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Biodinamica (Libro) - Prof. Paolo Bellavite

1. Paolo Bellavite Basi fisiopatologiche e tracce di metodo per una Medicina Integrata INTRODUZIONE E PRIMI TRE CAPITOLI DEL TESTO ISBN 88 481 0575 0 Tecniche Nuove Milano 1998 Vietata la riproduzione sotto ogni forma In copertina una porzione del frattale Lambda ottenuto col programma Winfract Nella geometria frattale la bellezza si esprime per la stretta relazione tra ordine e variet delle forme per l autosomiglianza su diverse scale il tutto nel frammento e probabilmente per la somiglianza con oggetti e fenomeni naturali Pubblicazione eseguita con l egida dell Universit di Verona NB Questa versione online dell opera riproduce la versione inviata alla Casa Editrice quindi pu contenere qualche piccola difformit dal testo finale pubblicato a stampa E consentita la riproduzione di parti purch sia citata la fonte nei seguenti termini Tratto da Biodinamica di Paolto Bellavite Tecniche Nuove Milano 1998 www paolobellavite it INDICE PRESENTAZIONE toi ini iii uil E SS 5 RIN GI AZIGINENEL benone fano Rara nona RARE A eteri edi 6 INTRODUZIONE PERE E E EESE ON EEE E TE N T E EE T T E 8 LA DINAMICA DELL ESSERE VIVENTE 00 e 12 TRACCIA DELL OPERA E EE E 13 PARTE PRIMA scseissseccsisssescsscovsscvsshvessscvacessesveossicecdessbsbieessssdsesusseesesesacescensechssueessedssesscnde scsi covesessesecssiess 17 LA COMPLESSIT DEI SISTEMI VIVENT
2. Sarebbe tuttavia impossibile costruire una scienza accumulando esperienze individuali ed 11 stato quindi necessario classificare e semplificare i quadri patologici nata in tal modo la malattia e la sua scienza patologia medica con i suoi trattati Purtroppo per comodit o facilit spesso ci si limita ai trattati non comprendendo che essi contengono solo una parte delle conoscenze quelle derivate appunto dal processo di classificazione che di per s deve essere di semplificazione Molti oggi concordano che si dovrebbe curare l uomo prima della malattia perch spesso la malattia non che l ultima espressione di un disordine globale e profondo Per raggiungere questo scopo ideale quasi utopistico attualmente ancora mancano sia i mezzi diagnostici che quelli terapeutici Il nuovo approccio fornito dalla medicina biodinamica certamente uno strumento utile per venire incontro a questo problema ed a questo obiettivo Esso fondamentalmente un modo di vedere l uomo e le sue patologie nella loro organizzazione spazio temporale in modo da cogliere gli elementi essenziali che spesso possono determinare la scelta tra salute e malattia e solo individuando i quali possibile fare una terapia logica ed adeguata La biodinamica si configura quindi come una nuova area della medicina che si affianca senza contrastarla alla clinica convenzionale o meglio occupa una posizione pre clinica nel senso che stud
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4. in ogni momento In questo schema tanto pi alto sar a rispetto ad A may tanto pi intensa sar la produzione di r e quindi l inibizione del sistema effettore AA I limiti superiore ed inferiore cui si fa qui riferimento sono dati dalle condizioni strutturali intrinseche del sistema regolatore condizioni che si potrebbero considerare in prima approssimazione come stabilite geneticamente Tuttavia opportuno precisare che anche questi valori fissi di riferimento memoria nella realt mutevole dell organismo possono subire delle modificazioni Si pensi ad esempio al fenomeno per cui molti parametri fisiologici e valori ematochimici cambiano con l et o al fatto che molti sistemi omeodinamici si adattano su diverse soglie di risposta quando compaiono malattie croniche Il concetto di sistema regolatore pi difficile da illustrare con esempi concreti rispetto a quello di sistema effettore perch spesso non si tratta di un singolo apparato fisicamente definibile o di una singola molecola come potrebbe essere una pompa ionica o un enzima ma piuttosto una serie di comportamenti o di vincoli che i sistemi effettori subiscono nella loro attivit in conseguenza della variazione di A o A Per semplicit e chiarezza a riguardo delle esemplificazioni che seguiranno e del modello che si vuole costruire si pu considerare il sistema regolatore come esterno ai sistemi effettori e ad essi collegato
5. indeterminatezza inerente alla materia atomica fluttuazioni quantistiche ed alla materia vivente sistemi lontani dall equilibrio Zatti 1993 In conclusione si pu formulare l ipotesi che eventi mentali attraverso piccole perturbazioni potrebbero interferire per esempio sulla frequenza del campo elettromagnetico che pu modulare azioni di neurotrasmettitori ed infine modificare dinamiche del sistema attrattori e campi delle forme 50 3 MODELLI OMEODINAMICI E RETI Si visto che i sistemi viventi sono controllati da cicli di reazioni e contro reazioni che costituiscono la cosiddetta regolazione omeodinamica Tali cicli non sono altro che il ripetersi della stessa operazione in cui il risultato del ciclo precedente serve come base per il successivo Ad esempio alla fine di un ciclo di sistole diastole il cuore riprende dalla condizione telediastolica alla fine di un ciclo mitotico la condizione delle due cellule figlie diventa a sua volta la condizione da cui parte una nuova mitosi cos ogni modificazione ritmica dell organismo fa leva sullo stato precedente ed avviene secondo regole fisse nell analogia stabilita la regola la funzione matematica Le variabili fisiologiche controllate da sistemi omeodinamici sono in continua oscillazione tra un massimo e un minimo consentiti A livello fisiologico un sistema omeodinamico nei suoi tratti fondamentali consiste in un gruppo di elementi anatomici biochimici
6. Concludendo la risposta immune ad un antigene un fenomeno che si presenta sotto forma di un processo caotico quando si osservano le oscillazioni della produzione anticorpale o della totalit delle cellule T specifiche ma sia la modellizzazione matematica sia la sperimentazione ha dimostrato che esso la risultante dell interazione di pi fenomeni ciclici regolari periodici In altre parole il comportamento caotico di una variabile come la concentrazione di anticorpi la risultante di molti comportamenti periodici nessuno dei quali prevale in condizioni ordinarie Dall interazione di pi parametri che controllano una determinata funzione ad esempio la concentrazione di anticorpi nasce un comportamento caotico Ci conferisce al sistema una grande flessibilit perch opportune perturbazioni anche inizialmente piccole come quelle di una piccola dose di antigene possono rapidamente spostare il comportamento di uno o pi cloni cellulari La descrizione di sistemi pi o meno complessi in cui pi componenti interagiscono in modo non lineare non pu quindi trascurare i fenomeni caotici considerandoli dei disturbi di una teoria per altri versi perfetta ma deve trovare gli strumenti e le vie per integrarli con la teoria precedentemente ritenuta sufficiente In altre parole nella variabilit dei fenomeni oggetto di studio si deve cercare di distinguere il vero disturbo noise legato a fluttuazioni del tutto casuali e disord
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13. stanno insieme ed interagiscono dando luogo a sistemi che rappresentano in s qualcosa in pi della somma delle loro parti Questo qualcosa in pi il significato e lo scopo dello stare assieme del cooperare dei vari elementi che si ritrova nel percorso evolutivo della materia da forme semplici a organismi sempre pi complessi Seguire il percorso olistico molto difficile per lo scienziato moderno perch nella storia del pensiero scientifico occidentale stata sempre privilegiata la via riduzionistica Probabilmente solo l incontro di diverse tradizioni culturali patrimonio millenario del pensiero umano pu facilitare ed aiutare il ristabilirsi di un equilibrio tra le due altrettanto importanti vie della ricerca scientifica Figura 1 Le due vie della ricerca scientifica CONOSCENZA SU FUNZIONE SCOPO SIGNIFICATO COSMO o TERRA ve UOMO gt CORPO tei ORGANI e CELLULE SI MOLECOLE VIA OLISTICA ea O INTEGRAZIONE ATOMI e QUARKS VIA RIDUZIONISTICA a r poz umda u CONOSCENZA SU STRUTTURA da na n ir Sin dn Se COMPOSIZIONE SPIEGAZIONE cali dll siti dite ce e se ste Lo sviluppo della medicina nel senso dell integrazione delle conoscenze e delle metodologie cos come qui delineata non richiede solo un progresso tecnico scientifico ma anche una disposizione etico antropologica di tipo diverso rispetto a quella oggi pi d
14. 000 diversi geni e quindi teoricamente potrebbe essere considerato come una costruzione fatta con un gran numero di mattoni di circa 100 000 diversi tipi considerando solo le proteine In realt tali mattoni non sono mescolati a caso ma sono assemblati tra loro in modo notevolmente coordinato e sono inoltre in continua rielaborazione per interazioni interne al sistema e con l ambiente A ci si aggiunga l accresciuta consapevolezza dell esistenza di numerose differenze biologiche tra gli individui della stessa specie che rendono difficile a volte impossibile stabilire i valori di normalit e prevedere l esito di interventi regolatori esterni Tale modo di procedere delle conoscenze mediche indubbiamente fecondo di risultati sperimentali di tecnologie di progressi terapeutici non ha per risolto scientificamente la complessit piuttosto l ha documentata ad ogni livello dell indagine L enorme aumento delle conoscenze fornite dalla diffusione delle tecniche di analisi della biologia molecolare non pare sufficiente a dominare la complessit dei problemi sottostanti a molte patologie anche delle pi correnti dovute spesso a molteplici fattori individuali ed ambientali Quanto pi si indaga il sistema vivente tanto pi profondi e fini meccanismi di regolazione vengono alla luce senza che si possa quindi costruire un modello definitivo totalmente deterministico in senso meccanico classico Negli anni 50 si ini
15. 1994 Bellavite et al 1995 Nicolis 1995 Musso 1997 In questo senso il concetto di caos si avvicina molto a quello di complessit Una delle caratteristiche fondamentali ed universali dei sistemi complessi rappresentata dal fatto che in essi si manifestano simultaneamente l ordine ed il disordine sia nella forma o struttura che nel comportamento o dinamica nel tempo Ciascuno ha la percezione immediata di cosa siano l ordine ed il disordine essi ci si presentano all esperienza immediata nel mondo circostante ed anche certamente dentro di noi Osserviamo il costante susseguirsi del giorno e della notte il moto dei pianeti il regolare moto di un pendolo le linee rettilinee proiettate verso l alto di un grattacielo la simmetria perfetta delle nostre mani o delle ali di una farfalla e cos via D altra parte osserviamo molti altri fenomeni in cui prevale il disordine basti pensare alle variazioni climatiche ai terremoti alle frane in montagna al pensiero di un paranoico all andamento delle quotazioni della moneta sui mercati internazionali In realt pochi fenomeni sono totalmente ordinati o disordinati la lunghezza del giorno e della notte varia con le stagioni un pendolo prima o poi si ferma persino il moto dei pianeti se giudicato sul lungo periodo non cos regolare come Galileo credeva in base alle sue precise ma non assolutamente esatte misurazioni D altra parte anche i fenomeni apparentemente dis
16. 1994 Bellavite et al 1995 Goldberger 1996 47 Che il cervello degli organismi superiori rappresenti un esempio di estrema complessit strutturale e dinamica fuori dubbio L assemblaggio di un sistema nervoso pu richiedere miliardi di precise connessioni tra cellule nervose ma anche tra queste e cellule muscolari e di altri tessuti Il cervello umano contiene oltre 10 neuroni molti dei quali hanno migliaia di connessioni con altri neuroni Ma non si tratta solo di un problema quantitativo anche se l organizzazione dei neuroni sembra essere cos strettamente simile in tutte le aree neocorticali esse compiono tuttavia molte funzioni completamente differenti Questo in parte spiegato dal fatto che le sinapsi si formano con una specificit capace di discriminare tra milioni di neuroni A questa precisa discriminazione dei collegamenti neuronici contribuiscono le neurexine proteine superficiali delle terminazioni nervose di cui esistono oltre mille isoforme includenti recettori capaci di operare il riconoscimento tra cellule Le oscillazioni delle scariche della corteccia cerebrale sono probabilmente molto importanti per garantire il coordinamento di diversi gruppi di cellule e di centri nervosi Tecniche di analisi non lineare possono essere applicate all elettroencefalogramma per costruire modelli di funzionamento della corteccia cerebrale In questi modelli i vari stati comportamentali sonno veglia attenzione ecc sono vi
17. In Biophysics of Water F Franks and S Mathias eds Wiley amp Sons Ltd New York 163 168 Dutta S K Das B Ghosh B and Blackmann C F 1992 Dose dependence of acetylcholinesterase activity in neuroblastoma cells exposed to modulated radiofrequency electromagnetic radiation Bioelectromagnetics 13 317 322 Edelman G M 1989 La topobiologia Le Scienze 251 34 43 Edelman G M 1993 Morphology and mind Is it possible to construct a perception machine Frontier Perspect 3 2 7 12 Eikelenboom P Zhan S S van Gool W A and Allsop D 1994 Inflammatory mechanisms in Alzheimer s disease Trends Pharmacol Sci 15 447 450 Eisenberg D M Kessler R C Foster C Norlock F E Calkins D R and Delbanco T L 1993 Unconventional medicine in the United States prevalence costs and patterns of use New Engl J Med 328 246 252 Elbert T Ray W J Kowalik Z J Skinner J E Graf K E and Birbaumer N 1994 Chaos and physiology deterministic chaos in excitable cell assemblies Physiol Rev 74 1 47 Engel A K Konig P and Schillen T B 1992 Why does the cortex oscillate Curr Biol 2 332 334 Farn M 1990 Lo stress aspetti positivi e negativi Le Scienze 263 40 47 Fathman G G 1993 Stimulating the lymphocytes gt New approaches to tumor immunotherapy are being made based on recent advances in understanding the immune system Results so far augur well for potential appl Cur
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22. Se questo ci permettesse di prevedere la situazione successiva con la stessa approssimazione non ci occorrerebbe di pi e dovremmo dire che il fenomeno stato previsto che governato da leggi Ma non sempre cos pu accadere che piccole differenze nelle condizioni iniziali ne producano di grandissime nei fenomeni finali Un piccolo errore nelle prime produce un errore enorme nei secondi da Science et M thode di Henri Poincar 1903 Quantizzazione si riferisce all esistenza del quanto cio di una suddivisione in parti discrete a loro volta non suddivisibili Il termine deriva dalla fisica dei quanti che sono essenzialmente dei pacchetti di luce La quantit pi piccola di luce un quanto Non si pu ad esempio avere mezzo quanto ma o un quanto o niente Anche conoscendo esattamente le condizioni di un sistema fisico la certezza statistica che un fenomeno fisico si verifichi non assoluta dipende dalla scala che si considera Su piccola scala non si pu essere certi che dopo un certo tempo la situazione del sistema considerato sia proprio quella Vi quindi nel campo dei fenomeni quantizzabili una notevole imprevedibilit 49 Da una prospettiva ancora pi ampia di discussione del problema vi sono valide ragioni per sostenere che l esercizio della libera volont presuppone necessariamente che il suo strumento materiale cervello non sia rigorosamente deterministico ma sia soggetto al l
23. altri in cui la perturbazione sposta l equilibrio ma solo momentaneamente perch dopo alcune iterazioni il normale attrattore viene recuperato Tuttavia come si vede nel tracciato B se la stessa perturbazione viene ripetuta due volte di seguito iterazioni 28 e 29 si osserva un drammatico e permanente cambiamento il sistema dopo alcune oscillazioni viene catturato dall attrattore costituito dallo schema n 18 e vi rimane per sempre Quindi si pu osservare come la prima delle due perturbazioni per quanto di per s sia una perturbazione reversibile vedi sopra predispone il sistema ad essere modificato molto pi profondamente da una successiva somministrazione dello 68 stesso tipo di modifica Figura 16 Effetto di alcune perturbazioni sull andamento delle modificazioni dinamiche della rete descritta in figura 15 Per ulteriori spiegazioni vedi la descrizione nel testo ie naadh Nel tracciato C della figura 16 si vede l andamento dell attrattore 21 27 14 seguito all iterazione n 21 da una perturbazione del tipo D OFF Questa perturbazione modifica per una breve sequenza gli schemi ma non fa assolutamente niente sull attrattore a lungo termine Invece se si introduce la perturbazione A OFF al momento dell iterazione 51 quando il sistema si trova esattamente nello stesso schema in cui si trovava nella prova precedente quando si perturbato con D OFF si vede ch
24. che varia in questo caso solo la quantit del valore A cio si valuta l ampiezza delle variazioni mentre la frequenza della ripetizione del calcolo fissata e sempre uguale quindi la periodicit del tutto regolare Le simulazioni che seguono sono state eseguite impostando la suddetta funzione nell ambito del software Sigma Plot utilizzando un comune personal computer figura 7 Il valore di Amax stato posto arbitrariamente al valore di 5 Ci che conta nella serie di esempi che seguono cogliere le discontinuit qualitative nell evoluzione della funzione al variare di k Ponendo sull asse delle ascisse il numero delle iterazioni cicli successivi e sull asse delle ordinate il valore di A si ottengono le soluzioni illustrate nelle figure seguenti Ponendo il valore di Ainiziale 1 e quello del parametro k a valori abbastanza bassi relativamente alla Amax ad esempio 0 1 e sviluppando i calcoli iterativi si ha una curva di crescita mostrata in figura 7A all inizio finch An molto pi basso del massimo la crescita quasi lineare in realt esponenziale nella primissima parte poi lineare Quando per il valore comincia a crescere e ad avvicinarsi al massimo An si avvicina ad A max la crescita si ferma Ci dovuto al fatto che quando Ay si avvicina ad A may la differenza A max An che serve da moltiplicatore nell equazione si riduce fino a zero e quindi la crescita anche si riduce fi
25. di scala self similarity Figura 10 Il diagramma di biforcazione illustrato in figura 9 mostra la classica simmetria dell invarianza di scala La struttura a frattale del diagramma di biforcazione ancora pi evidente se si esegue il programma con un maggior numero di iterazioni figura 11 L aumento del numero di iterazioni corrisponde al ripercorrere lo spazio dell attrattore molteplici volte ecco perch si nota un sempre maggior numero di particolari sotto forma di bande chiare scure caos ordine sempre pi finemente divise praticamente all infinito Nelle figure 7 11 si riportato il cambiamento di una variabile A al crescere del parametro k e si visto che la dinamica interna del sistema omeodinamico genera strutture frattali all occorrere di specifiche condizioni dei parametri di controllo Si potrebbero 60 effettuare analoghe prove modificando i valori di Ajax e lasciando fisso k anche in questo caso si osserverebbe che si passa dall ordine al caos ed alla disposizione frattale al crescere del parametro usato mentre si potrebbe tornare dal caos all ordine riducendo A max non mostrato Bellavite et al 1995 Figura 11 Diagramma di biforcazione della funzione di Verhulst precedentemente descritta eseguito con diverso numero di iterazioni A 10 iterazioni a d Cn Ais RES dai es tyme D 10000 iterazioni Naturalmente nei sistemi dinamici naturali i parame
26. e funzionali preposti a mantenere una variabile fisiologica entro un limite di oscillazione La maggior parte dei sistemi omeodinamici costituita da due o pi sotto sistemi che hanno un preciso e opposto ruolo nel mantenere l equilibrio Per esempio la concentrazione ematica del glucosio regolata da ormoni glucagone ed insulina che hanno su di essa effetti opposti la fosforilazione delle proteine e nucleotidi regolata da enzimi kinasi e fosfatasi che hanno effetti opposti la circolazione del sangue regolata da due sistemi simpatico e parasimpatico con effetti opposti il sistema immunitario regolato dall attivit di linfociti T helper e T suppressor e secondo le pi recenti vedute dai linfociti Thl e Th2 con funzioni opposte e cos via In determinate circostanze l attivit relativa di due o pi di questi sotto sistemi dipende dalla presenza di specifiche sostanze regolatrici Analisi della retroazione Volendo ridurre la complessit delle strutture e delle comunicazioni biologiche alle loro regole essenziali sono molto utili modelli logico matematici e geometrici In questo capitolo si far uso di questi modelli iniziando da uno molto semplice che qui presentato in relazione all omeodinamica biologica Nelle sezioni successive si utilizzeranno anche algoritmi matematici e reti costruite con sistemi informatici per cercare di simulare in modo sempre pi rispondente almeno alcuni dei fenomeni dell esse
27. ed interscambio significativo di informazioni il disordine garantisce l accesso alla novit ed alla diversificazione Le variabili fisiologiche controllate da sistemi omeodinamici sono in continua oscillazione tra un massimo e un minimo consentiti ma tale variabilit pu essere pi o meno regolare ritmica in dipendenza dalle condizioni iniziali e da molteplici fattori condizionanti Ora risultato evidente che tutti i sistemi dotati di tali caratteristiche sono soggetti al caos e fatto ancora pi sorprendente che il caos non sempre un fenomeno negativo in quanto elemento di flessibilit e generatore di diversit Il caos quindi un comportamento della materia tale per cui le configurazioni che essa pu assumere dipendono sensibilmente dalle condizioni iniziali da meccanismi di amplificazione e di retroazione e da fenomeni di coerenza moti collettivi Ruelle 1991 Il ruolo dei fenomeni caotici in medicina comincia ad essere studiato e compreso negli ultimi anni grazie a studi condotti soprattutto in cardiologia e neurologia ma certamente il campo molto aperto anche per la biologia cellulare la farmacologia e l immunologia Una buona parte delle applicazioni pratiche della teoria del caos in medicina sono state avanzate in cardiologia stato riportato Goldberger et al 1990 che la frequenza cardiaca di un individuo sano varia nel tempo con periodicit intrinsecamente caotica e non come si riteneva
28. entropia di un sistema non cambia la sua energia totale 1 legge della termodinamica ma si degrada la qualit della sua energia cio il modo con cui essa immagazzinata o utilizzata Nei sistemi chiusi l entropia aumenta inevitabilmente I sistemi aperti e tra questi in particolare i sistemi viventi subiscono normalmente l aumento di entropia ma dipendono anche dall interscambio di entropia con l esterno per cui il disordine pu diminuire ed il sistema aumentare il proprio grado di organizzazione Non ancora stabilito se l entropia dell intero universo fisico aumenti o no infatti il fatto che esso si stia espandendo e raffreddando secondo alcuni autori consente di ritenere che in esso l entropia totale sia in diminuzione 28 Quindi se il sistema aperto esso riceve un input X di materia energia informazioni dall ambiente altri sistemi e produce un output X in uscita sempre di materia energia ed informazioni Lo stato di A B C in un determinato tempo sar allora condizionato dal vincolo costituito dalla variazione di X e X in quel tempo oltre che naturalmente dai limiti fisici intrinseci al sistema stesso massimo e minimo valore raggiungibili da una variabile Quindi un simile sistema difficilmente sar stabile ma subir continui cambiamenti Nel sistema aperto la seconda legge della termodinamica subisce un correttivo l entropia dipende s dallo stato interno del sist
29. fino a 180 e ugualmente non si osservata alcuna ripetitivit dati non mostrati L effetto farfalla Nella figura 7D viene illustrato il risultato dell iterazione del caso precedente figura 7C dove per si introdotta una perturbazione modificando arbitrariamente il valore di A alla 24 iterazione anzich il valore di 6 510 dato dal calcolatore si introdotto il valore 6 511 consistente nella modifica dell 1 1000 del valore stesso La figura mostra chiaramente che dopo alcune iterazioni i due tracciati divergono drasticamente e completamente cos che nessun punto pi sovrapponibile Ciononostante una somiglianza fondamentale tra le due linee deve essere sottolineata entrambe sono caotiche e ci che pi conta i valori rimangono confinati entro due estremi un massimo e un minimo in alto ed in basso Pur tracciando un diverso percorso la traiettoria dei punti appartiene ad una stessa area Quest area potrebbe essere considerata il bacino d attrazione della funzione descritta fissati i parametri k ed A may Questo esempio ha illustrato in modo molto chiaro una tipica propriet dei sistemi caotici l estrema sensibilit alle condizioni iniziali ed a piccole perturbazioni Una piccola variazione si amplifica rapidamente a tal punto che dopo alcune iterazioni si perde completamente la periodicit precedente Questo effetto anche noto come effetto farfalla butterfly eff
