскольку в работе иммунной системы могут существовать противоречия, связанные с ограничениями вариантов регуляции и ограничениями ресурсов для таких действий.

Если мы принимаем во внимание обнаруженные свойства иммунитета как сложной самоорганизующейся системы, то упрощенно организационная структура иммунологических показателей выглядит следующим образом: существуют оптимальные точки, вокруг которых происходит сгущение показателей, и вероятно даже перемещение по оптимальным траекториям — своего рода «вращение» с закручиванием на периферии. Также это можно ассоциировать со «странными аттракторами», которые изучает Теория хаоса. Суммируя современные точки зрения на организацию иммунной системы, можно предположить, что кластеры больше похожи не на сферические объекты (гиперсферы в многомерном пространстве) — скорее всего это фрактальные структуры, которые могут выглядеть как растительные узоры.

Heavenriver. Pastel Rose 

 

Большие идеи — это обычно простые идеи.
Клод Хопкинс

Что дальше?

То, что вы прочитали выше, не вписывается в традиционные представления.

Медицину никто так себе не представляет. Что такое иммунология как наука, мало кто знает. Про дефекты иммунитета рассуждают и рассказывают пациентам многие врачи, но представления об иммунной системе из них мало кто имеет. О том, что существуют такие закономерности организации иммунной системы, мало представляют себе даже иммунологи.

Применение методов системного анализа применительно к индивидуального решения клинических задач — огромный прорыв в практической медицине.

Самые разные люди: и врачи-иммунологи, и ученые-иммунологи, и пациенты, — с большим трудом воспринимают (и с большим трудом принимают) это. Многим людям реально больно узнавать об этом.

Прежде всего, стоит признать, что это слишком просто. Накопление больших массивов медицинских данных и появление мощных технологий математического процессинга данных позволили решить сложную медицинскую задачу извне — т.е. не-медицинскими методами. Врачебное и медицинское научное сообщество традиционно «копает вглубь» — исследования направлены на всё более сложные и тонкие методы исследования, требуется всё лучше разбираться в тонкостях, всё больше отрываться от реальности и углубляться в науку.

И вдруг — огромное множество клинических задач из самых разных областей иммунологии решается путем анализа уже накопленных данных. Примерно такая же история случилась с системами машинного перевода. Ряд компаний предпринимали титанические интеллектуальные усилия, чтобы научить компьютер правильно использовать структуру языка. Но в какой-то момент пропускная способность интернета и накопленная статистика аналогов конкретных фразеологических оборотов отменили необходимость переводить их каждый раз заново.

Любая достаточно развитая технология неотличима от магии.
Третий закон Кларка

Откровенно говоря, этого давно следовало ожидать — произошел очередной виток технологической революции. Мы постепенно переходим от доказательной медицины к предсказательной медицине, основанной на анализе больших объемов данных.

Последствия таких технологий могут быть самыми неожиданными.

Очевидно, что мы (я говорю о врачебном сообществе и о пациентах) постараемся сдерживать прогресс, сколько можем. Однако понятно, что чем дольше продлится стадия отрицания, чем жестче будет неприятие — тем сокрушительнее будет крах старых подходов к интерпретации результатов и назначению лечения.

Есть еще одна причина неприятия таких подходов в медицине — незащищенность и страх перед будущим. Внедрение компьютерных технологий принижает роль человека в процессе принятия решений. Человеческое самосознание все время мечется между мыслями о своем величии и мыслями о своем ничтожестве перед силами природы. Человечеству трудно дались идеи как о гелиоцентричности Солнечной системы во времена Коперника и Дж. Бруно, так и о физиологичности интеллекта в 20-ом веке. Страшно заглядывать в глаза будущему, в котором нет для тебя места. Движение к прогрессу требует принимать величие Мироздания и законов Природы, напротив, регресс и застой характеризуются не только отрицанием нового, но и возвеличиванием человеческой природы в ущерб здравому смыслу.

Боязнь и неприятие нового — типичная черта поведения животных. Вспомните кошек, у которых страх борется с любопытством. Любопытство, кстати, всё-таки побеждает страх. Так вот эта животная черта тем слабее, чем сильнее у человека развиты духовные качества и интеллект. Интеллект позволяет обуздать страх, а духовные качества дают уверенность и проницательность. (Проницательность — способность принимать верные решения при отсутствии достаточного количества данных, т.е. способность интуитивно преодолевать ограниченную рациональность.)

Также проблема отрицания заключается в прощании с иллюзиями. Многим из нас кажется, что мы существа мистические, наша иммунная система — terra incognita, в работе которой никто не понимает, в работу которой не нужно вмешиваться… Такое мнение существует уже давно, с тех пор, когда назначение иммунотропных препаратов врачами, не знакомыми с иммунологией, привело к неэффективным результатам, т.е. иммунная система у многих пациентов продемонстрировала антиинтуитивный характер реагирования на неадекватные (но с точки зрения врачей — адекватные!) лекарственные воздействия.

И вдруг теперь единственное соприкосновение ваших данных с компьютером в течение пары секунд рассказывает о вас то, что вы сами не знали и не могли предположить. За эту пару секунд вас «посчитали», классифицировали и приравняли к массе других пациентов — вы потеряли уникальность и мистическую загадочность. Однако, прощание с иллюзиями относительно уникальности собственного тела — вынужденная плата за здоровье этого самого тела. Для тех, кто расстроился, можно посоветовать привести тело в порядок, а ощущение собственной индивидуальности связывать с интеллектом и духовными качествами.

Если мы хотим быть успешными и здоровыми, придется менять свои представления о мире и нашей роли в нем, и развиваться — и интеллектуально, и духовно. Только так мы сможем найти новые границы того, что мы должны принять, поскольку не можем изменить; и того, что мы в силах изменить; а чтобы отличить одно от другого — необходимо найти границы и еще найти инструменты воздействия; именно поэтому нам нужны современные средства математического анализа, в том числе и применительно к медицинским данным.