30. finora secondo un normale ritmo sinusale influenzato solo dai sistemi omeodinamici Osservando tali variazioni secondo scale temporali diverse minuti decine di minuti ed ore si vedono fluttuazioni simili che ricordano un comportamento frattale 4 nel dominio del tempo anzich in quello dello spazio Non si tratta ovviamente di aritmia ma di oscillazioni del ritmo normale Tecniche di analisi non lineare possono essere applicate all elettroencefalogramma per costruire modelli di funzionamento della corteccia cerebrale Babloyantz and Lourenco 1994 In questi modelli i vari stati comportamentali sonno veglia attenzione ecc sono visti come un attivit corticale caotica nello spazio e nel tempo soggetta per ad un controllo che ne aumenta la coerenza per collegamenti provenienti dal talamo o da altre aree ad esempio la corteccia visiva riceve informazioni dalle vie ottiche stato sostenuto che le 4 Frattale Oggetto con una complessa struttura sottilmente ramificata dotato di dimensione frazionaria ed autosomiglianza invarianza rispetto al cambiamento di scala 41 dinamiche caotiche possono fornire la possibilit di codificare un infinito numero di informazioni perch sono come la riserva di un infinito numero di orbite periodiche instabili Babloyantz and Lourenco 1994 L immunologia un campo in cui i comportamenti caotici sono studiati con particolare interesse in quanto in tale settore si man
31. fosse il predatore meno un parametro bP densit di popolazione del predatore mentre la variazione della popolazione dei predatori dP proporzionale al numero dei predatori P moltiplicato per un valore dato dalla differenza tra un parametro cN proporzionale al numero di prede disponibili meno un parametro d andamento esponenziale della scomparsa del predatore in assenza di prede Mediante queste equazioni viene descritto in modo efficace l andamento inverso ed oscillatorio del numero di prede e predatori in un certo territorio 42 Un altra fonte di oscillazioni pu essere data dalle cellule T suppressor Ts che sono in grado di regolare negativamente le cellule T helper Th in grado a loro volta di amplificare la risposta immune Andrighetto and Zoller 1987 Bellavite et al 1995 certo quindi che dinamiche caotiche sono presenti normalmente nell omeostasi di reti a componenti multiple ed incrociate come le citochine i neuropeptidi il sistema endocrino le reti idiotipo anti idio tipo l equilibrio HLA recettori immunitari Analizzando le dinamiche dell andamento della produzione di un certo anticorpo specifico e dell anticorpo anti anticorpo si visto che esse presentano sempre delle oscillazioni in cui si vedono le loro concentrazioni fluttuare inversamente con picchi ricorrenti ogni circa 80 giorni Anche altri Autori hanno riportato che simili oscillazioni sono alquanto irregolari caotiche Perelson 1989
32. la quale indica che in diverse e successive iterazioni la funzione d alla fine un solo risultato costante corrispondente alla figura 7A Aumentando il valore di k compare una prima biforcazione che indica che da questo punto in poi le soluzioni possibili a lungo termine sono due come nella figura 7B poi si passa ad una zona dove ve ne sono 4 poi 8 e cos via fino alla comparsa della situazione 59 caotica dove per ogni valore dell asse delle ascisse si trovano molti punti sull asse delle ordinate indicando molteplici soluzioni in diverse iterazioni come ad esempio i valori di A nella figura 7C e 8B Dopo una zona caotica si osservano delle bande chiare trasversali in corrispondenza dei valori di k che danno un numero finito di soluzioni vedi figura 8C C quindi una regolarit ricorsiva in successive generazioni di transizioni dal caos all ordine con la ricomparsa di soluzioni rappresentate da oscillazioni regolari periodiche che vanno incontro a cascate di duplicazioni fino al caos all aumentare del valore del parametro k La figura 10 rappresenta ingrandimenti successivi a partire dal diagramma di biforcazione precedentemente illustrato Si nota innanzi tutto una forte somiglianza dei particolari quadri B e C con l insieme della figura cui appartengono quadro A ed inoltre un ulteriore fine suddivisione della zona in bande di ordine alternate a zone di caos Questo fenomeno detto autosomiglianza al variare
33. loro oscillazioni del calcio intracellulare in risposta ad uno stimolo mediato da IgE MacGlashan and Guo 1991 Le oscillazioni delle scariche della corteccia cerebrale sono probabilmente molto importanti per garantire il coordinamento di diversi gruppi di cellule e di centri nervosi Engel et al 1992 Quando si parla di oscillazioni di variabili biologiche non si dovrebbe trascurare il campo delle oscillazioni molecolari accoppiate ad oscillazioni del campo elettromagnetico problema al quale si sta volgendo l attenzione degli scienziati in tempi piuttosto recenti Trattasi di un tema di rilevante interesse anche pratico vista la sempre maggiore diffusione delle onde elettromagnetiche nell ambiente e nella vita quotidiana Non questa la sede per una disamina esaustiva dell argomento ma basta accennare al fatto che campi elettromagnetici di intensit e frequenza estremamente bassi possono modulare azioni di or moni anticorpi e neurotrasmettitori a livello di recettori e di sistemi di trasduzione Adey 1988 e che anche l attivit proliferativa cellulare influenzata da campi elettromagnetici anche di intensit molto debole 0 2 20 mT 0 02 1 0 mV cm Luben et al 1982 Conti et al 1983 Cadossi et al 1992 Walleczek and Liburdy 1990 Molte di queste interazioni sono dipendenti dalla frequenza pi che dall intensit del campo compaiono solo in determinate finestre di frequenza fatto che suggerisce l
34. mediante un segnale in uscita capace di influenzarli in positivo stimolazione o in negativo inibizione Il caso pi tradizionale e pi noto di questo tipo di regolazione rappresentato dal sistema endocrino in cui la secrezione di un ormone da parte della ghiandola endocrina X es ipofisi regolata dalla ghiandola Y es tiroide o surrene che viene attivata dal prodotto di X e produce un ormone capace tra l altro di inibire la funzione della stessa ghiandola X controllata Una formula che simula le oscillazioni omeodinamiche Ci si pu chiedere se questa propriet dei sistemi omeodinamici si presti a una modellizzazione di tipo logico matematico La risposta a questo quesito positiva anche se ovviamente qualsiasi modello non potr mai esaurire la variabilit e la complessit dei sistemi biologici Si tratta di concepire funzioni matematiche cicliche o meglio iterative in 53 cui il prodotto sia la base di partenza per il ciclo successivo Il pi semplice tra questi modelli matematici probabilmente quello di seguito presentato che consiste in una serie di equazioni non lineari molto semplici A valore iniziale della variabile A A1 A A k Amas Ap A2 A1 A1 k Amax A1 A3 A2 A2 k A max A2 ecc dove la variabile A con un determinato valore di partenza A diviene Ay quindi A diviene Ay ecc procedimento detto iterazione mediante una trasformazione che consis
35. modo molto ordinato e trova quest ordine spontaneamente Un altro dato curioso che si pu notare che il periodo di un oscillazione distanza tra due picchi di circa 30 unit di tempo Esiste per anche un organizzazione temporale di lungo periodo 200 unit di tempo data da onde lunghe comprendenti ciascuna sette oscillazioni La coerenza della rete si ritrova quindi su due diverse scale temporali Anche con un simile modello si possono effettuare delle prove modificando a volont 1 parametri d interazione o le condizioni iniziali Ci consente di individuare in quali condizioni ed entro quali limiti si manifestano delle modificazioni qualitative o quantitative del comportamento della rete stessa Chiamiamo perturbazione minima un momentaneo e transitorio cambiamento di una variabile o nodo Chiamiamo perturbazioni strutturali quelle che consistono nel modificare permanentemente le regole o le connessioni tra i nodi o il valore del parametro k Tali perturbazioni sono anche dette mutazioni utilizzando un linguaggio biologico Le perturbazioni minime sono facilmente riassorbite da una simile rete Un esempio di perturbazione strutturale della rete potrebbe essere la rimozione di una connessione tra due nodi della rete Queste prove non mostrate hanno fornito dei tracciati in cui si vedeva che in alcuni nodi l ampiezza delle oscillazioni aumentava in altri essa diminuiva rimaneva comunque la sincronia tra tutte
36. nell ambito delle leggi di natura Teleonomia Le leggi della fisica e della chimica costituiscono dei vincoli inevitabili cui i sistemi viventi devono ubbidire ma esse non necessariamente determinano quale scelta deve essere fatta per mantenere e restaurare l organizzazione sopravvivenza e guarigione Quindi la biologia non pu essere ridotta alla chimica o alla fisica e per comprendere la vita si devono considerare altre propriet caratteristiche Una di queste la teleonomia che designa il carattere finalistico degli esseri viventi il fatto che i processi di trasformazione appaiono sempre avere uno scopo La macchina della vita quindi usa le leggi della chimica e della fisica e l energia disponibile al fine di mantenere la delicata organizzazione della vita stessa Questo proposito visibile sia nel disegno dell evoluzione sia nello sviluppo e nel comportamento di ciascun essere vivente dallo zigote all organismo adulto Il carattere teleonomico della vita indiscutibile ed documentato dalla precisione con cui l organismo tende a raggiungere la sua forma adulta ed a reintegrare la struttura dopo un danno Ciascun essere vivente dotato sin dall inizio di un progetto e gran parte della sua attivit tesa ad assimilare cio a rendere simile la materia dell ambiente affinch questa corrisponda al progetto nonostante tutti i fattori che possano perturbare questo lavoro Tuttavia que
37. noi guariamo da una ferita da un influenza da un raffreddore Grazie a sofisticati sistemi biologici dopo la maggior parte delle affezioni che colpiscono l organismo per ragioni chimiche fisiche o biologiche lo stato di salute restaurato anche con poco o nessun aiuto medico Questo stupefacente potere di guarigione dell organismo ha portato gli antichi autori medici a concepire l esistenza di una misteriosa forza vitale che sarebbe ultimamente responsabile dei sottili e per lo pi sconosciuti meccanismi biologici che regolano i processi interni e le reazioni allo stato di sollecitazione esterno Il concetto di forza vitale presente in diverse forme e diverse tonalit in molti autori tra cui Ippocrate Un altro nome con cui questo antico autore aveva designato questa forza che vince la maggior parte delle stimolazioni morbose vis medicalis naturae da cui si deduce che gli antichi avevano intuito l esistenza come di una farmacia interiore che oggi identificabile con la miriade di neuroormoni e di mediatori difensivi ed attivi secreti dalle cellule o generati nel plasma solubile La considerazione per tale forza interna era cos grande che il primo principio terapeutico di Ippocrate era come noto primum non nocere Anche alla base di tutta la tradizionale medicina cinese presente un concetto molto simile quello del Ch i l energia che pervade tutto il corpo scorrendo r
38. parallelo di alcune di queste informazioni qualche centinaio o migliaio simultaneamente In pi molte di queste proteine informazioni influenzano il genoma stesso nella sua attivit in molteplici siti di controllo In tal modo molti geni sono accoppiati al funzionamento di altri influenzandosi reciprocamente costituendo quindi una rete Il comportamento coordinato e sequenziale di questa rete alla base del funzionamento e della differenziazione cellulare per cui una cellula di fegato diversa da una del muscolo cardiaco svolge funzioni diverse pur avendo 62 in s la stessa informazione genetica essendo costituita degli stessi materiali elementari aminoacidi zuccheri lipidi carboidrati e seguendo le stesse regole generali di funzionamento reazioni biochimiche La trasduzione del segnale intracellulare coinvolge decine di sistemi molecolari di membrana e citoplasmatici che un tempo erano chiamati secondi messaggeri tra loro finemente coordinati connessi il comportamento attuale di una cellula potrebbe essere interpretato come l esito del prevalere di uno o l altro attrattore nell insieme di tutti i sistemi di trasduzione Il segnale extracellulare sia esso chimico o fisico costituirebbe quindi la perturbazione minima che fa passare la cellula da uno stato stazionario ad un altro bacino di attrazione con tutta una serie di passaggi consequenziali stabiliti dall attrattore stesso Ci rende conto a
39. per alcune caratteristiche peculiari di questi tracciati a la presenza di marcate discontinuit nell ampiezza dei picchi di cui alcuni sono pi piccoli del normale mentre molti presentano un ampia escursione b la comparsa di picchi supplementari nell intervallo tra un picco normale e l altro In alcuni punti si notano molteplici piccole oscillazioni del tracciato ad esempio attorno al tempo 400 450 in altri punti si notano marcati sdoppiamenti del picco ad esempio attorno al tempo 700 800 c esiste comunque un notevole coordinamento di tutta la rete tale per cui le discontinuit di un nodo si comunicano rapidamente agli altri nodi Una fine analisi dell andamento temporale mostra che la prima grossa discontinuit compare come picco positivo nel tracciato A attorno al tempo 620 e poi si ripercuote immediatamente agli altri nodi si nota come B subisca un immediato aumento proporzionale all aumento di A mentre C mostra simultaneamente un simmetrico picco negativo proprio come dettato dalle regole del sistema descritte in figura 20 Figura 21 Tracciati dei valori delle cinque variabili della rete descritta in figura 20 k 0 53 A max 20 si MAMMA i MNM nba Li o vai Satire Inutile dire che questo comportamento caratteristico di un sistema in cui coesistono la tendenza all autorganizzazione e un fattore di non linearit che genera il caos deterministico Un fenomeno simile a
40. progressive sono strettamente legate ad un suo perverso funzionamento I risvolti patologici del malfunzionamento della forza vitale sono un motivo in pi per cui lo studio della biodinamica si pone come una frontiera della medicina nel campo delle malattie complesse potendo contribuire a spiegare fenomeni che altrimenti parrebbero solo come dei paradossi Studio analitico e sintetico I fenomeni ed i meccanismi coinvolti nei processi che regolano l essere vivente possono essere descritti essenzialmente secondo due metodi Il primo che potremo chiamare analitico considera i fenomeni individualmente ad esempio si potrebbero indagare i cambiamenti molecolari che avvengono allorch un osso si rompe e successivamente allorch esso viene riparato con nuovo tessuto connettivo poi cartilagineo poi osseo si potrebbe studiare e descrivere come un infarto guarisce prima mediante un processo infiammatorio che rimuove il materiale necrotico poi con formazione di una cicatrice fibrosa si potrebbe osservare con minuzia di particolari come un leucocita ingerisce un batterio quali enzimi produce per digerirlo come elabora gli antigeni da presentare ad altri leucociti e cos via In questi e molti altri processi di guarigione un ampia serie di trasformazioni molecolari di cicli proliferativi cellulari di modificazioni metaboliche e di variazioni ematochimiche vengono attivate in un modo specifico e almeno inizialmente finalizzato alla difesa
41. quadri d attivit in rapporto all apprendimento I sistemi caotici possono agire entro ampi spettri di condizioni per la loro flessibilit e quindi i vantaggi funzionali di tali dinamiche sono importanti non soltanto per il sistema nervoso ma anche per altri sistemi come le pulsazioni cardiache che sono sotto il controllo del sistema nervoso La capacit del cervello di rispondere in modo flessibile alle sollecitazioni del mondo esterno e di generare nuovi tipi di attivit compreso il concepire idee nuove connessa alla tendenza di ampi gruppi di neuroni a passare bruscamente e simultaneamente da un quadro complesso di attivit ad un altro in risposta al pi piccolo degli stimoli Questa capacit una caratteristica primaria di molti sistemi caotici L emergenza di stati mentali sostiene K Mainzer spiegata dall evoluzione di parametri d ordine macroscopici di insiemi di unit cerebrali che sono causati da interazioni non lineari microscopiche di cellule nervose in strategie di apprendimento lontano dall equilibrio termico Mainzer 1994 L importanza del caos nelle funzioni cerebrali tale che alcuni autori si sono spinti a considerare questo fenomeno la base per la creativit intellettuale o addirittura il 48 corrispondente fisiologico dell esistenza di un libero volere Crutchfield et al 1986 Freeman 1991 A livello mentale si suggerisce il caos come amplificazione di fluttuazioni potrebb
42. quello che in precedenza si era prodotto in un sistema a feed back come quello di Verhulst figure 7 e 8 ora si ritrova con caratteristiche di maggiore complessit nella rete di cinque nodi Val la pena ribadire che le irregolarit 78 disegnate dai grafici di figura 21 non rappresentano un disturbo o un fenomeno dipendente dal caso ma piuttosto sono indice della presenza del caos deterministico Ripetendo la prova con gli stessi parametri si ottengono esattamente gli stessi tracciati fin nei minimi particolari Che si tratti sicuramente di un tipico andamento caotico si evidenzia anche da due peculiari caratteristiche documentate dai tracciati della figura successiva figura 22 Figura 22 Tracciati del valore del nodo A della rete descritta in figura 20 ed effetto di una minima variazione del valore dello stesso nodo k 0 53 Amax 25 0 26 1 come indicato su ciascun tracciato NON VON Qui si riportano i tracciati riferiti solo al nodo A utilizzando due diverse Amax ed introducendo una minima perturbazione Si vede chiaramente che una perturbazione di 0 001 unit corrispondente quindi a 1 1000 del valore di A in un certo istante ad esempio in questo caso si modificato il valore di A da 12 468 a 12 469 introduce un cambiamento che a lungo termine causa differenze macroscopiche nel comportamento di tutta la rete Gli 79 altri nodi qui non sono rappresentati per semplicit ma subiscono cambiamenti analog
43. quello regolare non caotico ha bisogno di un valore molto preciso di velocit per funzionare per un certo tempo quindi in parole pi biologiche per sopravvivere il sistema dotato di caoticit si accontenta di un intervallo ampio di possibilit e di velocit Si tratta di un vantaggio evolutivo del caos deterministico se visto in relazione alla nascita e sviluppo della vita sulla terra si tratta di un vantaggio fisiologico di un sistema dinamico se visto in relazione al mantenimento dell omeodinamica biologica al variare continuo dei parametri di controllo e delle velocit delle reazioni In conclusione si potrebbe sostenere che un sistema dinamico come quello qui descritto deve essere caotico il che non significa disordinato per avere pi probabilit di 80 funzionare a lungo in una situazione dove i parametri di controllo sono instabili Figura 23 Tracciati del valore del nodo A della rete descritta in figura 18 tre superiori ed in figura 20 tre inferiori al variare del parametro k Il valore di k indicato in ciascun tracciato A max usata nei tre tracciati inferiori 40 bi ZIE ValoediA ValoediA VeloediA Naored VeloediA Valored O es A a iaka 81 BIBLIOGRAFIA Adams D O and Hamilton T A 1992 Macrophages as destructive cells in host defense In Inflammation 2nd edition J I Gallin et al eds Raven Pre
44. rischio di emorragia Le patologie di tale fine disequilibrio possono essere altrettanto fini Ovviamente pi cresce il numero degli elementi che compongono un sistema biologico pi cresce la sua complessit che essenzialmente data dalla quantit di informazioni che tali elementi si scambiano nell ambito dell omeostasi fisiopatologica Se la complessit fosse solo di tipo quantitativo l unica soluzione sarebbe quella di ricorrere alla specializzazione affidando a ciascuno settori sempre pi limitati in modo che ogni problema trovi una risposta pi possibile adeguata In realt la complessit dell organismo umano ma anche di una sola singola cellula tale da avere caratteristiche non solo di tipo quantitativo ma anche di tipo qualitativo Vale la pena quindi analizzare ulteriormente quelle che sono le propriet peculiari dei sistemi dinamici e complessi Caratteristiche fondamentali della complessit La complessit origina l dove le componenti di un sistema sono molteplici diverse tra loro e soprattutto l dove tali componenti sono in mutua e dinamica interazione Non facile dare una definizione precisa ed univoca di complessit perch essa non coincide strettamente col numero di oggetti o di informazioni che costituiscono un determinato sistema Essenzialmente la complessit si potrebbe definire quella caratteristica tipica ma non esclusiva degli esseri viventi secondo la quale un certo sistema cont
45. risposta cellulare Varie importanti molecole segnale come ad esempio l istamina la serotonina l adrenalina le endorfine hanno diversi tipi di recettori talvolta sulle stesse cellule i quali spesso sono caratterizzati da diverse sensibilit rispetto alle concentrazioni del segnale o dall accoppiamento con sistemi effettori distinti Ci introduce un ulteriore elemento di complessit nella comunicazione tra le cellule e potrebbe rappresentare una delle spiegazioni del noto fenomeno dell ormesi che si osserva quando una risposta biologica a basse dosi di un farmaco risulta opposta a quella che si osserva quando vengono somministrate dosi pi elevate Furst 1987 Calabrese et al 1987 Bellavite et al 1997a La sensibilit nel sistema vivente Nei sistemi viventi esistono molti modi con cui un piccolissimo segnale pu avere grandi effetti grazie a meccanismi di amplificazione Questo fatto stato studiato particolarmente a fondo nelle cellule a livello di recettori e sistemi di trasduzione La biologia insegna che ogni cellula ha un certo numero di recettori di membrana o intracellulari variabile da poche decine a centinaia di migliaia secondo 1 casi Ogni singolo recettore quando attivato da una singola molecola segnale in grado di trasmettere il processo attivante a molti diversi sistemi di trasduzione tra cui ad esempio le G proteine A loro volta le G proteine possono attivare molte unit di enzima adenilato c
46. sintesi dall altra avevo ed ho la netta convinzione che il lavoro fosse insufficiente e lacunoso in molti punti soprattutto nell analisi delle possibili applicazioni pratiche terza parte La prima riflessione mi spingeva a divulgarne il contenuto la seconda a proseguire le verifiche sperimentali ed a completare le parti mancanti Ha prevalso la decisione di pubblicare anche per l incoraggiamento di coloro che hanno letto la prima versione Ho pensato quindi di presentare la materia con un intento introduttivo piuttosto che enciclopedico come un lavoro denso ma agile piuttosto che come un trattato Il libro non fornisce risposte certe o istruzioni per l uso Esso si sviluppa lungo una doppia frontiera quella tra sistemi medici di diversa estrazione e quella tra conoscenze presenti e ricerche future Sono due frontiere frastagliate e complesse dove pi che trovare certezze si esplorano le incertezze D altra parte imparare a convivere con l incertezza diventa oggi una necessit in molte discipline scientifiche ed in molti altri campi del pensiero umano il XX secolo non si distinto solo per la conoscenza di meccanismi sempre pi precisi ma ha pure scoperto il principio d indeterminazione e la teoria del caos con 1 limiti invalicabili per l analisi degli oggetti e per la previsione dei fenomeni Questa nuova conoscenza del limite non un regresso ma un avanzamento verso una visione pi realistica della
47. type II collagen on rheumatoid arthritis Science 261 1727 1730 Trush M A Seed J L and Kensler T W 1985 Oxidant dependent metabolic activation of polycyclic aromatic hydrocarbons by phorbol ester stimulated human polymorphonuclear leukocytes possible link between inflammation and cancer Proc Natl Acad Sci USA 82 5194 5198 Tsong T Y and Gross C J 1994 The language of cells Molecular processing of electric signals by cell membrane In Bioelectrodynamics and Biocommunication M W Ho et al eds World Scientific Singapore 131 158 Tsong T Y 1989 Deciphering the language of cells Trends Biochem Sci 14 89 92 Tsuei J J Lechman C W Lamb F M K and Zudh A 1984 A food allergy study using the EAV acupuncture technique Am J Acupunct 12 105 116 Tsuei J J Lam F M K Mi Ming Pi and Zhao Z 1989 Study on bioenergy in diabetes mellitus patients Amer J Acupun 17 31 38 Tuckerman M E Marx D Klein M L and Parrinello M 1997 On the quantum nature of the shared proton in hydrogen bonds Science 275 817 820 99 Turkstra L S 1995 Electrodermal response and outcome from severe brain injury Brain Inj 9 61 80 Ugazio G Koch R R and Rechnagel R O 1972 Mechanism of protection against carbon tetrachloride by prior carbon tetrachloride administration Exp Mol Path 16 281 285 Ullman D 1991 Discovering Homeopathy Medicine for the 21th Century North Atlantic
48. una rete pu essere concepita come un insieme di nodi tra loro collegati da relazioni pi o meno complesse a esempio di attivazione o inibizione Quando una rete ben funzionante ben connessa al suo interno il comportamento dell insieme regola il funzionamento delle singole variabili ciascuna delle quali d il suo contributo direttamente od indirettamente alla regolazione delle altre Per cercare di costruire modelli di tali complessi sistemi stato proposto il metodo delle reti Booleane dal matematico G Boole Kauffman 1993 Kauffman 1995 Le reti booleane sono dei sistemi in cui i nodi sono costituiti da variabili binarie ciascuna con due possibili stati di attivit ON e OFF accoppiate vicendevolmente in modo che l attivit di ciascun nodo determinata dalla precedente o concomitante attivit di altri nodi secondo particolari regole logiche AND OR XOR NOT dette regole booleane Le reti con molti nodi possono essere pi o meno ordinate Variando opportunamente il numero dei nodi ed il numero delle loro connessioni si possono trovare empiricamente dei momenti di transizione tra ordine e disordine Tali modelli logico matematici sono stati sviluppati inizialmente con l intento di spiegare come si organizzi il genoma cellulare che potrebbe essere visto come un complesso calcolatore in cui si ha la memoria l informazione depositata nel DNA per circa 100 000 di verse proteine ma anche l elaborazione in
49. valore stabilito all inizio che si pu cambiare a volont Questo tipo di fattore di controllo della funzione molto simile a quello che si gi visto in precedenza nella funzione di Verhulst La figura 20 mostra lo schema della rete cos modificata lasciando invariati e uguali a quelli usati in figura 18 tutti gli altri parametri Figura 20 Rete di cinque nodi a variabile continua modificata con inserimento di un fattore di controllo nell algoritmo del nodo A Q gt SEGNALI STIMOLATORI bo SEGNALI INIBITORI Le prove eseguite al calcolatore hanno mostrato che con valori di Amax inferiori a 10 l andamento dei tracciati molto simile a quello visto sopra in figura 19 ci significa che la modifica introdotta ha poco effetto sull andamento globale della funzione Con valori superiori a 10 cominciano a manifestarsi delle irregolarit in forma di piccoli picchi che disturbano l andamento regolare di base disturbi che divengono sicuramente evidenti con Amax attorno a 20 La figura 21 mostra la simulazione eseguita con valore di Amax 20 ed i tracciati di tutte e cinque le variabili della rete Si vede chiaramente che la rete inizia esattamente con l andamento visto nella figura 19 avendo la tendenza a produrre oscillazioni ritmiche come nei casi descritti in precedenza e con la frequenza uguale a quella vista sopra Esistono anche oscillazioni di lungo periodo anche se meno evidenti Vi sono
50. 1 1822 Goleman D Gurin J and eds 1993 Mind body Medicine Consumer Reports Book New York Goodman R and Shirley Henderson A 1990 Exposure of cells to extremely low frequency electromagnetic fields relationship to malignancy Cancer Cells 2 355 359 Goodman E M Greenbaum B and Marron M T 1995 Effects of electromagnetic fields on molecules and cells Int Rev Cytol 158 279 338 Goodman Gilman A Rall T Nies A L e Taylor P 1992 Le Basi Farmacologiche della Terapia Zanichelli Bologna Greenspan H C and Aruoma O I 1994 Oxidative stress and apoptosis in HIV infection a role for plant derived metabolites with synergistic antioxidant activity Immunol Today 15 209 213 Gregory J K Clary D C Liu K Brown M G and Saykally R J 1997 The water dipole moment in water clusters Science 275 814 817 Griffin J H 1995 The thrombin paradox Nature 378 337 338 Gronau E 1996 Hildegard Ed Ancora Milano Guidotti G G 1990 Patologia Generale C ed Ambrosiana Milano Hagglof B Blom L Dahlquist G Lonnberg G and Sahlin B 1991 The Swedish childhood diabetes study indications of severe psychological stress as a risk factor for Type 1 insulin dependent diabetes mellitus in childhood Diabetologica 34 579 583 Hahnemann C F S 1796 Essay on a new principle for ascertaining the curative powers of drugs and some examinations of the previous principles Hufeland s
51. 1981 Homotoxikologie Ganzheitsschau Einer Ssynthese der Medizin Aurelia Verlag Baden Baden trad Italiana Omotossicologia Guna Editore Milano 1988 Reilly D Taylor M A Beattie N G M Campbell J H McSharry Ch Aitchison T C Carter R and Stevenson R D 1994 Is evidence for homoeopathy reproducible Lancet 344 1601 1606 Ricevuti G Mazzone A Monaia C Fratino P Degiulio R Leonardi G Dell Acqua R Jucci A and Sacchi S 1989 In vivo and in vitro HeNe laser effects on phagocyte functions Inflammation 13 507 527 Rietschel E T and Brade H 1992 Le endotossine batteriche Le Scienze 290 34 42 96 Rimm E B Stampfer M J Ascherio A Giovannucci E Colditz G A and Willet W C 1993 Vitamin E consumption and the risk of coronary disease in men New Engl J Med 328 1444 1449 Romagnani S 1992 Le citochine basi biologiche e applicazioni cliniche Giorn It Chim Clin 17 397 413 Ross R 1986 The pathogenesis of atherosclerosis An update New Engl J Med 314 488 500 Roy S Noda Y eckert V Traber M G Mori A Liburdy R and Packer L 1995 The phorbol 12 myristate 13 acetate PMA induced oxidative burst in rat peritoneal neutrophils is increased by a 0 1 mT 60 Hz magnetic field FEBS Lett 376 164 166 Rozengurt E 1991 Neuropeptides as cellular growth factors role of multiple signalling pathways Eur J Clin Invest 21 123 134 Rubik B
52. 3 inadeguati o per sovraccarico di stress di vario tipo pu divenire un importante meccanismo di patologia La medicina biodinamica si interessa proprio di quel sottile e spesso frastagliato confine che segna la separazione tra il normale ed il patologico La biodinamica non ha solo un compito teorico e culturale ma ponendo le basi di un nuovo concetto di malattia si propone di mettere in atto le strategie di un nuovo ed efficace metodo clinico Ad una certa concezione patologica si lega indiscutibilmente una certa metodologia diagnostica e terapeutica Per questo nella terza parte del testo si presenteranno in modo sintetico alcune delle metodologie cliniche che paiono in maggiore coerenza con le teorie biodinamiche esposte Sul piano riguardante la prassi medica si tratta di rendere operativo il concetto condiviso da tutti che la metodologia clinica tanto pi efficace quanto pi in grado di integrare in modo razionale e controllato diverse e complementari metodologie diagnostiche e terapeutiche La progressiva acquisizione della consapevolezza della complessit del sistema vivente della stretta integrazione tra livelli molecolari organici psichici e spirituali dell importanza dell equilibrio uomo ambiente e del precario confine tra stato di salute e malattia conduce la medicina impostata secondo una prospettiva biodinamica ad integrare conoscenze provenienti da molte branche specialistiche L applicazione clinica delle acquisi
53. 5 17 22 Byrn C Olsson I Falkheden L Lindth M Hosterey U Fogelberg M Linder L E and Bunketorp O 1993 Subcutaneous sterile water injections for chronic neck and shoulder pain following whiplash injuries Lancet 341 449 452 Byus C V Lundak R L Fletcher R M and Sadey W R 1984 Alterations in protein kinase activity following exposure of cultured lymphocytes to modulated microwave fields Bioelectromagnetics 5 34 51 Cadossi R Bersani F Cossarizza A Zucchini P Emilia G Torelli G and Franceschi C 1992 Lymphocytes and low frequency electromagnetic fields FASEB J 6 2667 2674 Calabrese E J McCarthy M E and Kenyon E 1987 The occurrence of chemically induced hormesis Health Phys 52 531 541 Caldwell C B Rosson J Surowiak J and Hearn T 1994 Use of the fractal dimension to characterize the structure of cancellous bone in radiographs of the proximal femur In Fractals in Biology and Medicine T F Nonnemacher et al eds Birkhauser Verlag Basel 300 306 Cambar J Desmouliere A Cal J C and Guillemain J 1983 Mise en vidence de l effet protecteur de dilutions hom opathiques de Mercurius corrosivus vis a vis de la mortalit au chlorure mercurique chez la souris Ann Hom opathiques Fr 5 160 167 Candegabe M E e Carrara H C 1997 Approssimazione al Metodo Pratico e Preciso della Omeopatia Pura Centro Internaz della Grafica Venezia Candegabe
54. 57 Kleiger R E Miller J P Bigger T Moss A J and multicenter Post infarction research group 1987 Decreased heart rate variability and its association with increased mortality after acute myocardial infarction Am J Cardiol 59 256 262 Kleijnen J Knipschild P and ter Riet G 1991 Clinical trials of homoeopathy Brit Med J 302 316 323 Klivington K A ed 1997 Information energy and mind body medicine Advances J Mind Body Health 13 3 42 Knipschild P 1989 Changing belief in iridology after an empirical study Br Med J 299 491 492 Kodama M Kodama T Murakami M and Kodama M 1994 Autoimmune disease and allergy are controlled by vitamin C treatment In Vivo 8 2 251 258 Koh Y Y Lim H S and Min K U 1994 Airways of allergic rhinitis are primed to repeated allergen inhalation challenge Clin Exp Allergy 24 347 353 Konig H L 1989 Bioinformation Electrophysical aspects In Electromagnetic bio information Popp et al eds Urban amp Schwarzenberg Miinchen 42 73 Kremer F Santo L Poglitsch A Koschnitzke C Behrens H and Genzel L 1988 The influence of low intensity millimeter waves on biological systems In Biological Coherence and Response to External Stimuli H Frohlich ed Springer Verlag Berlin Heidelberg 86 101 Kroner Herwig B Fritsche G and Brauer H 1993 The physiological stress response and the role of cognitive coping in mig
55. 7 McFarland H F 1996 Complexities in the treatment of autoimmune disease Science 274 2037 2038 Mei W P 1994 On the biological nature of biophotons In Bioelectrodynamics and Biocommunication M W Ho et al eds World Scientific Singapore 269 291 Meletani S 1990 Mora Terapia Teoria e Pratica Guna Editore Milano Metz S A Halter J B and Robertson R P 1979 Paradoxical inhibition of insulin secretion by glucose in human diabetes mellitus J Clin Endocrin Metab 48 827 835 Meyer T 1991 Cell signaling by second messenger waves Cell 64 675 678 Miller A Hafler D A and Weiner H L 1991 Immunotherapy in autoimmune diseases Curr Opin Immunol 3 936 940 Miller S D Tan L J Pope L McRae B L and Karpus W J 1992 Antigen specific tolerance as a therapy for experimental autoimmune encephalomyelitis Int Rev Immunol 9 203 222 94 Mitscherlich A 1976 Malattia come Conflitto Feltrinelli Milano Moatti R 1987 Curarsi con gli Oligoelementi Edizioni Red Como Monro J 1987 Electrical sensitivities in allergic patients Clin Ecol 4 93 102 Moss F 1994 Chaos under control Nature 370 596 597 Multedo J P e Marcelli S 1990 Manuale di Mesoterapia Ed Minerva Medica Torino Musso P 1997 Filosofia del Caos Franco Angeli Milano Neeck G Federlin K Graef V Rusch D and Schmidt K L 1990 Adrenal secretion of cortisol in patients with rhe
56. 991 Second generation immune networks Immunol Today 12 159 166 Varela F J Coutinho A and Stewart J 1993 What is the immune network for In Thinking About Biology W D Stein et al eds Addison Wesley Publ Co Reading MA 215 230 Venables P H 1991 Autonomic activity Ann N Y Acad Sci 620 191 207 Vithoulkas G 1980 The Science of Homeopathy Grove Press Inc New York Vogel G 1997 New clues to asthma therapies Science 276 1643 1646 von Bartalanffy L 1950 The theory of open systems in physics and biology Science 111 23 29 Vulpiani A 1994 Determinismo e Caos La Nuova Italia Scientifica Roma Walker L G Johnson V C and Eremin O 1993 Modulation of the immune response to stress by hypnosis and relaxation training in healthy volunteers a critical review Contemp Hypn 10 19 27 Wallace J L and Cirino G 1994 The development of gastrointestinal sparing nonsteroidal antiinflammatory drugs Trends Pharmacol Sci 15 405 406 Walleczek J and Liburdy R P 1990 Nonthermal 60 Hz sinusoidal magnetic field exposure enhances Ca uptake in rat thymocytes dependence on mitogen activation FEBS Lett 271 157 160 Walleczek J 1992 Electromagnetic effects on cells of the immune system the role of calcium signaling FASEB J 6 3177 3185 Ware J A and Heistad D D 1993 Platelet endothelium interactions New Engl J Med 328 628 635 Watkins A D 1994 The role of al
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58. I cccccsssssssssssssssesssssssessssessessesessessessssessesessessesessessesessess 17 T LA LOLVARUIVA E LERICI III 19 STUDIO ANALITICO E SINTETICO 3 si Sili lalla Re a illa 22 M PROB EMA TOROLOGIGCO 1 fescsisessesdesesevlavndedsesevds dee dusiees te sinaedesova dele savdedec duvloessestedededavhdel sebevdsdeeduveeviastesededetes 23 LA COMPLESSIT NON OVVIA ucesssccccssscecsssseceessseccesssecccnssseceessseecesssseccsssececsssevcessssevcrssseseesssescessasevcrssseseens 24 CARATTERISTICHE FONDAMENTALI DELLA COMPLESSITA ccscsccecssssscessceceesssseccessseccesssscecsssseceesasescessaseens 26 Evoluzione tri banbindabi ol isa easton nd ian i oes E Lisi 27 PAD OTHAT SS ae a eb ats aaa waa ie eee eats OS 27 LCA A PERCE SPORT CR EAE MERONI REI SS RON ET ERE MARR CSR LELE FIORE ASI S AE EEES PAPER ERE AE SREY PPE POE RRS PRETESE SAI 29 Organizzazione iii ini alia iis liane ii 30 Teleonomia is gt Si BOS Sarah IRR an ese we eee andai 31 2 I SISTEMI DINAMICI cscsisssssssisccesesieaasovsconsasvsieasocssacecesosioaszosesoossseasonsieesisecesesdsvcoesosevecesssescanesiseseseses 33 LA COMUNICAZIONE NEI SISTEMI BIOLOGICI 000 see 35 La sensibilit nel sistema vivente ccccccccccceseseececcccccssussececcceccususeecececessususeccecccessusuaeccececeusuauacecececessuaens 36 Fenomeni OScillanti occ ccceeeccccccccccssenecceccccccussscececccccsususeceecccessuusseccececessuuuscecececessuuuaeccessseuuuusacececeseusanen
59. IgE has no effect on basophil staining properties Experientia 48 504 508 Paccagnella F Ori C Ceccherelli F Volpe A and Pozza V 1985 The treatment of chronic benign pain by means of low frequency pulsating electromagnetic fields Bioelectrochem Bioenerg Lausanne 14 241 244 Palmerini C A Codini M Floridi A Mattoli P Buffetti S and Di Leginio E 1993 The use of Phosphorus 30 CH in the experimental treatment of hepatic fibrosis in rats In Omeomed92 C Bornoroni ed Editrice Compositori Bologna 219 226 Pandey D K Shekelle R Selwyn B J Tangney C and Stamler J 1995 Dietary vitamin C and beta carotene and risk of death in middle aged men the Western Electric study Am J Epidemiol 142 1269 1278 Pandiella A Beguinot L Vicentini L M and Meldolesi J 1989 Transmembrane signalling at the epidermal growth factor receptor Trends Pharmacol Sci 10 411 414 Peng C K Buldyrev S V Hausdorff J M Havlin S Mietus J E Simons M Stanley H E and Goldberger A L 1994 Fractal landscapes in physiology amp medicine Long range correlations in DNA sequences and hearth rate intervals In Fractals in Biology and Medicine T F Nonnemacher et al eds Birkhauser Verlag Basel 55 65 Perelson A S 1989 Immune network theory Imunol Rev 110 5 36 Perera F P 1997 Environment and cancer who are susceptible Science 278 1068 1073 95 Perianin A Sny
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61. Piuttosto si vede che viene raggiunto un ordine pi ricco di forme e che tale ordine richiede maggior tempo per essere raggiunto Ogni piccola modifica della risposta reattivit di un nodo porta a diverse forme di 70 attrattori Traendo un analogia con i sistemi biologici si potrebbe affermare che dalle differenze di ogni singola sub componente emerge un ordine collettivo diverso caratteristico ed individuale per quel particolare sistema Una differenza inter individuale potrebbe essere la velocit di un enzima o la quantit di tessuto adiposo o la velocit di metabolismo energetico di una specie cellulare Dall insieme di tutte le differenze dei valori dei nodi della rete emerge un comportamento di insieme pattern che del tutto individuale anche se le regole usate dal sistema sono sempre le stesse Figura 17 Andamento delle modificazioni della rete descritta in figura 15 in cui alcuni nodi sono caratterizzati da una risposta rallentata Il ritardo di ciascun nodo in numero di iterazioni che esso attende prima di rispondere riportato sopra ciascun tracciato 71 i rs ni SS AE ee ey Oo DO a ag pira 73 Oo gt e Ma none Li yee oO _ gt i Dr kearn a Sant a teeta ter IEN IEIET ibe lt gt II RIEN ro el TTT RAI FETTA l O D e D 65 Nell ultimo tracciato della figura 17 17E si riporta il risultato di
62. a parte le strabilianti conquiste biotecnologiche sembrano offrire ancora grandi potenzialit di sviluppo dall altra una crisi pi profonda di tipo culturale socioeconomico e storico pare investire i fondamenti stessi della medicina ed il modo con cui essa viene vista dai pazienti e praticata dai medici Se si guarda al progresso della ricerca in medicina nel corso degli ultimi decenni e fino ai giorni nostri si vede chiaramente che essa ha largamente privilegiato l analisi trascurando molto il lavoro di integrazione delle conoscenze acquisite sui vari piani della realt biologica e psicologica dell uomo e la messa a punto di metodi adeguati a questo scopo Solo in tempi recenti si assiste ad un inversione di tendenza documentata dalla nascita di nuove discipline che integrano diverse specializzazioni come la neuroimmunologia la psicobiologia la biofisica la bioetica La figura 1 riassume queste due grandi tendenze della ricerca che vanno dall universale complesso al particolare semplice via riduzionistica o analitica o viceversa via olistica o dell integrazione La prima delle due vie quella di gran lunga pi seguita consente di pervenire a spiegazioni sul come sono fatte le cose andando alla scoperta dei dettagli morfologici e strutturali della materia La seconda via parte dalla constatazione che gli elementi di cui costituita la materia a tutti 1 livelli ma soprattutto nel mondo degli esseri viventi
63. ale la desensibilizzazione sia omologa che eterologa pu essere dovuta a molti meccanismi tra i quali il distacco e solubilizzazione dei recettori la down regulation o inattivazione dei recettori stessi il mancato accoppiamento dei recettori coi sistemi di trasduzione e la disattivazione dei sistemi effettori cellulari Un fenomeno simile alla desensibilizzazione la tolleranza che pu essere definita come la non reattivit acquisita del sistema immunitario verso determinati antigeni Down regulation fenomeno per cui i recettori di membrana di una cellula si riducono di numero perch sono trasportati all interno della cellula stessa per lo pi per un eccessivo impegno degli stessi 36 Un altro interessante fenomeno la risonanza stocastica questo concetto apparentemente paradossale sostiene che il rumore di fondo fluttuazioni casuali stocastiche che disturbano ogni sistema naturale pu aumentare anzich diminuire la percezione dei segnali rendendo un sistema sensibile a stimolazioni cos piccole che altrimenti non sarebbero percepite Benzi et al 1981 Wiesenfeld and Moss 1995 Cordo et al 1996 Collins et al 1996 Glanz 1997a La risonanza stocastica richiede un sistema fisico che possa effettuare transizioni tra due o pi stati oscillazioni e sia perturbato da un input che pu essere costituito da un rumore aperiodico o da un segnale periodico debole rispetto al rumore Quando il si
64. ali bibliografici vorrei citare anche Umberto Bartocci Francesco Borghini Bruno Brigo Maurizio Castellini Anita Conforti Emilio Del Giudice Emilio Dido Carlo Dri Wayne Jonas Michael Kofler Maurizio Italiano Clara Lechi Gabor Lednyizcky Stefano Marcelli Riccardo Ortolani Pietro Piovesan Giuliano Preparata Giuliana Rapacioli Maria Cristina Serra Lucio Sotte Dana Ullman Roeland van Wijk Anche la collaborazione con Clara Lechi Giuseppina Benoni e Lisa Bambara mi stata molto utile Ringrazio infine Mario Umberto Dianzani per le critiche al primo manoscritto Resta inteso che mentre a questi colleghi va il merito di avermi aiutato scientificamente e talvolta confortato nelle difficolt dell impresa la paternit delle idee qui presentate e la responsabilit di eventuali errori rimangono tutte a mio carico Il lavoro sperimentale del mio gruppo non sarebbe stato possibile senza il sostegno di Universit di Verona CNR Banca Popolare di Verona delle ditte Guna Heel Sifra Boiron Omeopiacenza Kent Homeopathic IDEAnet Tekav e dell Associazione Giovanni Scolaro per la Medicina Integrata Paolo Bellavite INTRODUZIONE L avvenire della medicina subordinato al concetto di uomo la sua grandezza dipende dalla ricchezza di questo concetto A Carrel Nel campo delle scienze mediche il passaggio tra il XX e il XXI secolo segnato da una profonda revisione del sapere e della prassi terapeutica Se da un
65. and Cauter E V 1988 Abnormal patterns of insulin secretion in non insulin dependent diabetes mellitus New Engl J Med 318 1231 1239 Pomeranz B and Stux G 1988 Scientific Basis of Acupuncture Springer Verlag Berlin Heidelberg Pool R 1990 Is there an EMF cancer connection Science 249 1096 1098 Popp F A 1990 Some elements of homoeopathy Br Hom J 79 161 166 Popp F A Li K H and Gu Q eds 1992 Recent Advances in Biophoton Research and its Applications World Scientific Singapore Popp F A Warnke U Konig H L and Peschla W eds 1989 Electromagnetic Bio Information Urban and Schwarzenberg Miinchen Popp F A 1985 Nuovi Orizzonti in Medicina La Teoria dei Biofotoni I P S A Editore Palermo Popper K R 1980 The Logic of Scientific Discovery Hutchinson London Pui Fung K Kit Wun Chow O and Yeung So S 1986 Attenuation of exercise induced asthma by acupuncture Lancet 2 1419 1421 Qiao Z G Vaeroy H and Morkrid L 1991 Electrodermal and microcirculatory activity in patients with fibromialgia during baseline acoustic stimulation and cold pressor tests J Rheumatol 18 1383 1389 Rapola J M Virtamo J Ripatti S Huttunen J K Albanes D Taylor P R and Heininen O P 1997 Randomised trial of a tocopherol and B carotene supplements on incidence of major coronary events in men with previous myocardial infarction Lancet 349 1715 1720 Reckeweg H H
66. anismo e rappresenta un individualit Il fisico ed il chimico studiano i corpi ed i fenomeni isolatamente e di per se stessi senza doverli mettere in rapporto col resto della natura Il fisiologo invece trovandosi al di fuori dell organismo animale che vede nel suo insieme deve tenere conto dell armonia di questo insieme proprio mentre cerca di penetrare nell interno di esso per comprendere il meccanismo di ognuna delle sue parti Ne deriva che mentre il fisico ed il chimico possono respingere ogni idea di finalismo nei fatti osservati il fisiologo deve riconoscere una finalit armonica e prestabilita nei corpi organizzati in cui tutte le manifestazioni sono connesse fra loro e dipendono reciprocamente l una dall altra Si ricordi perci che l organismo vivente viene decomposto nelle sue diverse parti solo per rendere pi facile l analisi sperimentale non perch quelle parti possano funzionare separatamente l una dall altra Bernard 1973 Quindi proprio il fisiologo colui che studia la natura dell essere vivente che si pone il problema della complessit dell integrazione e della finalit che come chiedersi il senso delle forme e dei comportamenti particolari in relazione al soggetto nel suo insieme Nessuno oggi nega il fatto che quando si cura una malattia si deve prima di tutto inquadrare la realt di tutto il paziente Una malattia ha molteplici dimensioni che vanno dall atomo alla societ intera vedi
67. aso raggiunto Il tracciato 17D dimostra che anche se si parte da un diverso schema iniziale 16 invece che 32 l attrattore 18 26 22 20 21 20 17 26 viene trovato ugualmente dopo un certo numero 20 di iterazioni Dopo un analisi di tutti i possibili attrattori di questo sistema funzionante con i ritardi di risposta indicati in figura 17C e 17D si visto che esso finisce in solo due attrattori quello appena descritto e un altro abbastanza simile ma non identico 18 18 22 20 17 18 18 26 che non mostrato in figura Ci molto suggestivo perch indica che la tendenza all ordine collettivo molto forte anche se la situazione di reattivit di ogni singolo nodo molto diversa e quindi il gioco delle reciproche influenze viene enormemente complicato In quest analisi si pu concludere che i gradi di libert del sistema sono ridotti a solo sei se si considerano i possibili schemi utilizzati 17 18 20 21 22 26 ed a solo due se si considerano gli attrattori In altre parole si potrebbe concludere che la complessit di una rete interconnessa non aumenta il disordine la tendenza all autorganizzazione in una forma caratteristica per quel tipico sistema rimane intatta o persino si rafforza anche se ovviamente secondo schemi pi complessi e raggiunti dopo un maggiore numero di tentativi L aumento di complessit causato dalla diversit delle singole componenti non si ripercuote in un aumento del disordine
68. ato accessibile all indagine fino allo sviluppo dei calcolatori elettronici Lo studio scientifico del caos viene fatto risalire agli studi di E Lorenz in campo meteorologico Lorenz 1963 40 dove gli urti casuali con le altre e le proprie vibrazioni interne la spingono In termini tecnici questo stato si chiama equilibrio termodinamico ed in esso l entropia funzione che definisce la probabilit di un sistema di esistere in un certo modo raggiunge il suo valore massimo Chiamiamo questo stato disordine perch le particelle non ubbidiscono a nessun ordine non presentano nessuna organizzazione nessuna forma che permetta di distinguere il sistema da un altro fatto dello stesso materiale nessuna coerenza n nella disposizione n nel moto Quando il disordine compatibilmente alla natura del sistema considerato ed alla sua temperatura ha raggiunto il suo massimo nessun processo potr verificarsi tale da poter riportare nel sistema qualche tipo di ordine se esso isolato dall ambiente Tra ordine perfetto e disordine totale esiste un infinita variet di forme intermedie in cui la fissit convive con la variabilit il dominio della complessit Nei sistemi complessi ed in primis in quelli biologici l ordine ed il disordine convivono e collaborano al buon funzionamento del sistema stesso in estrema sintesi si potrebbe affermare che mentre l ordine garantisce costanza dei parametri
69. ato sostenuto che questo meccanismo di comunicazione intercellulare contribuisce alla sincronizzazione di grandi Nucleotidi ciclici molecole con funzioni di secondi messaggeri dei segnali intracellulari CAMP e cGMP Inositolo fosfato molecola derivata dalla scissione dei fosfolipidi delle membrane cellulari coinvolta nella trasmissione del segnale recettoriale Actina molecola principale dei microfilamenti cellulari Esiste in forma monomerica o polimerica 38 gruppi di cellule svolgenti la stessa funzione Meyer 1991 Inoltre stato sostenuto che molte risposte cellulari sono controllate dalla modulazione di frequenza piuttosto che dalla modulazione di ampiezza del segnale in modo analogo alla trasmissione di informazione tra neuroni attraverso cambiamenti di frequenza del potenziale d azione Weiner 1992 In altre parole la frequenza di tali oscillazioni potrebbe rappresentare un codice segnaletico digitale con significato informativo affinch una risposta o un processo sia attivato ci che conta la frequenza delle oscillazioni spazio temporali onde nella concentrazione del calcio piuttosto che la quantit di calcio realmente presente Questo tipo di segnali potrebbero regolare in modo pi preciso la risposta cellulare al variare della concentrazione di ormoni Berridge and Galione 1988 Catt and Balla 1989 Cheek 1991 Due tipi cellulari simili basofili e mastcellule si distinguono per la frequenza delle
70. attratte da due soli punti nello spazio tridimensionale importante a questo punto notare che le funzioni biologiche e fisiologiche reali hanno pi di un attrattore a seconda delle condizioni in cui operano L esistenza di pi attrattori Ciclo limite attrattore che descrive traiettorie in forma di curve chiuse approssimativamente circolari o ellittiche 44 deriva sia dalla natura dinamica del sistema evolve nel tempo potendosi quindi modificare l attrattore al variare dei parametri sia dal fatto che nessun sistema fisiologico propriamente isolato ma risente degli influssi di informazioni e di energie provenienti da altri sistemi Quando due sistemi non lineari sono in qualche modo accoppiati la modificazione dell uno esercita un effetto perturbante anche sull altro Il caos perci cumulativo sistemi accoppiati sono pi suscettibili di andare incontro al caos rispetto a sistemi isolati sistemi complessi in cui vi sono molteplici attrattori sono pi caotici delle loro singole parti prese singolarmente In condizioni di normale omeostasi se un sistema perturbato da influenze esterne il suo comportamento tende a tornare verso l attrattore Tuttavia in prossimit dei punti di bifor cazione una perturbazione pu forzare il sistema nel bacino di un altro attrattore nel cui ambito esso poi rimane L esistenza di molteplici attrattori per uno stesso sistema fa s che il passaggio da un at
71. ca Le reti costituite dalle relazioni tra 1 molteplici elementi di un sistema biologico sono in continua attivit ed in continuo rimodellamento anche perch ogni sistema biologico su qualsiasi scala lo si consideri molecolare cellulare organica neuropsicologica di popolazione ecc aperto all esterno nel senso che instaura un interscambio d informazione di materia e di energia con altri sistemi dello stesso grado o di diverso grado di complessit Apertura Una delle principali caratteristiche dei sistemi viventi che ne spiega in parte sia l evoluzione sia il permanere in uno stato di organizzazione il fatto che sono sistemi aperti vale a dire sono in continuo cambiamento ed interscambio con altri sistemi Si consideri un sistema figura 3 composto da un certo numero di elementi in questo 27 caso un minimo di tre chiamati per convenienza A B C tra loro teoricamente in equilibrio e le cui modificazioni sono reversibili A B C potrebbero rappresentare variabili fisiologiche o centri nervosi o gruppi di cellule o qualsivoglia altro parametro avente valori oscillanti per il reciproco gioco di controlli incrociati di attivazione o inibizione I sistemi isolati nei quali non permesso alcuno scambio con l ambiente tendono in maniera irreversibile verso uno stato finale di equilibrio in cui non vi sono pi diversit asimmetrie modificazioni Questo comportamento della materia espresso dalla seco
72. campi di probabilit della meccanica quantistica su eventi probabilistici sinaptici che sarebbero quantizzabili L influenza mentale sugli eventi sinaptici potrebbe infatti esponenzialmente amplificarsi attraverso la nota estrema sensibilita delle dinamiche caotiche alle piccole perturbazioni La presenza di caos deterministico stata dimostrata su semplici sistemi neuronali in vitro e cos pure la possibilit di controllare i sistemi caotici cio di rendere il loro comportamento regolare o periodico o viceversa di anticontrollare comportamenti periodici inducendo il caos Babloyanz and Lourenco 1994 3 Matematico francese vissuto nel diciottesimo secolo che sosteneva che se si conosce lo stato di un sistema in un certo istante e le leggi che ne regolano le modificazioni si potrebbe con certezza prevederne il comportamento futuro Se noi immaginassimo un intelligenza che a un istante dato comprendesse tutte le relazioni fra le entit di questo universo essa potrebbe conoscere le rispettive posizioni i moti e le disposizioni generali di tutte quelle entit in qualunque istante del passato e del futuro da Essai philosophique sur les Probabilit s di Pierre Simon de Laplace 1776 35 Gi nel 1903 il matematico Poincar riconosceva questo fatto Se pure accadesse che le leggi naturali non avessero pi alcun segreto per noi anche in tal caso potremmo conoscere la situazione iniziale solo approssimativamente
73. caso l algoritmo matematico che generano lo stesso tipo di irregolarit e bisogna che l informazione contenuta in un punto della forma o in un momento dell evoluzione del sistema sia collegata da una relazione di causa effetto con gli altri punti e con i momenti successivi Reti di tipo booleano Finora si descritto un sistema dinamico ad una sola variabile e si visto come persino un modello cos elementare possa generare comportamenti complessi date certe condizioni Tuttavia nella maggior parte dei sistemi complessi e tanto pi in quelli tipici dei sistemi viventi l omeodinamica garantita da molte variabili diverse Si gi avuto occasione di affermare che quanto pi un sistema omeodinamico complesso tanto pi complesso il suo controllo che garantito da molti elementi che vanno a formare una rete dinamica Nell organismo umano esempi di tali reti sono quelle neurali quelle del sistema immunitario delle citochine dei sistemi che controllano i recettori cellulari ecc Tuttavia i sistemi a rete sono presenti a tutti i livelli compreso quello che considera i fenomeni sociali culturali ed i mezzi di comunicazione vedi ad esempio Internet Inoltre i vari livelli sono a loro volta collegati in senso verticale in quanto un livello inferiore ad esempio reti molecolari o cellulari influenza il superiore ad esempio il pensiero o le relazioni interumane e viceversa Nell accezione pi astratta
74. che dire che i gradi di libert sono proporzionali alle scelte casuali ed inversamente proporzionali all ordine Le molecole in un cristallo ideale hanno pochi gradi di libert devono disporsi secondo il reticolo cristallino e geometrico le molecole in un gas hanno un grandissimo numero di gradi di libert non infinito perch limitato dagli urti con altre molecole e dal recipiente 67 queste modificazioni Figura 15 Possibili modificazioni che sono state introdotte nel funzionamento della rete descritta nelle figure 12 13 NINA Nw o PERTURBAZIONE Z es AOFF S NA ua X RITARDO DI Z RISPOSTA Z es 2 iterazioni rob Ly N i NA ANN La stabilit degli attrattori dinamici rispetto alle perturbazioni pu cambiare notevolmente come illustrato nella figura 16 Nel tracciato A a determinati momenti e solo a quei momenti indicati dalle frecce verticali si istruito il calcolatore a spegnere il nodo A istruzione A OFF Si pu notare che se questa perturbazione introdotta al momento dell iterazione 15 essa non sortisce alcun effetto mentre se introdotta al momento delle iterazioni 28 e 50 essa causa un momentaneo cambiamento seguito da un recupero del ritmo normale il ritardo dovuto al fatto che la risposta di ogni nodo sempre ritardata di un iterazione come detto sopra Ci dimostra che questo sistema ha dei momenti in cui insensibile alla perturbazione
75. che in tutti questi casi le iterazioni portano la rete a convergere sullo schema 22 e che successivamente seguono gli schemi 19 e 10 per tornare poi sul 22 64 Tabella 3 Possibili combinazioni schemi della rete descritta in figura 12 A ciascuna delle possibili combinazioni stato assegnato un numero al fine di rendere pi facile la rappresentazione dei cambiamenti dinamici della rete nelle successive iterazioni che la trasformano Schema A B C D E Schema A B C D E n n apr 1 1 1 131 1 16 per 0 1 1 1 1 31 pr 1 1 1 1 0 15 pr OF 1 1 1 9 30 pr 1 1 1 0 1 14 pr 0 1 1 0 1 29 per 1 1 1 0 0 13 per 0 1 t amp Q 28 per 1 1 0 7 1 12 pr 0 1 0 1 1 27 pr 1 1 0 1 0 ll pr OF 1 0 1 0 26 pr 1 1 0 0 1 10 pr 0 1 0 0 1 25 pr 1 1 0 0 0 9 per 0 1 0 0 0 24 pr 1 0 1 1 1 8 per 0 0 1 Ck 23 per 1 0 1 1 0 7 per 0 0 1 1 0 22 pr 1 0 1 0 1 6 pr 0 0 1 0 1 21 pr 1 0 1 0 0 5 per 0 0 1 0 0 20 pr 1 0 0 1 1 4 per 0 0 0 1 1 19 per 1 0 0 1 0 3 pr 0 0 0 1 0 18 per 1 0 0 0 1 2 per 0 0 0 0 1 17 pr 1 0 0 0 0 lpr 0 0 0 0 0 1 sta per ON 0 sta per OFF Figura 13 Evoluzione degli schemi in cui si dispone la rete di cinque nodi descritta in figura 12 durante successive iterazioni partendo da diversi schemi iniziali I numeri si riferiscono alla classificazione degli schemi presentata in tabella 3 n n pa fe 65 Il sistema quindi passa da uno schema all altro in modo deterministico ma alla fine secondo lo schema di partenza finisce in un
76. chi S Favero A Decarli A La Vecchia C Russo A Conti E Ferraroni M Salvini S Amadori D Montella M and Giacosa A 1996 Intake of macronutrients and risk of breast cancer Lancet 347 1351 1356 Fredrikson M Edman G Levander S E Schalling D Svensson J and Tuomisto M 1990 Electrodermal responsivity in young hypotensive and hypertensive men Psychophysiology 27 649 655 Fredrikson M Annas P Georgiades A Hursti T and Tersman Z 1993 Internal consistency and temporal stability of classically conditioned skin conductance responses Biol Psychol 35 153 163 Freeman W J 1991 The physiology of perception Sci Am 264 34 41 Friedman A and Weiner H L 1994 Induction of anergy or active suppression following oral tolerance is determined by antigen dosage Proc Natl Acad Sci USA 91 6688 6692 Frohlich H ed 1988 Biological Coherence and Response to External Stimuli Springer Verlag Berlin Heidelberg Fuller Royal F 1990 Understanding homeopathy acupuncture and electrodiagnosis Clinical applications of quantum mechanics Am J Acupuncture 18 37 53 Fuller Royal F and Fuller Royal D 1991 Scientific support for electrodiagnosis Relationship to homoeopathy and acupuncture Br Hom J 80 166 178 Furst A 1987 Hormetic effects in pharmacology pharmacological inversions as prototypes for hormesis Health Phys 52 527 530 Gallin J I Goldstein I
77. ciproche relazioni di controllo tra le varie componenti e apertura all ambiente scambio di materia energia e informazione Per questa apertura l entropia prodotta nelle trasformazioni interne al sistema pu essere dissipata nell ambiente circostante ENERGIA X NNA MATERIA i ENERGIA INFORMAZIONE VM n APERTURA MATERIA A INFORMAZIONE ENTROPIA gt O7 AUTO ORGANIZZAZIONE gt lt gt co ae co ae lt dd Gli esseri viventi sono partecipi in sommo grado di questa complessit proprio perch essi sono composti di moltissime parti diverse tra loro che instaurano relazioni basate su contatti diretti ed indiretti mediati da segnali a lunga distanza Questo tipo di complessit di un sistema biologico se analizzata in relazione alle sue componenti di tipo quantitativo detta complessit statica perch si riferisce a propriet che non cambiano nel tempo Da questo punto di vista la complessit del DNA superiore a quella della plastica perch contiene pi variabili nelle costituenti e nella loro disposizione in sequenze Evoluzione Si deve considerare il fatto che un sistema biologico evolve nello spazio e nel tempo Persino il codice genetico di un organismo non pu dirsi completamente statico ma cambia almeno in alcune parti nel corso della vita Vi quindi un salto qualitativo nel tipo di complessit salto qualitativo che descritto dal termine complessit dinami
78. componente giusta ed al momento giusto altrimenti non avviene niente o avvengono solo piccole e reversibili oscillazioni Si potrebbe quindi speculare che analogamente per modificare un sistema complesso nella direzione voluta nella fattispecie se perturbato da una malattia indirizzarlo verso la guarigione bisogna sapere come quale sua componente e quando in che momento si deve applicare lo stimolo o il blocco esterno il sistema sensibile all intervento Il nostro modello consente di prevedere che se questa informazione conosciuta si pu trarre vantaggio dalla capacit auto organizzativa del sistema ed applicare una piccola e breve perturbazione per avere grandi e duraturi risultati In conclusione grazie a questo interessante tipo di approccio logico matematico stato possibile approfondire la conoscenza dei sistemi complessi e del rapporto tra la comunicazione tra diverse componenti di un sistema dinamico e la nascita dell ordine a lungo termine Soprattutto stato possibile porre l attenzione su di un fenomeno che ha indubbia rilevanza nella teoria dell evoluzione dalla combinazione di molteplici elementi interconnessi pu originare un ordine microscopico riduzione dei gradi di libert da questo nucleo iniziale pu originare spontaneamente un ordine macroscopico in forma di isole di ordine o in forma di modificazioni che si ripetono secondo cicli descritti dagli attrattori opportuno precisare che tutta
79. concentrazione degli ormoni Il meccanismo di tali oscillazioni intracellulari di secondi messaggeri non molto ben compreso ma evidente che esse dipendono dal disequilibrio controllato esistente tra i vari meccanismi che tendono ad abbassare il loro livello e quelli che tendono ad innalzarlo D Andrea et al 1993 Ad esempio per quanto riguarda il calcio intracellulare si sa che esso tende ad essere mantenuto molto basso per azione sia delle pompe Calcio ATPasi che di controtrasporti scambio Ca Na e Ca H mentre tende ad aumentare per il grande gradiente tra la concentrazione esterna e quella interna e per l esistenza di canali con maggiore o minore apertura secondo lo stato di attivazione della cellula Alcuni canali del calcio sono direttamente accoppiati al recettore per segnali esterni altri al potenziale elettrico di membrana Le oscillazioni pi o meno ritmiche non sono solo un risultato inevitabile del disequilibrio tra sistemi di controllo Esse probabilmente hanno anche una loro peculiare importanza in quanto i ritmi biologici aiutano a coordinare e stabilizzare il funzionamento di diversi organi e sistemi Breithaupt 1989 Matthews 1991 Le onde del calcio possono propagarsi in tessuti ed organi rappresentando in essi un sistema di segnalazione a lungo raggio come stato osservato nelle cellule cigliate degli epiteli nelle cellule endoteliali negli epatociti nei monociti in coltura e negli astrociti st
80. d Benveniste J 1987 Effect on mouse peritoneal macrophages of orally administered very high dilutions of silica Eur J Pharmacol 135 313 319 Davenas E Beauvais F Amara J Robinson M Miadonna A Tedeschi A Pomeranz B Fortner P Belon P Sainte Laudy J Poitevin B and Benveniste J 1988 Human basophil degranulation triggered by very dilute antiserum against IgE Nature 333 816 818 Dawson M E 1990 Psychophysiology at the interface of clinical science cognitive science and neuroscience Psychophysiology 27 243 255 Del Giudice E and Preparata G 1995 Coherent dynamics in water as a possible explanation of biological membranes formation J Biol Phys 20 105 116 Del Giudice E Doglia S Milani M and Vitiello G 1988a Structures correlations and electromagnetic interactions in living matter Theory and applications In Biological Coherence and Response to External Stimuli H Frohlich ed Springer Verlag Berlin Heidelberg 49 64 Del Giudice E Preparata G and Vitiello G 1988b Water as a free electric dipole laser Phys Rev Lett 61 1085 1088 87 Del Giudice E Galimberti A Gamberale L and Preparata G 1995 Electrodynamical coherence in water A possible origin of the tetrahedral coordination Mod Phys Lett B9 953 961 Del Giudice E 1990 Collective processes in living matter A key for homeopathy In Homeopathy in Focus VGM Verlag fur Ganzheitsmedi
81. dalla ricerca biomedica avanzata e particolarmente dalla biologia molecolare negli ultimi decenni e rappresenta di gran lunga il principale corpo di insegnamento delle scuole mediche la prospettiva sintetica e dinamica stata molto trascurata e quindi per le ragioni dette merita di essere rivalutata Il problema topologico Un ulteriore punto che si riconnette fondamentalmente all approccio sintetico il problema topologico Questo termine designa lo studio della posizione che la materia vivente prende nello spazio L analisi pu dire moltissimo sulla composizione di una cellula o di un tessuto ma dice poco a riguardo dei meccanismi di sviluppo e di restituzione della forma in un certo tessuto Infatti quest ultima dipende solo in parte dalla composizione essendo influenzata dalla storia del tessuto stesso da come andato evolvendosi in modo dinamico nel tempo partendo da una singola cellula ed arrivando ad un assemblaggio di un gran numero di tipi differenti di cellule con numerosissime interazioni reciproche Il problema topologico particolarmente sentito a livello delle funzioni cerebrali perch esso riveste importanza tanto maggiore quanto pi complesso un organo o un tessuto perci interessante riprendere in estrema sintesi alcuni aspetti di tale complessit del cervello a Gran numero di componenti La morfologia del cervello rivela che i neuroni 10 miliardi sono connessi da un milione di miliardi di conn
82. derman R and Malfroy B 1989 Substance P primes human neutrophil activation a mechanism for neurological regulation of inflammation Biochem Biophys Res Commun 161 520 524 Pernoud R 1996 Storia e Visioni di Sant Tlegarda Ed Piemme Casale Monferrato Pestell R G Kirsner R L and Best J D 1991 Validation and evaluation of test for sympathetic cholinergic function in diabetes mellitus Diabetes 40 867 872 Peterson K 1996 Natural cancer prevention trial halted Science 271 441 Pething R 1994 Dielectric and AC electrodynamic properties of cells In Bioelectrodynamics and Biocommunication M W Ho et al eds World Scientific Singapore 229 249 Petrov V Gaspar V Masere J and Showalter K 1993 Controlling chaos in the Belusov Zhabotinsky reaction Nature 361 240 243 Pistor M 1979 M soth rapie Un D fi Th rapeutique Maloine Editeur Paris Pohl H A 1978 Dielectrophoresis The Behavior of Matter in Non uniform Electric Fields Cambridge University Press Poitevin B 1993 Les grandes directions de la recherche en hom opathie Encycl Med Nat Editions Techniques Paris Pollock J K and Pohl D G 1988 Emission of radiation by active cells In Biological Coherence and Response to External Stimuli H Frohlich ed Springer Verlag Berlin Heidelberg 139 147 Polonsky K S Given B D Hirsch L J Tillil H Shapiro E T Beebe C Frank B H Galloway J A
83. di come un sistema dinamico e organizzato un entit in cui diversi livelli molecolare cellulare organico psichico sono in mutua interazione e lontani dall equilibrio cosa che genera fenomeni peculiari quali a formazione spontanea di collettivit organizzate spazio temporali fenomeni di coerenza e cooperativit autorganizzazione b circuiti di retroazione per i quali si generano continue oscillazioni delle variabili fisiologiche cinetiche temporali bifasiche o multifasiche forte dipendenza dal contesto entro cui una reazione avviene c relazioni dose effetto non sempre di tipo lineare con fenomeni soglia amplificazioni sinergie ed antagonismi d sensibilit alle piccole perturbazioni comportamenti caotici fino ad arrivare alla 13 Struttura una configurazione di particelle come atomi molecole o ioni ma esistono anche strutture organizzate su scala temporale Una nota musicale ad esempio una struttura formata da onde vibrazionali dell aria 30 possibilit di catastrofi funzionali e disposizione dei sistemi in forma di strutture dissipative la cui interna stabilit dipende dal flusso di energia e di informazione che le attraversa In una parola si potrebbe sintetizzare la propriet peculiare dei sistemi complessi nel termine autorganizzazione senza per volere con questo chiudere il sistema in se stesso in quanto l autorganizzazione molto sensibile all a
84. e cosiddette dolci o naturali Il fatto di dovere per forza di cose attuare una scelta tra diverse metodiche terapeutiche implica di conoscerne comunque le ragioni di fondo e soprattutto non esime dal sapere che comunque ogni intervento possibile coglie solo una parte dei problemi che la persona malata porta con s quando si presenta all osservazione del medico Il libro non offre facili ricette ma piste di riflessione e di approfondimento Non offre soluzioni quantitative a problemi scientifici particolari malattie d organo tumori immunit ecc ma indica la strada per cercarle prefigurando in un certo senso anche i limiti del possibile Per tali ragioni questo lavoro sar di stimolo e di utilit per ogni medico che si ponga il problema di adeguare alle sfide poste dalle patologie attuali il proprio armamentario teorico ed operativo 15 PARTE PRIMA LA COMPLESSIT DEI SISTEMI VIVENTI Fra le scienze della materia bruta e quelle degli esseri viventi vi una singolare differenza A Carrel 1 LA FORZA VITALE Gli esseri viventi mostrano un comportamento dinamico e mutevole pur conservando una certa stabilit per un certo tempo ci evidente sia nel corso dello sviluppo embriogenesi e maturazione anatomofunzionale che nelle loro capacit di reintegrare la forma originale dopo un danno guarigione Il fatto che si guarisca dalle malattie una felice esperienza della vita di tutti i giorni
85. e dalla casualit e dalla variabilit biologica l uso delle medie non appropriato perch annulla proprio la possibilit di prevedere eventi importanti che avvengono a livello individuale Frattali In natura non solo i fenomeni oscillanti ma anche le forme mostrano sempre una caratteristica commistione di ordine e di irregolarit che assume frequentemente l aspetto di strutture simmetriche ma mai totalmente speculari di fini suddivisioni e ramificazioni ma mai totalmente geometriche di somiglianze tra organismi distinti ma mai completamente sovrapponibili Anche questo tipo di ordine nascosto fa parte dei fenomeni caotici e va sotto il nome di geometria frattale La geometria frattale la geometria che meglio si adatta allo studio del caos Il termine fu coniato nel 1975 da B B Mandelbrot ed acquis ampia notoriet nel mondo scientifico a Y Biforcazione cambiamento discontinuo dell attrattore di un sistema dinamico 45 partire dai primi anni 80 Mandelbrot 1982 Le forme frattali possono essere generate al calcolatore con algoritmi pi o meno complessi Mediante queste operazioni appaiono figure bi o tridimensionali con gran variet di forme diverse presenza di sottili ramificazioni che si possono seguire nei pi fini dettagli ed autosomiglianza in modo che ingrandendo una parte della struttura possibile rilevare dettagli che si ripetono a diverse scale di ingrandimento Molte figure di q
86. e essere il motore della creativit e come generatore di imprevedibilit potrebbe essere garanzia di libero arbitrio pur in un mondo governato da leggi esatte In altre parole le dinamiche caotiche fornirebbero la possibilit di codificare un infinito numero di orbite periodiche instabili Se la materia di cui costituito il nostro organismo ed in particolare il cervello obbedisse totalmente al determinismo causale come lo pensava Laplace ogni evento neurale avrebbe una causa fisica proporzionata a sua volta connessa ad altre cause analoghe precedenti per cui difficilmente potrebbero ipotizzarsi eventi neurali con correlati comportamentali non determinati dalla catena della cause fisiche Ogni vera libert sarebbe esclusa Ma si sostenuto che i sistemi naturali lontano dall equilibrio presentano comportamenti dinamici complessi al limite tra ordine e caos Questa classe di comportamenti dinamici stata rappresentata per analogia come una transizione di fase tra le due classi fondamentali fase solida ordine computabilit e fase fluida caos incomputabilit dei comportamenti dinamici in generale intuitivo che in tale condizione limite un sistema dotato di un certo grado di ordine ma insieme ne svincolato e possiede una certa creativit e libert Questa ipotesi non fa che estendere la prospettiva di azione degli eventi mentali quale ipotizzata gi da altri che l hanno paragonata a quella dei
87. e flap of a butterfly s wings in Brazil set off a tornado in Texas Address at the Annual Meeting of the American Association for the Advancement of Science Washington DC Luben R A Cain C D Chen M Y Rosen D M and Adey W R 1982 Effects of electromagnetic stimuli on bone and bone cells in vitro inhibition of responses to parathyroid hormone by low energy low frequency fields Proc Nal Acad Sci USA 79 4180 4183 93 Luckey T D 1993 Low dose irradiation Advantage east Radiat Protect Management 10 59 63 Luckey T D 1997 Radiation hormesis In Signals and Images M Bastide ed Kluwer Dordrecht 31 39 Ludmer P L Selwyn A P Shook T L and et al 1986 Paradoxical vasocostriction induced by acetylcholine in atherosclerotic coronary arteries New Engl J Med 315 1046 1051 Ludwig W 1993 The fundamentals of bio resonance therapy BRT In Bioresonance and Multiresonance Therapy H Brugemann ed Haug International Brussel Luu C 1976 Etude des Diluitions Hom opathiques par Spectroscopie Raman Laser Ed Boiron Paris France Lux W 1833 Isopathie der Contagionen Ed Kollmann Liepzig MacDonald T T 1994 Eating your way towards immunosuppression Curr Biol 4 178 181 MacGlashan D and Guo C B 1991 Oscillations in free cytosolic calcium during IgE mediated stimulation distinguish human basophils from human mast cells J Immunol 147 2259 2269 Mainzer K 1994 Thi
88. e il contributo di Carrel allo sviluppo della medicina olistica e integrata si scelto di citare questo autore in varie parti del testo stato diviso in organi cellule e liquidi ed in questo processo di dissezione lo spirito svanito Cos sono molte le scienze che hanno ognuna per tema un aspetto isolato dell uomo Noi le chiamiamo sociologia storia pedagogia fisiologia ecc Ma l uomo molto di pi che la somma di questi dati analitici Conviene quindi considerarlo nelle sue parti e nel suo insieme in quanto nell ambiente cosmico economico e psicologico reagisce come unit e non come molteplicit Nella stessa opera si trovano altri passi significativi come il seguente L uomo ammalato stato diviso in pi regioni ognuna delle quali ha il suo specialista Costui si consacra allo studio di una parte minuscola del corpo ma in questo modo egli rimane tanto ignorante del rimanente che non pu conoscere alla perfezione neppure questa parte Carrel 1935 Fra l altro degno di nota che Carrel cur anche l edizione di un libro sulla medicina integrata Carrel 1945 Si tratta di una questione non nuova nel mondo scientifico sollevata gi da C Bernard verso la fine del secolo scorso Dalla sua opera capitale Introduction a l tude de la m de cine exp rimentale si pu citare questo passo significativo I fisiologo ed il medico non devono mai dimenticare che l essere vivente costituisce un org
89. e per questo in un certo modo soggettivo in un numero oggettivo Dinamiche cerebrali e mentali Quell aspetto della complessit che parrebbe porre un limite alla conoscenza scientifica la perdita di possibilit di previsione globale ha un risvolto positivo la natura pu impiegare il caos in modo costruttivo Attraverso l amplificazione di piccole fluttuazioni il caos pu fornire ad un sistema naturale diverse possibilit di configurazione e di comportamento quindi la flessibilit rispetto al mutare dell ambiente L evoluzione biologica chiede variabilit ed il comportamento caotico dei sistemi fornisce una sorta di strutturazione a tale variabilit in modo che essa pu essere in qualche modo controllata e posta al servizio dell evoluzione stessa Tutto ci assume particolare significato se si pensa al sistema complesso per eccellenza che il cervello umano Secondo la scienza classica deterministica dei tempi di Laplace ogni evento naturale dovrebbe avere la sua specifica causa dello stesso ordine di grandezza Ci significa che cause di entit relativamente trascurabile non potrebbero generare eventi notevoli Ma recentemente sono state fornite molte dimostrazioni del fatto che sistemi caotici di vario tipo possono essere influenzati ed addirittura regolati da minime perturbazioni dei parametri di controllo del sistema Shinbrot et al 1993 Petrov et al 1993 Moss 1994 Schiff et al 1994 Elbert et al
90. e questa volta il tracciato diverge da quello precedente ed inizia a seguire l attrattore 22 19 10 per sempre Una singola perturbazione di un solo nodo su 5 ha forzato l intero sistema entro un diverso attrattore A questo punto ci si chiesto se era possibile mediante un altra perturbazione far recuperare al sistema l andamento originario Ci si rivelato molto difficile ma non impossibile Provando empiricamente si dovuto fare moltissimi tentativi prima di trovare una modifica che sortisse quest effetto Un esempio illustrante uno di questi molteplici tentativi non riusciti mostrato nel tracciato D dove si ripetuta quest ultima perturbazione 69 efficace A OFF all iterazione 21 e si ottenuto il cambio di attrattore poi si cercato di far recuperare il tracciato precedente introducendo la perturbazione E OFF al momento dell iterazione 51 Tuttavia questa nuova perturbazione ha causato solo una minima modifica all iterazione 52 ma nient altro Il tracciato E mostra invece che se la perturbazione E OFF viene introdotta al momento dell iterazione 52 la funzione passa repentinamente all attrattore originario e vi rimane In conclusione avendo trovato il momento esatto in cui il sistema era sensibile a una precisa perturbazione si potuto reversibilizzare l effetto della precedente perturbazione Tutto questo indica che il comportamento a lungo termine di una rete omeodinamica di
91. e qui saranno presentati Le problematiche scientifiche poste dalla medicina biodinamica si intrecciano infatti con le teorie proposte da alcune tradizioni mediche le quali hanno sviluppato da secoli concezioni dinamiche dell uomo vedi il concetto di energia il Ch dei cinesi l antica forza vitale di Hahnemann o la vis medicatrix naturae di Ippocrate Tali tradizioni oggi sono rivalutate anche in ambito scientifico come possibili stimoli ad affrontare le nuove sfide poste alla medicina dalle mutate condizioni di vita e dalle nuove patologie Negli ultimi anni presso l Universit di Verona si sviluppato un gruppo di ricerca interistituto che si occupa di vari aspetti di queste problematiche a livello teorico e sperimentale in collaborazione con medici operanti sul territorio e con altri gruppi internazionali Con questi collaboratori e colleghi ho pubblicato vari lavori scientifici e libri di cui alcune parti saranno qui riprese aggiornandole con pi recenti scoperte e nuovi modelli fisiopatologici Inoltre in questo lavoro ho riassunto anche molto materiale di lezioni conferenze e comunicazioni a congressi che ho tenuto negli ultimi anni Quando ho finito di stendere il manoscritto sono stato colto dal forte dubbio se fosse opportuno darlo alle stampe da una parte vi era la positiva sorpresa di vedere che le cose stavano assieme e che il prodotto era efficace e degno d interesse come tentativo di
92. e tradizionali Chiaramente esso non fornisce dimostrazioni quantitative n spiegazioni sull azione di queste forme di terapia ma piuttosto pu essere un occasione per ripensare in forma analogica alle fini regole dell autorganizzazione dei sistemi biologici in termini di reti regolate ciberneticamente Naturalmente per illustrare tali regole si possono sviluppare modelli ancora pi complessi ed anche alternativi ma i concetti di base sono gli stessi e quindi l affronto dello studio del nostro modello basato sull interazione di cinque nodi pu introdurre il lettore interessato allo studio delle reti di gradi superiori di complessit Il modello perci pu essere utile sia nel campo della biologia cellulare che nella fisiologia e patologia applicate all organismo nel suo insieme con le sue molteplici funzioni integrate Esso semplificando prevede l esistenza di due stati possibili per ogni nodo ON e OFF perci un idealizzazione del fenomeno per cui ciascun sistema omeodinamico o processo biologico per quanto funzionante in un ampio intervallo di attivit nel modello ON di solito si danno vari stati di attivit a seconda del crescere della concentrazione di un attivatore pu essere al limite rappresentato come acceso spento attivo inattivo espresso represso accelerato rallentato Nel tipico modello di figura 12 la rete congegnata in modo che ciascuna delle cinque componenti stimola attiva la comp
93. ec Voll Piccin Padova Lewith G T and Watkins A D 1996 Unconventional therapies in asthma an overview Allergy 51 761 769 Linde K Jonas W B Melchart D Worku F Wagner H and Eitel F 1994 Critical review and meta analysis of serial agitated dilutions in experimental toxicology Hum Exp Toxicol 13 481 492 Linde K Clausius N Ramirez G Melchart D Eitel F Hedges L V and Jonas W 1997 Are the clinical effects of homoeopathy all placebo effects A meta analysis of randomized placebo controlled trials Lancet 350 834 843 Lipsitz L A and Goldberger A L 1992 Loss of complexity and aging potential applications of fractals and chaos theory to senescence J A M A 267 1806 1809 Liu D S Astumian R D and Tsong T Y 1990 Activation of Na and K pumping modes of Na k ATPase by an oscillating electric field J Biol Chem 265 7260 7263 Liu K Brown M G Carter c Saykally R j Gregory J K and Clary D C 1996 Characterization of a cage form of the water hexamer Nature 381 501 503 Liu D Diorio J Tannenbaum B Caldji C Francis D Freedman A Sharma S Pearson D Plotsky P M and Meaney M J 1997 Maternal care hippocampal glucocorticoid receptors and hypothalamic pituitary adrenal responses to stress Science 277 1659 1662 Lorenz E N 1963 Deterministic nonperiodic flow J Atmos Sci 20 130 141 Lorenz E 1979 Predictability Does th
94. ect cos denominato da E Lorenz che propose un sistema di equazioni per definire un modello dei moti convettivi dell atmosfera Lorenz 1963 Lorenz 1979 tale modello dimostra che l evoluzione dell atmosfera viene radicalmente modificata da un cambiamento anche minimo della turbolenza dell aria come potrebbe essere quello prodotto dal battito d ali di una farfalla Il principale problema delle previsioni del tempo proprio il fatto che ogni pi piccolo cambiamento delle condizioni iniziali pu causare cambiamenti grandi dopo un certo tempo e quindi rendere impossibili le previsioni Il comportamento caotico di questa funzione pu essere seguito e documentato ulteriormente eseguendo diverse simulazioni esperimenti al calcolatore variando arbitrariamente il parametro k nella zona dove si ottiene normalmente una serie caotica di 57 valori di A figura 8 Figura 8 Iterazioni della funzione Ap 1 An An K Amax An eseguite con parametro k di valore crescente indicato nei vari tracciati In queste prove A max 6 A iniziale 1 5 Una fine analisi di una serie successiva di tracciati con incrementi progressivi di k porta ad evidenziare un fenomeno inatteso mentre con determinati valori di k si distingue l andamento caotico tracciati 8A e 8B ad un certo punto per una piccola variazione di k 58 ricompare un pattern ordinato figura 8C Aumentando ulteriormente anche di poco il parametro k ricom
95. ed all integrit biologica Il secondo metodo che si potrebbe definire sintetico quello di tentare di costruire modelli che colgano i principi fondamentali la logica di tutto il complesso dei fenomeni osservati cosicch del linguaggio dell essere vivente si possa comprendere non solo il vocabolario molecole forze fisico chimiche ma anche la grammatica regole di interazione a breve raggio e pure la sintassi interazioni e comunicazioni di tutto il sistema Per esempio si potrebbe osservare come la guarigione dopo un trauma o da un infezione non dovuta solo a fattori locali coagulazione chemiotassi crescita di epiteli ecc ma anche alla partecipazione concordata di tutti questi fattori in modo che l entit del loro intervento sia sufficiente per le necessit riparative ma non le ecceda ed in modo che i vari eventi abbiano un opportuna sequenza temporale inoltre si potrebbe osservare che il buon funzionamento del processo non garantito solo dal coordinamento in sede locale ma 22 anche dalla sorveglianza di meccanismi gerarchicamente superiori di tipo generale come l attivazione dell asse ipotalamo ipofisi surrene la produzione di citochine che informano tutto l organismo di cosa sta succedendo nel tessuto colpito cui si aggiungono cambiamenti nel metabolismo epatico sintomi psichici e cos via Miliardi di cellule agiscono in concerto ed in modo finalizzato al fine di distrugg
96. egrando lo stato di A A con le esigenze del resto dell organismo Per far questo il sistema regolatore deve monitorare lo stato di A ed A ricevendo da essi adeguata segnalazione a nella figura 6 e deve produrre un segnale di ritorno che viene recepito in senso stimolatorio o inibitorio a seconda dei casi dai sistemi effettori Nella figura 6 il segnale regolatore chiamato r ed semplificando posto come inibitore del meccanismo A gt A Il sistema regolatore quindi capace di controllare i sistemi effettori ed collegato ad altri sistemi da cui riceve informazioni utili alla scelta del controllo da effettuare quest ultimo aspetto illustrato in figura 6 dal segnale b Associato al sistema regolatore vi anche un controllo intrinseco che potrebbe dirsi la memoria dei valori normali di A ed A I valori normali sono i limiti massimo e minimo del valore A che oscilla tra A ed A al di sopra ed al di sotto dei quali il sistema regolatore si mobilita emettendo un segnale che influenza le attivit dei sistemi effettori nel senso di riportare i valori nella norma Nella figura 6 si sinteticamente espresso tale concetto con la formula A max a intendendo con questo il fatto che il sistema regolatore si attiva in base al confronto tra il valore massimo di A tollerabile Ajax ed il segnale a che indica la situazione reale in quanto direttamente legato all entit di A
97. ema ma anche dall interscambio di energia informazione e materia con l esterno proprio grazie a tale interscambio che l entropia pu avere segno negativo essere pi l entropia che si dissipa di quella che entra nel sistema I sistemi aperti come i sistemi viventi scambiano materia energia ed informazione Vi un flusso in entrata ad esempio cibo luce solare ossigeno ed un flusso in uscita scorie metaboliti irradiazione termica anidride carbonica L esistenza di questo flusso garantisce che il sistema almeno per un certo periodo possa organizzarsi restare organizzato e sopravvivere Tutti 1 sistemi dinamici possono essere visti come espressioni di energia organizzata o informata Reti Un sistema complesso regolato da modi di comunicazione adeguati al grado di complessit Ad esempio le comunicazioni tra due molecole sistema relativamente semplice consistono in attrazioni o repulsioni elettrostatiche ecc le comunicazioni tra pi gruppi di molecole sistema complesso sono rappresentate anche da dinamiche ondulatorie e variazioni spazio temporali oscillazioni di particolari molecole segnale le comunicazioni tra organi e sistemi sono affidate ad ulteriori sistemi complessi che usano comunicazioni sia chimiche ormoni che fisiche potenziali d azione Le comunicazioni tra individui diversi sono poi affidate ad altri mezzi quali parole scritti sguardi trasmissioni via cavo o via etere Quanto pi
98. ema di un tipico sistema omeodinamico A A variabile dinamica k k parametri di controllo dei sistemi effettori a r b segnali R sistema regolatore A max valore massimo di riferimento di A memoria del sistema Il sistema omeodinamico quindi rappresentato da un anello di retroazione feed back negativo in cui l informazione sul risultato di una trasformazione o di una oscillazione di attivit vengono rimandate rivedute e corrette da un sistema regolatore all ingresso del ciclo Ovviamente lo schema sopra riportato limitato all essenziale dovendosi contemplare se si volesse essere pi completi numerose varianti ed aggiunte Ad esempio si deve sapere che non esistono solo anelli di retroazione negativi che garantiscono la stabilit ma anche anelli positivi in cui il prodotto della reazione contribuisce ad accelerare la trasformazione Questo il caso che si verifica durante la crescita di un tessuto o quando si devono mettere in moto rapide ed intense modificazioni funzionali amplificazione Affinch la normale omeodinamica sia garantita l attivit dei sistemi effettori non avviene senza controlli reciproci e senza coordinamento con altri sistemi a questo scopo in ogni sistema omeodinamico sono inseriti uno o pi sistemi regolatori che svolgono il 52 ruolo fondamentale di determinare quale disequilibrio A A debba essere raggiunto o mantenuto in ogni momento int
99. entazione schematica della rete a cinque nodi variabili di continuo utilizzata per le simulazioni al calcolatore E i 1 Y n 4 4 9 lt lt SEGNALI STIMOLATORI be SEGNALI INIBITORI 4 Ogni nodo X A B C D E della rete risponde alle influenze degli altri producendo i suoi segnali ad un intensit proporzionale all attivit dei due nodi con cui connesso In sintesi il modello potrebbe essere riassunto con il seguente algoritmo X A B C D E n 1 KNSm KNIm Dove il valore del nodo X al tempo tn 1 dipende in positivo dal valore che ha al tempo precedente tn il nodo stimolatore NS ed in negativo dal valore del nodo inibitore NI moltiplicati per un parametro k che indica quanta influenza in stimolazione o inibizione ha il valore di una variabile sul nodo con cui connessa Ad esempio se al tempo tn il nodo A 74 100 e il nodo E 10 e k 0 5 al tempo n 1 il nodo B 100x0 5 10x0 5 45 In tale modello si devono predeterminare il valore iniziale dei cinque nodi ed il valore k che indica intensita del segnale In questa simulazione si stabilito che il valore iniziale dei nodi sia il seguente A 100 B 50 C 0 D 50 E 100 Tali valori iniziali sono puramente arbitrari e determinano l andamento quantitativo della rete ma anche con diversi valori iniziali i risultati non cambiano dal punto di vista qualitativo che quello che pi interessa in q
100. er and Ott 1993 Nonnemacher et al 1994 Nella formazione degli oggetti con dimensioni frattali si assiste ad una particolare interazione tra eventi stocastici casuali ed eventi determinati dallo stato del sistema fisico che va crescendo Tale tipo di crescita detto anche aggregazione per diffusione molto probabilmente ha avuto un ruolo fondamentale nella nascita della vita sulla terra e lo ha continuamente nei processi di accrescimento fisici e biologici Sander 1986 Il formarsi e l accrescimento di tali strutture bene descritto dalle leggi e dalle formule dei frattali cos che oggi con l ausilio indispensabile dei calcolatori si riesce a simulare graficamente molti oggetti che finora sfuggivano per la loro complessit a qualsiasi analisi formale e quantitativa Per misurare la variabilit e quindi la complessit di strutture ramificate o frastagliate si pu ricorrere al calcolo della dimensione frattale un parametro che consente l assegnazione di un valore numerico preciso Nonnemacher et al 1994 Si pu calcolare la dimensione frattale di oggetti reali come litorali montagne nubi ecc Le arterie umane hanno dimensione frattale di 2 7 Jurgens et al 1990 Anche il DNA ha un organizzazione a frattale Peng et al 1994 Particolarmente interessante per il discorso sviluppato a riguardo delle oscillazioni di 31 s zo i x 3 A Algoritmo elenco di istruzioni che specifica le operazioni da svol
101. ere gli aggressori e di ristabilire lo stato di salute sia nella morfologia che nella funzione Ma anche all interno di una singola cellula miliardi di molecole e di organuli coordinatamente agiscono a produrre e consumare energia ricevere e trasmettere segnali costruire e demolire strutture al fine che la cellula possa funzionare in modo efficiente assieme agli altri milioni di cellule di quel certo tessuto Per raggiungere questo tipo di coordinamento ordine coerenza il legame tra fattori locali e fattori generali istituito secondo molte linee di comunicazione rappresentate da ormoni solubili e diffusibili fibre nervose citoscheletro interazioni membrana membrana e probabilmente anche segnali elettromagnetici Del Giudice et al 1988a Tsong 1989 Walleczek 1992 Adey 1993 Ho et al 1994 Ho 1996 L influenza reciproca di fattori sistemici e locali di cos grande importanza che uno stress psicologico pu essere seguito da aumentata suscettibilit alle infezioni e un infezione dentale pu causare una seria depressione psichica Entrambe le vie di conoscenza dei fenomeni vitali quella analitica e quella sintetica sono importanti per descrivere l essere vivente e possibilmente per influenzare in modo efficace i processi di guarigione ma qui si dar pi importanza alla seconda prospettiva quella che si accentra sulla dinamica delle relazioni Infatti mentre l approccio analitico stato perseguito intensamente
102. ero fenomeni di biforcazione potrebbero essere descritti anche in fisica ad esempio si potrebbe considerare il cambiamento di stato dell acqua attorno a 100 gradi da gas a liquido ed attorno a 0 gradi da liquido a solido 55 Figura 7 Iterazioni della funzione An 1 An An k Amax An eseguite con parametro k di valore crescente indicato nei vari tracciati In queste prove A max 5 A iniziale 1 000 Nei tracciati A e B le frecce verticali indicano un cambiamento arbitrario introdotto nel valore di A al momento segnato Nel tracciato C viene indicato il valore reale di A calcolato dal computer alla 24 iterazione 6 510 Nel tracciato D la freccia indica l introduzione di una piccolissima modifica del valore di A da quello reale a quello nuovo di 6 511 Un altra classica biforcazione il passaggio di un moto fluido regolare in un moto turbolento In biologia si pu citare il caso del neurone in cui al preciso momento del superamento di una certa soglia di stimolo avviene la partenza di un potenziale d azione La seconda parte della figura 7B dimostra che pur in presenza di oscillazioni la funzione comunque stabile nel corso delle successive iterazioni anche introducendo perturbazioni arbitrarie nel valore di Ay si torna alle oscillazioni regolari gi osservate seconda parte 56 della figura 7B Aumentando ancora k l ampiezza delle oscillazioni aumenta rispetto al caso precedente e nel
103. esistenza di sistemi di regolazione non lineari e lontani dall equilibrio Weaver and Astumian 1990 Yost and Liburdy 1992 Tsong and Gross 1994 Questo importante aspetto sar ripreso in seguito Il caos come fenomeno fisiologico Un altro aspetto da sottolineare a riguardo delle variabili soggette a controllo omeodinamico che le loro oscillazioni non sono mai perfettamente periodiche e stabili ovvero di fre quenza ed ampiezza costanti Le oscillazioni che si osservano sono per lo pi di tipi diversi che vanno dal tipo periodico instabile al tipo quasi periodico instabile fino al tipo comple tamente irregolare meglio detto caotico 2 Sistemi di trasduzione catene di molecole o eventi biochimici che nella cellula connettono il recettore ai sistemi biochimici effettori attivandoli regolandoli o inibendoli 39 Tra le propriet fondamentali dei sistemi complessi vi anche il caos Per cercare di far chiarezza su una materia cos difficile opportuno precisare innanzi tutto che per la scienza attuale caos non coincide con la massima confusione o in termini pi precisi con l entropia di un sistema Il caos potuto divenire argomento di ricerca e di dibattito scientifico in tempi piuttosto recenti perch si cominciato a capire che nel caos possono esservi alcune regole alcune leggi alcune costanti in altre parole un certo ordine Arecchi e Arecchi 1990 Casati 1991 Cramer 1993 Mainzer 1994 Vulpiani
104. essioni sinaptiche Tale numero Citochine proteine con funzioni di segnale che le cellule producono in seguito a vari stimoli l argomento sara sviluppato in seguito 23 enormemente pi grande di qualsiasi possibile informazione genetica indicando che la struttura del cervello non ultimamente determinata geneticamente in altre parole essa non determinata ultimamente dai materiali di cui fatta ma piuttosto dall interazione tra le potenzialit genetiche e le sollecitazioni ambientali Le ramificazioni dendritiche che collegano vari neuroni si sovrappongono notevolmente fino anche al 70 cos che non possibile disegnare dei circuiti unici e precisamente definiti b Assenza di predeterminazione Esaminando la formazione del cervello si vede che un preciso modo di connessione tra un neurone e l altro pre specificato dall inizio da escludersi I neuroni quando emettono i prolungamenti assonici non sanno dove inviarli con quale altro neurone connettersi In ogni individuo persino in gemelli identici 1 neuroni si ramificano in diversi modi Non pensabile che le connessioni siano specificate unicamente a livello molecolare molecole di adesione perch non esistono marcatori di membrana cos specifici da dirigere un architettura cos complessa Ci sostenuto da G M Edelman scopritore delle molecole di adesione neurali e fondatore della topobiologia Edelman 1989 Edelman 1993 c Variabil
105. figura 2 ed ogni dimensione richiede un metodo di indagine adeguato Questo enunciato senza dubbio accettato teoricamente da ogni tipo di approccio medico ma poi nella pratica una logica di tipo globale nell affronto delle malattie difficile da applicare Nonostante le buone intenzioni il medico costretto spesso nell atto diagnostico e terapeutico a scindere il processo patologico attuale dall organismo ospite ed a concentrare tutta l attenzione e la terapia sull organo sulla cellula o sulla molecola Claude Bernard 1813 1878 Grande fisiologo parigino autore di importanti ricerche sul sistema nervoso la termoregolazione e l anestesia Il rigore scientifico e sperimentale che ispir la sua opera divenne un fondamento della moderna medicina 10 Figura 2 Diversi livelli con cui si pu descrivere un processo patologico in questo caso raffigurato come esempio l AIDS LIVELLO ESEMPI DI DI INDAGINE PATOLOGIA Fn EPIDEMIA AMBIENTE SOTTOSVILUPPO IGN RAPPORTI i SOCIALI SUA SERRA DEPRESSIONE PSICHE DROGA CACHESSIA CORPO ASTENIA INFIAMMAZIONE LINFOPENIA CELLULE ATTIV FAGOCITI APOPTOSI 3991 Aiea ENDOTOSSINE MOLECOLE h Ay PROTEASI gp120 ATOMI KR RADICALI LIBERI Anche se questo procedimento in molti casi si rivela immediatamente efficace in altri casi non risolutivo e soprattutto non attua una terapia completa perch non riesce a influire su tutti i live
106. formylpeptides Activation regulation and inverse effects according to the agonist dose and cell condition In Signals and Images M Bastide ed Kluwer Acad Publ Dordrecht 111 119 Bellavite P Lussignoli S Semizzi M L Ortolani R and Signorini A 1997b The similia principle from cellular models to regulation of homeostasis Brit Hom J 86 73 85 Bellavite P Andrioli G Lussignoli S Signorini A Ortolani R and Conforti A 1997c A scientific reappraisal of the Principle of Similarity Medical Hypotheses 49 203 212 Bellavite P 1988a Lo Stato della Ricerca Scientifica in Omeopatia A cura di A N LP R O Milano Bellavite P 1998b The biological basis of healing processes In Textbook of Complementary and Alternative Medicine W B Jonas and J S Levin eds William Wilkins Baltimore in press Benhamou C L Harba R Lespessailles E Jacquet G Tourliere D and Jennane R 1994 Changes in fractal dimension of trabecular bone in osteoporosis A preliminary study In Fractals in Biology and Medicine T F Nonnemacher et al eds Birkhauser Verlag Basel 292 299 Bensoussan A 1994 Acupuncture meridians myth or reality Complem Med Ther 2 80 85 Benton H P 1991 Cytokines and their receptors Curr Opinion Cell Biol 3 171 175 Benveniste J 1994 Further biological effects induced by ultra high dilutions Inhibition by a magnetic field In Ultra High Dilution P C
107. generative In questo campo il contributo di diversi approcci terapeutici potrebbe rivelarsi fruttuoso soprattutto se sostenuto da ricerche cliniche rigorose e controllate Chiaramente un intero trattato non sarebbe sufficiente a descrivere esaurientemente i meccanismi della forza vitale e della guarigione che sono oggetto di studio di interi settori delle moderne scienze biomediche che vanno dalla genetica alla biologia cellulare dall immunologia alla neurobiologia dalla farmacologia molecolare all endocrinologia In estrema sintesi la reintegrazione dello stato di salute pu essere descritta come l esito dello sforzo concordato di molti sistemi di riparazione di cui la tabella 1 porta solo qualche schematica esemplificazione Tabella 1 Alcuni meccanismi coinvolti nei processi di guarigione a diversi livelli della organizzazione biologica Meccanismi molecolari Riparazione del DNA dopo una mutazione Inattivazione delle tossine da anticorpi Detossificazione dei radicali liberi Auto assemblaggio del collagene Funzione detossificante del citocromo P450 Capacit tampone dei fluidi biologici Azione delle defensine e del lisozima Formazione di fibrina e fibrinolisi Proteine da shock termico chaperoni Meccanismi cellulari Adesione e movimento dei leucociti Espulsione di tossine Omeostasi del calcio ione Degradazione dell acido nucleico virale Rigenerazione della fibra nervosa Fagocitosi Uccisione di microbi Riconosci
108. gere per risolvere un determinato problema Iterazioni successive soluzioni delle equazioni in cui il risultato della precedente viene posto come variabile nella successiva Dimensione frattale Misura della complessit di una struttura In una struttura rappresentabile da una linea chiusa su un piano ad esempio la costa di un isola il contorno di una cellula ecc la dimensione frattale va da 1 a 2 al crescere dell irregolarit o della rugosit del perimetro 46 parametri fisiologici l osservazione fatta che la frequenza del battito cardiaco nei soggetti normali ha un andamento caotico e che l andamento delle variazioni di frequenza spontanee segue uno stesso schema se osservato su periodi di ore o di minuti con una sorprendente autosomiglianza tipica del comportamento a frattale Goldberger et al 1990 Goldberger 1996 L organizzazione frattale pu essere studiata anche su sistemi in coltura di tessuti o di microrganismi Per quanto riguarda 1 primi si pu citare lo studio della ramificazione dei piccoli vasi nella membrana corion allantoidea del pollo Kurz et al 1994 La velocit di crescita delle cellule endoteliali e delle altre cellule che costituiscono la rete vasale stata misurata sia come densit di cellule per area di superficie che come dimensione frattale Si visto tra l altro che l aggiunta di un fattore di crescita Vascular Endothelial Growth Factor aumenta il numero di cellu
109. giunto partendo anche da molti altri schemi iniziali precisamente 19 su 32 La stessa rete pu avere anche diversi attrattori di cui un altro figura 14C sequenza 21 27 14 ha un periodo di tre schemi ed raggiunto partendo da cinque schemi iniziali su 32 Altri due attrattori 18 nel tracciato 14D e 29 nel tracciato 14E sono attrattori puntiformi dove raggiunto uno schema su cui la rete rimane come bloccata Avendo testato tutti gli schemi iniziali si visto che sette schemi di partenza su 32 finiscono nell attrattore 18 e solo uno schema 29 non si modifica in alcun modo nel senso che se si parte dallo schema 29 si rimane nel 29 In sintesi il sistema qui descritto composto da cinque nodi che possono disporsi in 32 combinazioni schemi di stati ON OFF Quando il sistema osservato nella sua dinamica esso mostra una forte tendenza a raggiungere quattro possibili stati d equilibrio attrattori in cui sono visitati solo otto schemi precisamente il 22 19 10 21 27 14 18 e 29 indipendentemente dal punto di partenza Quindi partendo da 32 gradi di libert 5 le regole di comportamento cui deve attenersi e le reciproche comunicazioni tra i nodi forzano il sistema stesso entro solo otto stati di libert considerando gli schemi utilizzati effettivamente o solo quattro stati di libert considerando gli attrattori dinamici In altre parole il sistema utilizza lo scambio d informazioni per creare un organizzazio
110. herapy in patients with allergic rhinitis due to house dust mite Clin Allergy 16 483 491 Scerbo A S Freedman L W Raine A Dawson M E and Venables P H 1992 A major effect of recording site on measurement of electrodermal activity Psychophysiology 29 241 246 Schiff S J Jerger K Duong D H Chang T Spano M L and Ditto W L 1994 Controlling chaos in the brain Nature 370 615 620 Schiff M 1995 The Memory of Water Homeopathy and the Battle of Ideas in the New Science Thorsons London Schimmel H and Penzer V 1996 Functional Medicine Vol 1 The Origin and Treatment of Chronic Diseases Haug Verlag Heidelberg Schlott N and Eisenbarth G S 1995 Isohormonal therapy of endocrine autoimmnity Immunol Today 16 289 294 Schulte J 1994 Conservation of structure in aqueous ultra high dilutions In Ultra High Dilutions P C Endler and J Schulte eds Kluwer Acad Publ Dordrecht 105 115 Schulte J and Endler P C 1994 Preliminary elements of a theory on ultra high dilutions In Ultra High Dilutions P C Endler and J Schulte eds Kluwer Acad Publ Dordrecht 245 251 Schulz H 1877 Uber die Theorie der Arzneimittelwirkung Virchows Archiv 108 423 434 Schulz H 1888 Uber Hefegifte Arch Fuer Physiol 42 517 541 97 Segel L A Jager E Elias D and et al 1995 A quantitative model of autoimmune disease and T cell vaccination does more mean less Immunol
111. hi e immediatamente successivi a quelli di A Quindi anche una rete cos fatta subisce l effetto farfalla Inoltre la figura 22 documenta il fatto che usando determinati valori di A max in questo esempio 26 1 si assiste ad un andamento abbastanza ordinato e regolare Tali punti di equilibrio sono per piuttosto rari e si manifestano solo con precisi valori di Ajax Ad esempio nella nostra simulazione si osserva andamento periodico poco caos con A max 26 1 ma non con Amax 25 26 e 26 2 Anche questo comportamento reminiscente di quanto gi osservato a proposito del feed back ad una singola variabile e del diagramma di biforcazione Nel comportamento caotico sono presenti isole di ordine Anche in questo caso per la situazione della rete non si pu definire uno stato di equilibrio quanto piuttosto un tipico stato metastabile in cui piccole perturbazioni possono portare a drastiche modifiche di comportamento vedi il tracciato in basso nella figura 22 dove si introdotta al tempo 250 una minima perturbazione Un vantaggio della non linearit Infine si pu approfittare di questo modello per illustrare un altro importante concetto che si riferisce alle propriet dei sistemi caotici Nella figura 23 si riportano simulazioni eseguite con diversi valori del parametro k che come si detto regola l intensit della risposta di ciascun nodo alla sollecitazione da parte di quelli che lo con
112. i K 1992 Suppressive effect of acupuncture on delayed type hypersensitivity to trinitrochlorobenzene and involvement of opiate receptors Int J Immunopharmacol 14 661 665 Kaufman S A 1991 Anticaos ed evoluzione biologica Le Scienze 278 82 91 Kauffman S A 1993 Origins of Order Self Organization and Selection in Evolution Oxford University 91 Press Oxford Kauffman S 1995 At Home in the Universe The Search for Laws of Self Organization and Complexity Oxford University Press Oxford Kell D B 1988 Coherent properties of energy coupling membrane systems In Biological Coherence and Response to External Stimuli E Frohlich ed Springer Verlag Berlin Heidelberg 233 241 Keller S E Weiss J M Schleifer S J Miller N E and Stein M 1983 Stress induced suppression of immunity in adrenalectomized rats Science 221 1301 1304 Kenyon J N 1983 Modern Techniques of Acupuncture 3 Vols Thorson Publ Ltd Wellinborough Khansari D N Murgo A J and Faith R E 1990 Effects of stress on the immune system Immunol Today 11 170 175 Khorana H G 1993 Two light transducing membrane proteins Bacteriorodopsin and the mammalian rhodopsin Proc Natl Acad Sci USA 90 1166 1171 Kirsch P Boucsein W and Baltissen R 1993 Electrodermal activity as an indicator of information processing in a nonaversive differential classical conditioning paradigm Integr Physiol Behav Sci 28 154 1
113. ia le modificazioni che precorrono o sottostanno all insorgenza delle malattie La dinamica dell essere vivente Nell ambito delle scienze mediche si sviluppata un ampia serie di discipline bio logiche biochimica biofisica biologia molecolare bioenergetica biostatistica biogenetica biopsicologia bioetica ecc Questa multiformit di approcci alla natura dell essere vivente evidentemente dovuta alla complessit delle sue manifestazioni e delle parti in cui pu essere analizzato D altra parte altrettanto evidente che nessun approccio pu dirsi esclusivo e separato dagli altri condividendo l interesse per lo stesso oggetto che integra vari livelli fisico chimico cellulare organico mentale spirituale in un unicum anatomico e funzionale All interno di questa unitariet di fondo esiste il problema di comprendere le interrelazioni tra i vari livelli di descrizione dell essere vivente e soprattutto le continue e dinamiche modificazioni che avvengono nel sistema vivente come organismo capace di adattamento e di reattivit Tali modificazioni sono indotte da vari tipi di stress chimico fisico batterico ambientale psicologico e cos via e se non propriamente comprese e corrette possono concorrere all insorgenza ed allo sviluppo delle malattie Lo studio di queste problematiche e la ricerca di mezzi diagnostici e terapeutici adeguati a tale livello della patologia il compito della medicina bi
114. iamano anti idiotipi il tutto composto di una catena circolare di reazioni che coinvolge un gran numero di cloni che formano il repertorio delle immunoglobuline accertato che il network formato dall interazione idiotipo anti idiotipo gioca un importante ruolo nella regolazione della risposta immune potendo alternativamente assumere carattere soppressivo o stimolatorio e quindi divenendo fonte di oscillazioni Orbite o traiettorie le linee solitamente curve formate da successivi punti che definiscono il sistema nello spazio delle fasi rappresentazione grafica in cui ad ogni asse associata una variabile dinamica Un punto in questo spazio indica lo stato del sistema in un determinato istante Idiotipo Regione della parte variabile di un anticorpo che viene legata da un altro anticorpo specifico quest ultimo detto anti idiotipo 2 Volterra e Lotka nel 1926 proposero un semplice modello di tipo prede predatore per cercare di spiegare i fenomeni oscillatori riguardanti la cattura di alcune specie di pesci nell Adriatico Se N t la popolazione della preda e P t quella del predatore al tempo t allora il modello potr essere scritto come dN dP N a bP P cN d dt dt dove la variazione delle prede dN nell intervallo di tempo dt proporzionale al numero delle prede N moltiplicata per un valore dato dalla differenza di un parametro a andamento esponenziale della crescita delle prede se non vi
115. iche di questo autore si torner nell ultima parte del libro Ovviamente il concetto di forza vitale ha suscitato molte discussioni in ambito scientifico soprattutto perch si tratta di un entit non facilmente definibile in termini operativi Tuttavia non si devono confondere le posizioni dovute allo stato delle conoscenze del tempo con un ricorso arbitrario a concetti metafisici Parlare di forza vitale come qualcosa di misterioso era per quei tempi nient altro che prendere atto delle capacit di difesa e di guarigione dell organismo senza poterne dare una spiegazione in termini di fisiologia o di immunologia Oggi la biologia letteralmente lo studio della vita ha accumulato una grande quantita di conoscenze riguardanti le componenti ed i meccanismi degli esseri viventi dalle singole cellule agli organismi superiori fino a sfiorare ormai la definizione scientifica delle funzioni cerebrali per cui il concetto di forza vitale sembra obsoleto e comunque non necessario per la descrizione dei fenomeni biologici inclusi i processi di guarigione Anche se la parola forza vitale non stata completamente cancellata dal vocabolario scientifico moderno venendo ancora usata come sinonimo di bioenergetica Harold 1986 l approccio Vitalistico stato ormai superato ed il medico moderno orientato scientificamente oggi considera il potere di guarigione naturale come una manifestazione dello sviluppo evolutivo delle f
116. iclasi che produce un aumento di cAMP Quest ultimo messaggero intracellulare una volta che il suo livello sia aumentato pu innescare l attivazione di moltissimi diversi sistemi enzimatici e genetici Ecco quindi che una singola molecola extracellulare pu scatenare una serie di reazioni a catena che portano all attivazione di tutta la cellula Gli apparati sensoriali delle cellule sono plastici a questo livello avvengono vari eventi regolativi come l ipersensibilit ad esempio l aumento di recettori ed il fenomeno del priming gt e l adattamento ad esempio la desensibilizzazione il fenomeno della down regulation recettoriale l inibizione da contatto ecc Priming Ci che si intende esprimere con il termine priming uno stato di iperattivazione in risposta ad uno stimolo attivante in grado di caratterizzare la cellula o l organo dopo che ha ricevuto un pre trattamento con una piccola dose dello stesso stimolante priming omologo o di altri stimolanti di tipo diverso priming eterologo Desensibilizzazione Con il termine desensibilizzazione si intende esprimere uno stato caratterizzato da perdita di reattivit verso uno stimolo dopo che la cellula o l organismo hanno ricevuto un pretrattamento con basse medie o alte dosi dello stesso agente attivante desensibilizzazione omologa o con agenti stimolanti diversi desensibilizzazione eterologa In linea gener
117. iene informazioni di grado superiore alla somma delle sue parti Nicolis e Prigogine 1991 Stein and Varela 1993 Cramer 1993 Mainzer 1994 Bellavite et al 1995 Bellavite 1996 La biologia la fisiologia la patologia mostrano innumerevoli esempi di ci la stessa evoluzione che lo mostra i sistemi complessi si formano dall assemblaggio di componenti monomeriche e da tale assemblaggio nasce un sistema che ha nuove propriet e nuove funzioni che prima non erano implicite nelle parti che lo sono andate a comporre Per formare una proteina servono gli aminoacidi ma perch la proteina funzioni ad esempio come un enzima gli aminoacidi devono essere in un certo ordine se sono in una sequenza disordinata non funziona La propriet di fungere da enzima non implicita in nessun singolo aminoacido Sta nel complesso e ci vale fino all organismo intero divisibile in parti ma anche insieme unitario L interazione e la comunicazione all interno dell organismo vivente e tra l organismo vivente e l ambiente esterno sono le due principali caratteristiche che distinguono la vita stessa da qualsiasi altro oggetto presente in natura Questo importante concetto che compendia l essenza di ci che si intende per sistema dinamico illustrato in forma 26 schematica nella figura 3 Figura 3 Schema di un tipico sistema dinamico le cui caratteristiche pi salienti sono due capacit di autorganizzazione stabilimento di re
118. ifesta con evidenza la cooperazione tra fenomeni improntati a stabilit e regolarit il mantenimento dell identit biologica dell individuo e fenomeni caratterizzati da variabilit ed oscillazione la comparsa di sempre nuove specificit recettoriali i complessi controlli incrociati delle varie cellule implicate nel network idiotipo anti idiotipo e nella rete delle citochine Un esempio di oscillazione irregolare di una variabile in immunologia il comportamento della risposta anticorpale ad un antigene quando essa sia valutata nel tempo con un sistema che evidenzi le variazioni di cellule B antigene specifiche Tale andamento cos aperiodico da poter essere definito caotico ma l origine della complessit nel caso di sistemi oscillanti di questo tipo potrebbe essere relativamente semplice risultando a volte dall interazione fra pi sistemi oscillanti ciascuno singolarmente descritto da un modello preda predatore tipo Volterra Lotka Bellavite et al 1995 La produzione anticorpale specifica come risposta ad una sollecitazione antigenica un processo complicato la cui regolazione coinvolge l interazione di parecchi tipi cellulari linfociti B T macrofagi Le interazioni tra cellule e molecole da esse prodotte sono spesso del tipo a feed back Ad esempio gli anticorpi prodotti sono a loro volta antigeni per altri anticorpi gli anticorpi che riconoscono come antigene il sito combinatorio di altri anticorpi si ch
119. iffusa interessante a questo proposito la definizione di uomo data da A Carrel uno dei primi scienziati che avvertirono acutamente il bisogno di un integrazione tra scienza e discipline umanistiche L uomo un tutto indivisibile che si manifesta con delle attivit fisico chimiche fisiologiche e psicologiche Carrel 1935 Egli nella sua grande opera programmatica e in qualche modo precorritrice degli attuali sviluppi L uomo questo sconosciuto cos scriveva La medicina anzich limitare l uomo a certi suoi aspetti deve abbracciarlo tutto quanto cogliendo il corpo e lo spirito nell unit della loro realt Superer le astrazioni che l anatomia la fisiologia la pedagogia la sociologia considerano rispettivamente come equivalenti all individuo In effetti l uomo solo quello che l osservazione ci rivela di lui Ci appare come un corpo composto di tessuti di organi e di umori Questo corpo manifesta certe attivit che noi distinguiamo arbitrariamente in fisiologiche e mentali Fin qui ci siamo studiati solo di procurarci concetti frammentari La nostra analisi ha cominciato prima di tutto con lo spezzare la continuit dell uomo e dell ambiente cosmico e sociale Poi ha separato l anima dal corpo Il corpo Alexis Carrel 1873 1944 fu pioniere dei trapianti d organo e delle colture cellulari argomenti per cui fu insignito nel 1912 del premio Nobel per la Medicina Nel riconoscer
120. il contesto in cui agiscono in altre parole secondo la dinamica della rete stessa L estremo limite superiore della complessit rappresentato dal sistema nervoso Organizzazione La vita si mantiene e si riproduce come un evento termodinamicamente lontano dall equilibrio grazie all interscambio di energia e di materia che il sistema vivente instaura con l ambiente Un essere vivente potrebbe quindi essere considerato un isola complessa di parziale ordine che si mantiene per un certo tempo a spese dell aumento di entropia dell ambiente Tale interazione produce strutture spazio temporali forme e comportamenti caratteristici e nuovi rispetto a quelli prodotti dalle singole componenti Queste strutture sono anche dette dissipative perch la loro interna stabilit dipende dal flusso di energia che le attraversa e che viene in parte dissipato In altre parole il loro stato stazionario steady state mantenuto dal continuo consumo di energia che mantiene l ordine in uno spazio tempo limitato a spese dell aumento di entropia nell ambiente circostante Qualcuno ha definito efficacemente la vita come disequilibrio controllato Guidotti 1990 L interazione di componenti di un sistema fisico su una scala di osservazione porta ad un comportamento globale complesso su una scala pi ampia che in generale non pu essere previsto dalla conoscenza delle componenti individuali L organismo va visto quin
121. inate o all imprecisione delle misure dall oscillazione che si presenta con caratteri di a periodicit per ragioni comprensibili e spiegabili A questo proposito stato introdotto il concetto di caos deterministico indicando appunto il fenomeno variabile ed impredicibile ma soggetto a leggi deterministiche Casati 1991 Attrattori Il comportamento dei sistemi complessi segue regole di non linearit che spesso li pongono in continuo cambiamento ma tale cambiamento quando fisiologico sempre soggetto a controllo Secondo modelli matematici si possono descrivere le traiettorie dei sistemi dinamici secondo il concetto di attrattore L attrattore l insieme dei punti rappresentanti lo stato di un sistema dinamico in tempi cicli successivi in uno spazio a varie dimensioni In altre parole potrebbe essere definito come la forma geometrica nello spazio delle fasi verso 28 Spazio delle fasi o spazio degli stati rappresentazione grafica in cui ad ogni asse associata una variabile dinamica Un punto in questo spazio indica lo stato del sistema in un determinato istante Ogni cambiamento di stato del sistema produce nello spazio delle fasi uno spostamento del punto che descrive una certa traiettoria Questi modelli geometrici possono essere bidimensionali tridimensionali o di qualsiasi dimensione a seconda del numero delle variabili considerate 43 cui tutte le traiettorie convergono e entro cui sono mantenute nel temp
122. irazione minuti divisione cellulare ore ritmi circadiani attivit ghiandolari ritmo sonno veglia giorni ciclo ovarico mesi ed anni variazioni di popolazioni In poche parole tutti 1 fenomeni interessanti per la vita sono ritmici Nella tabella 2 sono compendiati una serie di tali fenomeni di cui indicato il rispettivo periodo di oscillazione Breithaupt 1989 Ho and Popp 1993 Ho 1996 Bellavite and Signorini 1996a Ovviamente alcuni parametri fisiologici appaiono praticamente stazionari nell adulto si pensi all altezza del corpo che dopo il periodo di accrescimento si stabilizza ad un valore fisso per un lungo periodo per poi subire una lieve diminuzione solo nella vecchiaia Se per Si pensa al peso corporeo gi si vede che dopo il periodo dell accrescimento si raggiunge un peso solo apparentemente stazionario in quanto si possono facilmente notare delle 18 ys e Inibizione da contatto fenomeno per cui le cellule in coltura quandono vengono a contatto attraverso le membrane arrestano la propria crescita 37 variazioni circadiane e stagionali oltre a quelle legate agli sforzi fisici contingenti Ancora pi evidenti sono le variazioni temporali della secrezione di ormoni e quindi del livello di metaboliti o sali minerali legati all azione degli ormoni stessi La maggior parte delle reazioni biochimiche mostrano un andamento oscillante nell ambito della funzione cellulare mentre se condotte in
123. it delle mappe Studiando il funzionamento di neuroni di aree cerebrali deputate a specifiche funzioni si osserva che ogni individuo ha mappe diverse e che anche nello stesso individuo le mappe variano a seconda dell esperienza allargandosi restringendosi ed anche spostandosi lateralmente Nella stessa area molti neuroni rimangono silenti anche quando la funzione attiva ed impossibile predire quali neuroni saranno silenti e quali scaricheranno applicando un determinato stimolo d Fenomeni collettivi Le cellule della corteccia cerebrale sono organizzate in gruppi funzionalmente accoppiati quando arriva uno stimolo alla corteccia ad esempio uno stimolo luminoso proveniente dalla retina molti neuroni sono attivati e scaricano impulsi ma non in modo casuale bens in modo coordinato con oscillazioni alla frequenza di circa 40 Hz D altra parte la regolarit non una costante l elettroencefalogramma rivela che nelle oscillazioni cerebrali presente come componente normale una notevole caoticit Freeman 1991 In sintesi nel cervello sono rappresentate in modo emblematico tutte le caratteristiche della complessit enorme quantit di informazioni reti comportamenti collettivi fondamentale importanza della forma plasticit evolutiva caos La complessit non ovvia La parola complessit pare ovvia chi pu negare la complessit dei meccanismi di guarigione biologica e delle malattie Tuttavia essa talme
124. ith chaos A paradigm for cortical activity Proc Natl Acad Sci USA 91 9027 9031 Baiguera R Rossini S Mazzone A Jucci R Dell Acqua R Sacchi S Casali G and Ricevuti G 1986 Inhibition of neutrophil migration by laser irradiation J Leuk Biol 40 272 278 82 Barros J and Pasteur S 1977 Homeopatia Medicina del Terreno E Bibl Universitad Central de Venezuela Caracas Barry R J and Furedy J J 1993 Stimulus intensity and novelty interact in elicitation of the phasic electrodermal orienting response Int J Psychophysiol 14 249 254 Bascands J L Cabos Boutot C Manuel Y and Girolami J P 1990 Pretreatment with low doses of cadmium Cd protects rat mesangial cells against the direct toxic effect of cadmium J OMHI 3 9 13 Bassett C A L Pawluk R J and Pilla A A 1974 Augmentation of bone repair by inductively coupled electromagnetic fields Science 184 575 579 Bechtloff F 1991 EAV Elektroakupunctur nach Voll Eine Darstellung in Bereichen Medizinisch Literar Verlag Uelze Bellavite P 1988 The superoxide forming enzymatic system of phagocytes Free Radical Biol Med 4 225 261 Bellavite P 1990 Ricerca in omeopatia Dati problemi e prospettive Ann Ist Sup Sanita 26 179 187 Bellavite P Chirumbolo S Signorini A Bianchi I and Dri P 1991 Simultaneous measurement of oxidative metabolism and adhesion of human neutrophils and evaluation of m
125. itmicamente e ciclicamente tra gli organi e gli apparati in armonia con i cicli del cosmo e della natura I meridiani dell agopuntura altro non sarebbero che le vie preferenziali di questo flusso di energia vitale in cui la corretta bilancia di forze contrapposte e bipolari Yin Yang responsabile del mantenimento della salute Diminuzione o eccesso di energia vitale porterebbero allo squilibrio funzionale ed alla malattia organica Sar quindi cura del medico intervenire per regolare il flusso di energia mediante l infissione di aghi in punti opportuni rallentando o disperdendo quella eccessiva e stimolando quella ristagnante egli poi user farmaci e cibi caldi o freddi sempre per modulare l eccesso o reintegrare la carenza di energia Vitale Nella medicina medievale troviamo l imponente opera della monaca benedettina Ildegarda di Bingen 1098 1179 che oltre a scrivere molte opere letterarie e religiose svolse un intensa attivit di assistenza e cura ai malati dispensando consigli dietetici 19 scrivendo ricette erboristiche Gronau 1996 Pernoud 1996 Nelle sue opere naturalistiche e mediche ogni terapia concepita come un mezzo che aiuta a vivere come pi piace a Dio in armonia con la propria natura e con il cosmo La natura contiene tutto ci che serve all organismo per essere sostenuto Per Ildegarda ogni cosa ha un energia inerente che ella chiama viriditas letteralmente viridit o ve
126. la discussione svolta sugli attrattori booleani si mantiene su un piano molto generale in quanto il presente lavoro ha solo scopo introduttivo ma queste descrizioni qualitative hanno precise formulazioni matematiche Hirsch and Smale 1974 Kauffman 1993 che includono anche modelli pi complessi 73 Reti con variabili continue Oltre alle reti booleane esistono molti altri modi per rappresentare le reti e simularne con l ausilio del calcolatore il comportamento Esistono anche modelli di rete a variabile continua dove ogni nodo non varia solo come ON OFF ma pu assumere valori discreti ed intermedi tra un massimo e un minimo L utilit di soffermarsi ancora sui modelli matematici pu forse non apparire immediatamente evidente ma opportuno ribadire che la matematica fornisce alla biodinamica le basi concettuali pi solide stato sostenuto da un noto biochimico che ha lavorato anche sulla teoria del caos Cramer 1993 che il feed back talmente importante in biologia da poter essere considerato qualcosa di simile a una fundamental law of life In questa sezione si presenta un modello di una rete a cinque variabili simile a quella illustrata in precedenza ma con la modifica che qui le relazioni fra gli elementi variano secondo una scala continuo Ciascuna componente ha due uscite di cui una invia un segnale attivatore l altra un segnale inibitore ad un altra variabile della rete figura 18 Figura 18 Rappres
127. le ma aumenta anche la dimensione frattale da 1 4 a 1 8 circa dei vasi neoformati esso interviene quindi nella organizzazione delle ramificazioni e nell aumento di complessit Per quanto riguarda i microrganismi ad esempio sono state misurate in colonie fungine crescenti su agar le variabili come la rugosit la altezza e la autosomiglianza delle colonie Tali variabili dipendono dalla concentrazione del glucosio nel mezzo in modo indipendente l una dall altra Matsuura and Miyazima 1994 La misura dell irregolarit della forma stata utilizzata in studi pilota anche nella diagnostica istopatologica dei tumori Landini and Rippin 1994 Mentre il profilo di una sezione della mucosa normale del pavimento della bocca risultata avere una dimensione frattale di 0 97 quello di una sezione di un carcinoma aveva dimensione di 1 61 documentando quindi in termini numerici la maggiore irregolarit Forme di cheratosi con severa displasia davano valori intermedi La membrana delle cellule leucemiche leucemia hairy cell ha una dimensione frattale tra 1 29 e 1 37 mentre quella dei linfociti T normali tra 1 12 e 1 23 Nonnemacher 1994 chiaro che per fare la diagnosi in questo caso non servono complicati calcoli matematici essendo determinanti l osservazione al microscopio ottico e l immunocitochimica ma pure significativo il fatto che si sia trovato un modo per trasformare un giudizio qualitativo
128. le oscillazioni Quindi in condizioni francamente patologiche la rete non perde la sua marcata capacit d autorganizzazione ma si adatta ad un funzionamento a regime ridotto di un nodo cercando in qualche modo di compensare questo deficit con una maggiore attivit degli altri nodi 75 Figura 19 Andamento nel tempo dei cinque nodi A B C D E descritti in figura 18 k 0 53 per tutte le variabili Wad Vede Vebedb Valve aA Word datdowead RARA onBRi dasdcwaay Uedeouaad Renon MA MAANA AY AAN AAAA AAA AAAA peA AAAA RAM 0E J J J J Una rete non lineare Li din Una rete omeodinamica cos ordinata ed armonica simula solo alcuni aspetti del comportamento dei sistemi fisiologici reali i quali come si ampiamente dimostrato presentano caratteristiche di caoticit e di variabilit Per questo si pensato di inserire nello stesso sistema un elemento non lineare Tra le altre varie possibilit si ritenuto utile presentare la simulazione in cui un nodo della rete A stato condizionato da un fattore di controllo si stabilito che il valore della variabile A al tempo tn 1 dipendesse non solo da E e D caso precedente ma anche dal rapporto tra un valore arbitrario di Amax ed il valore di A al tempo precedente Am Precisamente l algoritmo della funzione con riferimento solo al nodo A il seguente 76 Atn 1 KEm KDmnt A max Am dove A max un
129. le oscillazioni compaiono irregolarit sempre pi evidenti All inizio la funzione alterna cicli di valori alti medi e bassi con periodi di un maggiore grado di complessit rispetto al caso precedente non mostrati in figura Successivamente aumentando ulteriormente il parametro k approssimativamente oltre il valore di 0 5 quando A max 5 si nota un altra drammatica biforcazione in cui i periodi si sdoppiano ulteriormente a cascata finch compare un andamento del tutto caotico figura 7C Si vede che non si hanno pi cicli ripetuti di oscillazioni periodiche non si pu ritrovare nessun ordine e nessuna predicibilit I punti corrispondenti al valore di A possono comparire in tutte le posizioni che vanno approssimativamente da 2 a 7 In termine tecnico si dice che la soluzione costituisce un attrattore strano un numero infinito di punti in un area non infinita Praticamente tutte le configurazioni sono ammesse e le oscillazioni della variabile A appaiono totalmente irregolari prive di un apparente coerenza Si entrati in una zona matematica dove si manifesta il caos sotto forma di risultati totalmente non periodici Bisogna precisare che la certezza assoluta della non ripetitivit dopo un gran numero di cicli non viene raggiunta con le prove qui rappresentate se il ciclo ricorsivo fosse superiore alle 20 30 iterazioni non lo si potrebbe notare in questo esempio Per questo si provato a protrarre le iterazioni
130. lli del disequilibrio che ha portato alla malattia e ne modula l evoluzione Noi vediamo persone colpite da polmonite diabete cancro arteriosclerosi e siamo cos abituati a ragionare in termini statici anzich dinamici che siamo portati a costruire nella nostra mente delle astrazioni che chiamiamo malattie Ci pare molto efficace secondo il procedimento clinico tradizionale perch data una malattia dovremmo avere una prognosi e una terapia Tuttavia questo modo di ragionare si dimostra ben presto inadeguato se rivolgiamo la nostra attenzione alla persona portatrice di quelle che chiamiamo malattie e ci chiediamo cosa stia succedendo in quell organismo che si allontanato dallo stato di salute Ci accorgiamo che di solito la malattia rappresenta adattamento dell organismo a uno o pi agenti patogeni o persino la distruzione progressiva dell organismo da parte dell agente patogeno e dei processi concatenati che esso ha scatenato Adattamento e distruzione prendono la forma dell individuo che li subisce ed il ritmo del suo sistema interno sono profondamente influenzati dalla sua reattivit anzi sono inseparabili dalla sua reattivit Infatti se spesso la causa iniziante o scatenante esogena gran parte dei meccanismi patogenetici sono endogeni dipendenti dall ospite e la stessa causa produce effetti diversissimi in diversi individui La malattia un affare personale che assume l aspetto dell individuo
131. llustrare qualitativamente il comportamento di una rete e che per tutto quanto si detto a proposito delle reti booleane altamente probabile che comportamenti analoghi si possano verificare in sistemi biologici e sistemi fisiologici dotati di capacit di autorganizzazione In sintesi questo semplice modello ha illustrato tre delle principali propriet delle reti dinamiche autorganizzazione omeodinamica ed adattamento Se un sistema si pu organizzare in modo da avere un comportamento ritmico sappiamo che se si verificano speciali coincidenze di relazioni tra i sotto sistemi particolari condizioni iniziali o particolari perturbazioni si possono verificare in tale sistema delle discontinuit di funzionamento che possono portare a dei blocchi totali ed irreversibili Inoltre il sistema ha fornito esempi rudimentali ma precisi di come perturbazioni esterne possano avere sia effetti patologici inducendo modificazioni permanenti che si auto mantengono che terapeutici inducendo una modificazione che permette al sistema di trovare la via per ritornare all attrattore originale significativo osservare come gli effetti terapeutici siano stati ottenuti usando una istantanea perturbazione che consiste nell inattivazione di una componente per una sola iterazione figura 16E Tuttavia non tutte le possibili perturbazioni anzi solo una piccola parte di esse sono efficaci a questo scopo bisogna che sia modificata la
132. ltazione e nel caso della psiche il colloquio interpersonale e l attenta osservazione del comportamento Bisogna notare che nella medicina moderna prevalsa una tendenza a privilegiare l analisi chimico strumentale rispetto al rapporto medico paziente e all indagine basata sui sensi e l intuizione del medico Tuttavia se vero che i sistemi omeodinamici sono tra loro integrati non corretto considerare un livello pi importante e determinante rispetto agli altri livelli cosicch l individuazione delle connessioni verticali tra i diversi sistemi coinvolti in un processo patologico di primaria importanza per la comprensione della vera natura di una malattia e per una cura completa ed efficace Figura 4 Diversi livelli di integrazione dinamica dell organismo ed esempi di strumenti adeguati alla loro indagine LIVELLO _ESEMPI _ PSICHE Se y 97 PAROLE Ma fr A FOR UDITO CELLULE ri voco C FEE SETS Man mano che la complessita dei sistemi deputati al controllo delle varie funzioni del corpo si andata rendendo pi evidente con il progresso delle scienze biomediche il concetto di omeostasi si ampliato nel senso che mentre inizialmente la sua applicazione poteva essere delimitata nel campo della fisiologia classica di organo apparato o sistema ad esempio la circolazione il sistema endocrino l apparato escretore oggi si pu constatare che esiste un omeostasi anche ad altri livelli sia sul pian
133. m compounds in various preparations and dilutions on human neutrophil functions in vitro Brit Hom J 86 16 26 Chou Y Tao M and Qiou M 1991 Influence of acupuncture on the induction of interferon by peripheral leukocyte s of asymptomatic hepatitis B virus carriers ASC Int J Acupunct 2 255 260 Clegg J S 1982 Alternative views on the role of water in cell function In Biophysic of Water F Franks and 86 S Mathias eds Wiley amp Sons Ltd New York 365 383 Cohen S Tyrrel D A J and Smith A P 1991 Psychological stress and the susceptibility to the common cold New Engl J Med 325 606 612 Collins J J Imhoff T T and Grigg P 1996 Noise enhanced tactile sensation Nature 383 770 Conforti A Signorini A and Bellavite P 1993 Effects of high dilutions of histamin and other natural compounds on acute inflammation in rats In Omeomed92 C Bornoroni ed Editrice Compositori Bologna 163 169 Conforti A Lussignoli S Bertani S Ortolani S Verlato G and Bellavite P 1995 Intraperitoneal administration of adjuvant inhibits the development of adjuvant arthritis in rats Int J Immunopathol Pharmacol 8 113 121 Conforti A Lussignoli S Bertani S Verlato G Ortolani R Bellavite P and Andrighetto G 1997 Specific and long lasting suppression of rat adjuvant arthritis by low dose Mycobacterium butiricum Eur J Pharmacol 324 241 247 Conti P Giga
134. mbiente Sta emergendo dalle frontiere della scienza soprattutto dalla fisica quantistica e dalla scienza della complessit e del caos una nuova visione della materia e della vita in cui gli organismi sono visti come sistemi dinamici altamente regolati e complessi che mostrano una caratteristica meta stabilit attorno a certi livelli omeostatici meglio detti come si detto omeodinamici Tale meta stabilit fatta da continue oscillazioni ritmi reti amplificazioni e cicli di retroazione I sistemi viventi sono sospesi tra ordine e caos partecipano di queste due fondamentali caratteristiche della materia e le sfruttano in modo finalisticamente orientato alla sopravvivenza Ora si comincia ad intravedere che anche la medicina al letto del paziente potr subire uno sviluppo sulla base di queste nuove prospettive dinamiche ed integrate che si vanno elaborando Una delle maggiori acquisizioni della teoria dei sistemi dinamici che il loro comportamento spesso imprevedibile e che tale imprevedibilit non dovuta alla mancanza di informazioni sul sistema stesso non pu essere colmata dall acquisizione di nuove informazioni bens una propriet intrinseca dei sistemi fisici che si manifesta in modo pi o meno evidente secondo le condizioni interne o esterne al sistema stesso Da queste evidenze nata la teoria del caos che cerca di inquadrare la variabilit e l apparente disordine delle forme e dei comportamenti
135. mento e distruzione di tumori Rimaneggiamento osseo Meccanismi sistemici infiammazione Immunit Rigenerazione e rimodellamento d organo Emostasi Risposta neuroendocrina allo stress Rete delle citochine Bilancia simpatico parasimpatico Regolazione della sete e dei fluidi Pressione arteriosa 21 Purtroppo la giusta reintegrazione della salute dopo una perturbazione o dopo una serie di concomitanti fattori patogeni non sempre la norma Un ampia serie di agenti dannosi di vario tipo interni ed esterni errori della dieta o dello stile di vita possono modificare permanentemente o progressivamente lo stato di salute della persona Tra le varianti genetiche che predispongono al peggioramento o comunque all errore biologico del sistema di guarigione vi sono fattori come le molecole HLA i fattori della coagulazione le proteine che fungono da precursori di depositi quali lipoproteine o amiloide e cos via Tra i fattori endogeni di guarigione ve ne sono moltissimi che si comportano come armi a doppio taglio e superata una certa soglia di concentrazione o in presenza di particolari sinergie con altri si rivolgono contro l organismo diventando essi stessi il principale elemento di danno v ad esempio i radicali liberi dell ossigeno le proteasi lisosomiali i delicati equilibri del calcio ione nell interno della cellula e cos via In breve la forza vitale non senza limiti e senza errori e perci malattie croniche e persino
136. metri e le varie funzioni concorrano al buon funzionamento del sistema nel suo insieme Si gi detto che per sottolineare questa propriet di continuo cambiamento di disequilibrio controllato che tipica dei sistemi viventi un termine pi appropriato quello di omeodinamica Per garantire la normale omeodinamica sono necessari continui aggiustamenti delle velocit con cui avvengono determinate reazioni biochimiche e determinati processi di trasferimento di informazione perci i diversi parametri fisiologici sono in continuo disequilibrio e vanno soggetti a continue oscillazioni Il concetto di omeostasi fu introdotto dal fisiologo W Cannon Cannon 1928 Cannon 1935 Esso apparentemente molto intuitivo ed ha avuto successo in fisiologia per la sua capacit di descrivere il comportamento di sistemi che vanno dal controllo della frequenza cardiaca alla pressione del sangue dalla temperatura corporea alla concentrazione di elementi corpuscolati del sangue dalla glicemia alla crescita dei tessuti I sistemi omeodinamici sono presenti ad ogni livello di organizzazione biologica a livello cellulare per esempio sistemi di trasporto di membrana induzioni enzimatiche proteine da shock termico nucleotidi ciclici a livello d organo per esempio la regolazione del flusso ematico della popolazione cellulare della struttura e morfologia a livello di apparati per esempio la regolazione della pressione sanguigna la termoregola
137. nche del fatto ben noto agli studiosi della trasduzione che segnali diversi possono causare simili effetti finali e lo stesso segnale al variare delle condizioni perturbazioni strutturali o presenza di altri segnali concomitanti pu causare effetti diversi persino opposti Un modello a cinque nodi Qui presentiamo un modello figura 12 di una tipica rete dinamica fatta da cinque componenti elaborato con una formalizzazione logica e con l applicazione di un programma informatico Model Maker for Windows Cherwell Scientific Publ Tale programma consente di simulare con fantasia praticamente illimitata il comportamento di una rete nel tempo o meglio in una serie di iterazioni Figura 12 Tipica rete a cinque nodi reciprocamente influenzantisi in modo positivo e negativo secondo le direzioni indicate Per le altre spiegazioni vedi il testo SEGNALI STIMOLATOR SEGNALI INBITOR C oFF O o 63 Anche in questo caso come in precedenza per il modello di retroazione l analisi del modello fatta con particolare cura ed approfondimento Il vantaggio di un simile procedimento sta nel fatto che pur trattandosi di un modello astratto esso allo stesso tempo estremamente generale e preciso Questo modello ha alcune implicazioni per comprendere la logica dell approccio olistico alla regolazione dei sistemi biologici mediante le piccole perturbazioni una fondamentale linea di pensiero delle medicin
138. nda legge della termodinamica dS dt gt 0 la variazione di entropia dS nel tempo dt maggiore o uguale a zero che come affermare che esiste un inevitabile tendenza al disordine Il disordine dove l entropia massima coincide con l annullamento di ogni struttura l appiattimento di ogni diversit la perdita di ogni informazione La seconda legge della termodinamica afferma in breve che ogni sistema isolato entro cui avvenga qualsivoglia trasformazione soggetto ad una serie di processi che tendono a spostarlo da uno stato molto improbabile il peculiare stato in cui si trova ad un certo momento verso uno stato molto pi probabile associato con l insieme detto equilibrio termodinamico dove ogni trasformazione si associa ad aumento di entropia disordine Per prevenire questa tendenza verso l equilibrio termodinamico per muovere il sistema con i suoi sotto sistemi nella direzione opposta verso lo stato improbabile deve essere fatto un continuo lavoro Tutte le attivit vitali degli esseri viventi che consistono in differenziazione sviluppo crescita riproduzione assimilazione guarigione sono processi che avvengono lontano dall equilibrio una condizione che pu essere mantenuta solo da un continuo flusso di energia di materia e di informazione X in figura 3 Ogni creatura che viene isolata da questo flusso muore per asfissia o per denutrizione Strutture e molecole complesse si disgregano il movime
139. ne necessaria per effettuare una scelta tra due possibilit alternative es bianco nero acceso spento aperto chiuso e cos via Vi sono ancora notevoli discussioni sul problema della misura dell informazione nei sistemi viventi perch non tutta l informazione biologica pu essere digitalizzata cio misurata in bit Bellavite et al 1995 Klivington 1997 29 reti networks connettono diversi elementi e gestiscono l informazione con meccanismi di amplificazione o di feedback multipli ed incrociati Esempi evidenti di sistemi formati da una rete si trovano nel sistema nervoso ma anche nei rapporti di controllo reciproco di ghiandole endocrine o di popolazioni linfocitarie e cos via fino a considerare le reti di connessione inter individuale es telecomunicazioni L informazione nelle reti biologiche solitamente ridondante vale a dire lo stesso segnale pu agire su molteplici bersagli ed essere prodotto da molteplici elementi del sistema Inoltre lo stesso elemento controllato da diversi segnali e la sua risposta dipende dai loro sinergismi o antagonismi La specificit nella comunicazione tra gli elementi di una rete non garantita solo dall esistenza di specifici segnali secondo la funzione o azione che la rete compie Gli stessi segnali usati ad esempio particolari citochine o neurotrasmettitori possono causare diversi effetti innescare diverse risposte anche opposte in taluni casi secondo
140. ne di schemi che si susseguono con ritmo ordinato Quello illustrato pertanto un semplice esempio di capacit auto organizativa di un sistema dinamico Ridurre i gradi di libert significa creare l ordine e questa una propriet intrinseca del sistema descritto un simile fenomeno stato chiamato da Kauffman il maggiore studioso delle reti Booleane con un termine molto significativo anti chaos Kauffman 1991 Dinamica delle perturbazioni La dinamica di questa rete pu essere messa alla prova con simulazioni pi sofisticate Come illustrato in figura 15 possibile introdurre al momento desiderato delle perturbazioni ad esempio l inattivazione di un nodo posto arbitrariamente dall esterno come OFF anche se si trova in posizione ON Oppure possibile variare il ritardo di risposta normalmente ogni nodo risponde alla regolazione dei suoi due nodi controllori nell iterazione immediatamente successiva quindi il ritardo di una sola iterazione Volendo per il modello messo a punto consente di scegliere arbitrariamente il tempo di risposta da uno a cinque iterazioni In tal modo ovviamente il comportamento della rete si complica notevolmente ed interessante andare a vedere cosa accade se si mette alla prova l ordine del sistema con 38 Per gradi di libert si intende il numero di configurazioni diverse che un sistema pu assumere senza alcuna preferenza che lo obblighi a fare una scelta Si potrebbe an
141. ne o soppressione sensibilizzazione desensibilizzazione attivazione o blocco sono possibili alternative che si pongono come risposta alla segnalazione mediata dal recettore e che dipendono sia dalla natura del segnale sia dalle specifiche funzioni che sono accoppiate ad un determinato recettore Nella sua forma pi semplice un recettore pu essere anche solo una parte di una molecola allosterica ci vale soprattutto per gli enzimi la cui attivit regolata dal legame di molecole pi o meno complesse alcuni enzimi sono regolati anche solo dalla concentra zione di ioni come H Ca Na Mg ecc Nel campo dell enzimologia ben noto inoltre il fenomeno dell inibizione da parte del prodotto della reazione si tratta del caso pi elementare di feed back ovvero di sistema omeostatico sul piano biochimico D altra parte nelle cellule si sono evoluti anche sistemi recettoriali formati da molte componenti assemblate in modo da formare un complesso recettoriale Basti pensare ad Frequenza Numero di eventi per unit di tempo La principale unit di misura l Hertz Hz 1 ciclo secondo 35 esempio ai recettori per l antigene presenti sulle cellule del sistema immunitario formati da numerose diverse molecole vicine Tale complessit si spiega per la necessit di discriminare finemente le molecole con cui legarsi di riconoscere anche il contesto in cui tale legame avviene e permettere un adeguata
142. ne sono 7 Sistema Un insieme di variabili o fattori che interagiscono Un sistema dinamico si trova in tempi diversi in diversi stati Il sistema dinamico sostanzialmente descritto da due parti fondamentali una riguardante il suo stato nello spazio delle fasi la natura delle sue componenti ed una riguardante la sua dinamica la legge di evoluzione cio le regole che determinano lo stato al tempo t gt 0 una volta dato lo stato al tempo t 0 25 avide Un altro esempio riguarda la coagulazione del sangue anche questo processo funziona mediante la formazione di complessi interessante notare come la parola stessa richiami alla complessit del fenomeno L inizio della via intrinseca avviene per il formarsi di un complesso tra fosfolipidi kininogeno di alto peso molecolare e fattore XII ecc Il complesso formatosi ha un contenuto informazionale perch informa il fattore XI nel senso che gli d una forma attiva capace di agire sul fattore IX ecc Il sistema della coagulazione proprio grazie anche se non solo alla formazione di complessi gode delle propriet di fine controllo di quel delicatissimo disequilibrio che regola la fluidit del sangue Il sistema deve avere la flessibilit di poter assorbire le perturbazioni sempre presenti per l inevitabile errore di qualche singolo elemento localizzato per mantenere la fluidit del sangue oppure all opposto di amplificare rapidamente le perturbazioni quando vi il
143. nel suo genere di confronto e di integrazione tra diverse metodologie terapeutiche convenzionali e non convenzionali Perci essa si presta indubbiamente ad essere pi criticabile sul piano scientifico Al lettore il compito di valutare se questo tentativo di sintesi e di confronto sul piano operativo valido e consistente o se risulta ancora prematuro e forse povero di ragioni e di strumenti In ogni caso anche all interno della trattazione di argomenti sulla cui scientificit lecito nutrire dei dubbi si cercato di seguire un approccio razionale e di fondare le affermazioni con dei dati di fatto empirici Dalle medicine complementari la scienza della biodinamica cerca di recuperare gli aspetti di fine analisi anamnestica di attenta osservazione dei sintomi parte delle metodiche diagnostiche tradizionali e moderne parte del repertorio farmacologico basato su farmaci naturali in piccole dosi Qui si cercher di fornire le chiavi interpretative di quei fini fenomeni fisiologici regolativi che se deviati per varie ragioni dalla loro normale capacit di autoregolazione preludono alla patologia Tali leggi del disordine stanno alla base in maniera maggiore o 14 minore di tutte le patologie e quindi la loro comprensione sta alla base di qualsiasi possibile approccio terapeutico in medicina sia che si privilegi un intervento chirurgico o l uso di alte dosi di farmaci sia che si opti per un approccio basato sulle medicin
144. ni con frequenze che vanno da circa 10 secondi per il trasferimento di energia risonante tra molecole a 10 secondi per i ritmi circannuali Ho 1996 Entro un caratteristico spazio tempo l energia pu essere immagazzinata ad esempio come vibrazione di legami o energia di tensione nelle molecole come sequenza di DNA come configurazione di sinapsi o come recettori cellulari La comunicazione nei sistemi biologici L informazione nei sistemi omeodinamici viene trasferita mediante segnali e recettori Come ben noto il paradigma segnale recettore costituisce uno dei pilastri fondamentali della moderna biologia Non questa la sede per analizzare nelle sue molteplici sfaccettature tale problematica sufficiente per il discorso qui sviluppato accennare al fatto che quando un segnale solitamente una molecola ma esistono anche segnali non molecolari come ad esempio la luce i suoni le onde elettromagnetiche di bassa frequenza variazioni di potenziale elettrico di membrana raggiunge il suo recettore solitamente una molecola con cui vi affinit chimica o fisica ci provoca una modificazione conformazionale del recet tore e di altre molecole ad esso collegate ad esempio canali ionici enzimi G proteine acidi nucleici citoscheletro a seconda dei casi per cui alcune specifiche attivit o funzioni controllate da quel recettore sono stimolate o inibite Stimolazione ed inibizione accelerazione o rallentamento espressio
145. niane Bologna Zhao P 1993 Rheumatic arthritis treated with acupuncture clinical observation of 368 cases Int J Clin Acupunct 4 419 421 Zukauskas G and Dapsys K 1991 Bioelectrical homeostasis as a component of acupuncture mechanics Acupunct Electrother Res 16 117 126 102 Non bisogna mai diventare prigionieri delle proprie idee o delle teorie scientifiche n farsi troppe illusioni sul valore di esse Bisogna invece avere gli occhi bene aperti su ogni cosa nuova e rimanere scettici e indipendenti per potere esaminare liberamente tutto quello che cade sotto i nostri occhi e non lasciarsi sfuggire nulla senza ricercarne la ragione Claude Bernard In Introduzione allo Studio della Medicina Sperimentale 103 BIODINAMICA Basi fisiopatologiche e tracce di metodo per una Medicina Integrata La biodinamica lo studio delle dinamiche dell essere vivente cio dell organismo visto come sistema integrato ed aperto in continua evoluzione Si tratta quindi di un certo modo di considerare i fenomeni fisiologici e patologici che vengono inquadrati soprattutto come espressioni della complessa rete di interazioni tra l individuo e l ambiente e tra i diversi sistemi che compongono l organismo stesso Questa concezione abbraccia un vastissimo corpo di conoscenze che vanno dai sistemi di comunicazione biologica alle regolazioni dei fenomeni omeostatici dai modelli matematici del caos e delle reti alle
146. nking in Complexity The Complex Dynamics of Matter Mind and Mankind Springer Verlag Berlin Heidelberg Malling H J 1996 Sublingual immunotherapy Clin Exp Allergy 26 1228 1231 Maltsev V A 1990 Oscillating and triggering properties of T cell membrane potential Immunol Lett 26 277 282 Mandelbrot B B 1982 The Fractal Geometry of Nature Freeman amp Co New York Marcelli S 1993 Medicine Parallele Libreria Cortina Torino Mariotto S Menegazzi M Carcereri A Cuzzolin L Adami A Suzuki H and Benoni G 1995 Protective effect of NO on gastric lesions and inhibition of expression of gastric inducible NOS by flurbiprofen and its nitroderivative nitroflurbiprofen Br J Pharmac 116 1713 1714 Martius F 1923 Das Arndt Schulz Grundgesetz Muench Med Wschr 70 1005 1006 Masi Elizalde A 1984 Appunti di Materia Medica Omeopatica Ed Associazione Medica Hahnemanniana per lo Studio dell Omeopatia AMHSO Mason R S 1993 Vitamin E and cardiovascular disease Complem Med Ther 1 19 23 Matricardi P M 1997 Infections preventing atopy facts and new questions Allergy 52 879 882 Matsuura S and Miyazima S 1994 Colony morphology of the fungus Aspergillus oryzae In Fractals in Biology and Medicine T F Nonnemacher et al eds Birkhauser Verlag Basel 274 290 Matthews D R 1991 Physiological implications of pulsatile nd adaptation in the neuroendocrad Sci 618 28 3
147. no a zero Questo quanto gi anticipato dal concetto di feed back e quindi non vi niente di strano La stabilit del punto di arrivo della funzione tale che si pu variare anche del doppio e del triplo la Ajniziale Senza che tale punto di arrivo cambi dati non mostrati in figura Inoltre anche introducendo arbitrariamente delle perturbazioni su Ay la funzione recupera dopo poche iterazioni la sua stabilit attorno al valore di A max seconda parte del tracciato 7A Se per nella funzione si inserisce un parametro k maggiore di un determinato valore circa 0 4 quando Amax 5 si ottiene una curva qualitativamente diversa il risultato dell iterazione va crescendo rapidamente verso il massimo poi supera il valore di A max poi iterazioni successive portano a valori oscillanti in pi ed in meno rispetto ad Amax 7 B La stabilit viene quindi raggiunta ma con aggiustamenti oscillanti Le oscillazioni si generano perch se il parametro k sufficientemente alto il risultato della funzione fa s che Ay possa superare il valore di 5 Amaxy quindi nella iterazione successiva il valore A max An risulti negativo e di conseguenza An risulti inferiore ad Ap Dal punto di vista matematico il fenomeno dello sdoppiamento del risultato possibile della funzione si chiama biforcazione un cambiamento quantitativo di un parametro della stessa funzione si traduce in un drastico cambiamento qualitativo Qualcosa del genere ovv
148. nte G Cifone M G Alesse E Ianni G F Reale M and Angeletti P U 1983 Reduced mitogenic stimulation of human lymphocytes by extremely low frequency electromagnetic fields FEBS Lett 162 156 160 Contri G 1994 Il Pensiero di Natura Sic Sipiel Milano Cordo P Inglis J T Verschueren S Collins J J Merfeld D M Rosenblum S Buckley S and Moss F 1996 Noise in human muscle spindles Nature 383 769 Cossarizza A Monti D Bersani F Cantini M Cadossi R Sacchi A and Franceschi C 1989 Extremely low frequency pulsed electromagnetic fields increase cell proliferation in lymphocytes from young and aged subjects Blochem Biophys Res Commun 160 692 698 Cramer F 1993 Chaos and Order The Complex Structure of Living Systems VCH Verlagsgesellschaft Weinheim Crutchfield J P Farmer J D Packard N H and Shaw R S 1986 Chaos Scientific American 255 38 49 D Andrea P Zacchetti D Meldolesi J and Grohovaz F 1993 Mechanism of Ca2 i oscillations in rat chromaffin cells Complex Ca2 dependent regulation of a ranodine insensitive oscillator J Biol Chem 268 15213 15220 Dalgleish A G 1994 Cancer vaccines Eur J Cancer 30A 7 1029 1035 Darras J C de Vernejoul P and Albarede P 1992 Nuclear medicine and acupuncture a study on the migration of radioactive tracers after injection at acupoints Am J Acupunct 20 245 256 Davenas E Poitevin B an
149. nte ovvia che si rischia di darla per scontata lasciare l argomento sullo sfondo come una possibile giustificazione della nostra ignoranza o incapacit pratica di esperire fino in fondo le possibilit di affrontare situazioni difficili e a volta apparentemente senza soluzioni Dietro questa posizione che considera la complessit come qualcosa di ovvio c anche un equivoco si pensa che la complessit derivi solo dall aumento quantitativo di nozioni che si sono accumulate negli ultimi venti trent anni aumento tale che nessuno oggi si sognerebbe di poter dire di dominare tutto lo scibile in medicina forse neppure tutto lo scibile in una specialit Tuttavia come si vedr un comportamento complesso pu determinarsi anche dall interazione di poche componenti 24 Nella storia della medicina lo studio del corpo umano proceduto dal macroscopico al microscopico cominciando con il sezionarlo in diversi organi poi con lo sviluppo di nuovi strumenti procedendo dagli organi alle cellule ed infine dalle cellule alle molecole il paradigma della biologia molecolare oggi di gran lunga prevalente nel modo con cui si analizzano e si interpretano i fenomeni biologici ed anche le patologie L aumento delle conoscenze biomediche che si avuto negli ultimi due decenni grazie all approccio molecolare ha fatto crescere ulteriormente anche la consapevolezza dell estrema complessit dei sistemi viventi L uomo possiede circa 100
150. nto cessa i gradienti si dissipano l ordine decade l equilibrio morte Harold 1986 La vita implica necessariamente di andar contro all equilibrio convertire energia in organizzazione un continuo lavoro Variabili Grandezze fondamentali delle equazioni matematiche e dei sistemi biologici I sistemi non lineari descrivibili con equazioni matematiche comprendono due tipi di variabili le variabili dinamiche e le variabili statiche dette anche parametri Le prime mutano continuamente nel tempo o al ripetersi delle iterazioni Nel caso di un meccanismo sottoposto a movimento caotico potrebbero essere la posizione di una parte in moto e la sua velocit Le variabili statiche assumono valori fissi scelti per ogni equazione che non possono cambiare a seguito delle iterazioni o nel tempo Ad esempio in un meccanismo caotico le variabili statiche potrebbero essere la lunghezza di una componente oppure la velocit massima consentita per il motore Stato Il valore o i valori uno per ciascuna delle variabili del sistema ad un dato momento Entropia funzione di stato che misura la probabilit termodinamica di un sistema Il secondo principio della termodinamica afferma che ogni trasformazione spontanea accompagnata da produzione di entropia L entropia assume il valore massimo al raggiungimento dell equilibrio termodinamico al quale corrisponde il massimo disordine delle particelle che compongono il sistema Quando aumenta l
151. nuove frontiere dell immunologia della fisica e dell elettromagnetismo La maggior parte del testo dedicata alle basi teoriche e sperimentali di una medicina della complessit ma nell ultima parte l Autore si pone anche il problema di delineare le possibili ricadute della scienza biodinamica nella pratica medica sul piano metodologico Viene quindi indicato un approccio alla problematica della malattia anzi del malato perch ad esso che il medico rivolge la sua prima attenzione tale da valorizzare al massimo le acquisizioni della scienza moderna ma al tempo stesso aperto al contributo di altre tradizioni mediche che hanno alla base una concezione dinamica ed olistica dell essere vivente L Autore medico ematologo professore associato di Patologia Generale presso l Universit di Verona Ha conseguito il Master in Biotecnologia presso l Universit di Cranfield Inghilterra La sua attivit di ricerca scientifica ha riguardato principalmente i globuli bianchi e le piastrine occupandosi di nuove metodologie analitiche e in collaborazione con clinici e farmacologi delle modificazioni della funzionalit cellulare in corso di varie patologie o per il trattamento con farmaci autore di oltre 120 pubblicazioni la maggior parte delle quali su riviste internazionali Sposato ha tre figli Oltre che di medicina si interessa di filosofia della scienza ed un amante della montagna 104 105
152. o Esistono vari tipi di attrattori a l attrattore puntiforme in cui il sistema si situa in un solo stato e vi rimane ad esempio un peso lasciato cadere su una superficie dopo alcuni rimbalzi si ferma e cos rimane b l attrattore periodico descrive un sistema che passa attraverso cicli o sequenze ripetitive come un pendolo che oscilla in assenza di attriti La periodicit pu essere pi o meno complessa Per un oscillatore periodico la forma dell attrattore nello spazio delle fasi una curva chiusa detta ciclo limite c l attrattore strano o caotico rappresentato da una regione nello spazio che descrive traiettorie che variano ad ogni ciclo Tali traiettorie occupano uno spazio non infinito ma sono rappresentate da un insieme infinito di punti ovvero non si ripetono mai esattamente uguali Figura 5 Attrattore di Lorenz Le traiettorie sono il risultato della serie di punti situati nello spazio tridimensionale x y z ottenuti dall iterazione delle seguenti equazioni x 0 y 0 z 0 1 x n 1 x n a x n dt a y n dt y n 1 y n b x n dt y n dt z n x n dt z n 1 z n c z n dt x n y n dt Il primo attrattore strano descritto fu quello di Lorenz figura 5 che rappresenta un sistema dinamico consistente di tre equazioni differenziali non lineari Tale sistema disegna delle orbite divergenti che non si incontrano mai su uno stesso piano ma che mostrano traiettorie comunque
153. o cellulare e molecolare ad esempio la concentrazioni di ioni nel citoplasma la velocit di catalisi di un enzima ecc che sul piano dei sistemi che controllano l integrit e la qualit dell informazione biologicamente significativa ad esempio il sistema immunitario la neurobiologia ecc opportuno ribadire e chiarire il fatto che il concetto di omeostasi non deve essere confuso con equilibrio stazionario I vari sistemi biologici non sono mai in equilibrio piuttosto essi vanno soggetti a continue oscillazioni nell intensit dei fenomeni ad essi correlati in quanto sono mantenuti lontano dall equilibrio da un continuo flusso di energia Si pensi ad esempio alla fisiologia della cellula in cui si pu notare come la membrana plasmatica divide due ambienti intra ed extracellulare e quindi determina un grande disequilibrio di ioni soprattutto sodio potassio e calcio proprio grazie a tale disequilibrio ed a sue improvvise oscillazioni che la vita della cellula mantenuta e molte sue funzioni sono esplicate Come si gi detto in precedenza l organizzazione biologica genera ed usa strutture spazio temporali in cui non c omogeneit n fase statica ad alcun livello Lo stato stazionario steady state non uno stato ma un conglomerato di processi organizzati spazio temporalmente L organizzazione consiste nel trasferimento di energia informazione tra i processi in cui avvengono continue modificazio
154. o stato gi passato quindi il ciclo di trasformazioni riprende utilizzando solo pochi schemi in rapida sequenza Dalla figura 13 si vede che tutti gli schemi sono legati in una catena ramificata che finisce sempre in un attrattore in questo caso fatto dagli schemi 22 19 10 In effetti 1 cicli percorsi dalle reti booleane sono detti attrattori dinamici e ciascuna rete presto o dopo molti cicli di trasformazione finisce nel suo tipico attrattore A questo punto ci si potrebbe chiedere quanti attrattori sono presenti nella rete qui descritta Per rispondere a questa domanda basta provare a seguire la sequenza degli schemi partendo da tutte le possibili 32 combinazioni Mediante queste prove si verificato che gli attrattori della rete descritta in figura 12 sono solo quattro e precisamente quelli rappresentati dagli schemi 22 19 10 oppure 21 27 14 oppure 18 oppure 29 figura 14 Figura 14 Grafico dell evoluzione degli schemi della rete di cinque nodi v figura 12 in una serie di 50 iterazioni Il numero dello schema asse delle ordinate si riferisce alla classificazione dei 32 schemi possibili presentata in tabella 3 Shem noah 66 Il tracciato 14A riporta la traiettoria dell attrattore 22 19 10 che si raggiunge partendo dallo schema 1 tutte le componenti OFF Il tracciato 14B mostra che lo stesso avviene partendo anche dallo schema 32 tutte le componenti ON il medesimo attrattore rag
155. odinamica Si tratta quindi di un certo punto di vista sulla realt fisiologica e patologica che ha notevole importanza sia a livello di conoscenze di base sia per l impostazione di un ragionamento clinico diagnostico e terapeutico efficace La biodinamica lo studio delle dinamiche interne ed esterne dell essere vivente dell organismo visto come sistema integrato ed aperto Le sue basi teoriche e sperimentali poggiano sullo studio dei sistemi dinamici in modelli logico matematici sulle acquisizioni della fisiologia e della biochimica sulla biofisica e l elettromagnetismo sulla patologia generale e la biologia molecolare ma anche sui grandi filoni storici in cui la dinamica dell essere vivente stata posta alla base delle metodologie diagnostiche e terapeutiche 12 medicine orientali tradizioni fitoterapeutiche e omeopatiche Non si tratta quindi di una nuova disciplina nel senso che porta un diverso bagaglio di acquisizioni in singoli settori quanto piuttosto di una disciplina a ponte 0 come oggi si dice trasversale Per questo essa deve necessariamente rivelarsi utile a qualsiasi medico che voglia riscoprire ed approfondire le basi e le ragioni della sua difficile ma entusiasmante professione Questo modo di considerare la salute e la malattia non sostituisce la medicina clinica praticata in modo pi convenzionale e consolidato in quanto si rivolge ad una fase pre clinica o sub clinica
156. omprehensible physical fractal Science 259 335 339 Sotte L and Muccioli M 1992 Diagnosi e Terapia in Agopuntura e Medicina Cinese Tecniche Nuove Milano Sotte L Pippa C De Giacomo E and Schiantarelli C 1997 Trattato di Massaggio Fisiochinesiterapia e Ginnastiche Mediche Cinesi UTET Torino Sotte L 1993 Medicina Cinese Come Perch Dove Suppl a Riv Ital Medicina Cinese 98 Sotte L 1994a Ricette Naturali Cinesi Suppl a Riv Ital Medicina Tradizionale Cinese Sotte L 1994b Massaggio Pediatrico Cinese Edizioni Red Como Sotte L 1994c Il Massaggio Cinese Fondamenti Manipolazioni Terapie Ed Mediterranee Roma Staebler F E Wheeler J Young J and Blackwell R 1994 Why research into Traditional Chinese acupuncture has proved difficult Strategies of the Council for Acupuncture U K to overcome the problem Complem Ther Med 2 86 92 Stebbing A R D 1982 Hormesis the stimulation of growth by low levels of inhibitors The Science of Total Environment 22 213 234 Stein W and Varela F J editors 1993 Thinking About Biology Addison Wesley Reading MA Steinberg D Parthasarathy S Carew T E Khoo J K and Witzum J L 1989 Beyond cholesterol Modifications of low density lipoprotein that increase its atherogenity New Engl J Med 320 915 924 Strauss B S and Stetson C A 1960 Studies on the effect of certain macromolecular substances on the respira
157. onente che immediatamente segue in ordine alfabetico mentre esercita un effetto inibitore inattiva la componente che segue successivamente Ciascuna componente riceve quindi dalle altre componenti della rete due inputs uno attivante e uno bloccante e viene di conseguenza regolata in modo che nel ciclo iterazione successivo il suo stato dipende dallo stato delle due componenti regolatrici nel ciclo precedente Inoltre si previsto che in caso di parit se entrambe le componenti regolatrici si trovano nello steso stato di attivit la scelta per il ciclo successivo esercitata da un influenza di un terzo nodo esterno al sistema In tal modo il sistema a cinque nodi concepito anche come un sistema aperto nel senso che risente di influssi esterni di senso positivo o negativo Trattandosi di un sistema a cinque nodi con due possibilit di scelta ciascuno esso pu configurarsi in 32 diverse combinazioni o schemi o patterns secondo la terminologia anglosassone che sono elencate in tabella 3 La rete dinamica infatti il gioco delle componenti tale per cui essa cambia continuamente in successive iterazioni scegliendo una delle 32 possibili combinazioni in base alle regole stabilite Si pu osservare quindi utilizzando il programma informatico una serie di trasformazioni partendo da schemi iniziali scelti a volont La figura 13 mostra alcune di tali sequenze partendo dagli schemi n 5 6 1 26 Si vede
158. ons of fundamental research in homoeopathy Berlin J Res Hom 1 34 45 Boobis A R Fawthrop D J and Davies D S 1992 Mechanisms of cell injury In Oxford Textbook of Pathology Vol I J 0 D McGee et al eds Oxford University Press Oxford 181 193 Boyd L J 1936 A Study of the Simile in Medicine Boericke and Tafel Philadelphia Brain P and Cousens R 1989 An equation to describe dose responses where there is stimulation of growth at low doses Weed Res 29 93 96 Braunwald E 1991 Cellular and molecular biology of cardiovascular disease In Harrison s Principles of Internal Medicine McGraw Hill N York 835 841 84 Breithaupt H 1989 Biological rhytms and communication In Electromagnetic Bio Information F A Popp et al eds Urban amp Schwarzenberg M nchen 18 41 Briheim G Stendahl O Coble B I and Dahlgren C 1988 Exudate polymorphonuclear leukocytes isolated from skin chambers are primed for enhanced response to subsequent stimulation with the chemoattractant fMet Leu Phe and C3 opsonized yeast particles Inflammation 12 141 152 Brodde O E and Michel M C 1989 Disease states can modify both receptor number and signal transduction pathways Trends Pharmacol Sci 10 383 384 Brugemann H ed 1993 Bioresonance and Multiresonance Therapy BRT Vol 1 Haug International Brussels Bullock T H 1977 Electromagnetic sensing in fish Neurosci Res Program Bull 1
159. ordinati nascondono delle regolarit avvengono secondo delle regole di comportamento che in parte sono definibili almeno in termini di probabilit un temporale scoppia molto pi probabilmente di estate che di inverno le onde del mare e le onde della sabbia del deserto hanno alcune regolarit le forme delle nuvole delle coste delle montagne presentano ripetizioni di forme secondo il determinarsi di condizioni fisiche adeguate Le perturbazioni dell economia sono s imprevedibili ma alcune regole del mercato sono ben note e si applicano sempre Ordine e disordine Nel campo della materia un esempio di strutture molto ordinate sono i cristalli una o poche specie molecolari immobilizzate da regole fisse di interazione che lasciano poca libert di scelta nel disporsi delle configurazioni Tra i sistemi pi disordinati si possono citare i gas ad alta temperatura miliardi di particelle molecolari in rapido movimento ciascuna molecola va 23 Caos definibile come forma di evoluzione temporale di un sistema in cui la differenza tra due stati che sono inizialmente simili cresce esponenzialmente col tempo questa propriet viene detta forte dipendenza dalle condizioni iniziali Firth 1991 Ruelle 1992 Vulpiani 1994 Un altra efficace definizione pseudorandom noise lett rumore apparentemente casuale Elbert et al 1994 Questo tipo di comportamento fu sospettato da H Poincar attorno al 1900 ma non st
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161. pare il caos figura 8D poi di nuovo si potr trovare qualche valore di k che genera l ordine periodico e cos via non mostrato Si pu dire quindi che nel caos generato da questa funzione in presenza di specifiche condizioni possono presentarsi isole di ordine Le bande ricorsive di ordine disordine hanno un tipico andamento non lineare discontinuo che non facile mettere in relazione quantitativa con l aumento di k Questo schema tipico dei frattali termine con cui si definiscono quelle figure geometriche o quegli oggetti dotati di dimensione frazionaria fractus frammentato e di autosomiglianza Biforcazioni e frattali Come si visto nel capitolo precedente i frattali sono le forme del caos deterministico in natura ma se ne pu trovare anche rappresentazioni matematiche e geometriche Tali forme sono evidenziate molto bene da grafici bi o tridimensionali Ad esempio la figura 9 riporta tutte le possibili soluzioni dell equazione al crescere di k figura 9 Figura 9 Diagramma di biforcazione che mostra la transizione al caos dei possibili valori di A calcolati con la funzione An 1 An An k Amax An al crescere del parametro k e lasciando fisso il valore di Ajax Grafico tracciato con il software Fractint Valore di A Biforcazioni Valore di k Questo grafico detto diagramma di biforcazione in quanto vi appaiono biforcazioni ripetute partendo da una zona dove vi un unica soluzione
162. provetta hanno una cinetica che tende a fermarsi con l esaurimento del substrato La velocit di attivit enzimatiche oscilla quando due enzimi competono per lo stesso substrato e piccoli cambiamenti delle concentrazioni dei reagenti possono portare a cambiamenti nella frequenza o nell ampiezza delle oscillazioni introducendo comportamenti caotici in schemi precedentemente armonici o viceversa Cramer 1993 ben noto che all interno delle cellule molte molecole con funzioni regolatrici variano secondo oscillazioni pi o meno veloci e ritmiche Sono state misurate oscillazioni nella concentrazione dei nucleotidi ciclici Meyer 1991 e dell inositolo fosfato Berridge and Irvine 1989 del potenziale di membrana Pandiella et al 1989 Maltsev 1990 Ammala et al 1991 nel metabolismo ossidativo dei leucociti Wymann et al 1989 nella polimerizzazione dell actina Omann et al 1989 Bellavite et al 1997a stato sostenuto che uno dei pi importanti sistemi di segnalazione intracellulare l aumento dello ione calcio libero attua la sua funzione per mezzo di pulsazioni o meglio oscillazioni di concentrazione o onde spazio temporali Berridge and Galione 1988 Cheek 1991 Misurazioni effettuate su singole cellule hanno rivelato che molti ormoni innescano una serie di onde nella concentrazione degli ioni calcio ad intervalli di qualche secondo e che esse mostrano un aumento di frequenza all aumentare della
163. questo tipo pu essere modificato ed orientato da minime e brevi manipolazioni di una variabile purch esse siano effettuate in modo preciso ed al momento giusto La variet non disordine Un altra serie interessante di considerazioni viene offerta dall analisi dell effetto della modifica di uno o pi nodi della rete consistente nel ritardo di risposta in altre parole in un rallentamento della sua velocit di reazione La figura 17 mostra alcuni tracciati derivanti da simulazioni effettuate con lo stesso sistema a cinque nodi dove per alcuni nodi sono stati appositamente ritardati nelle loro risposte secondo quanto indicato nella stessa figura Il tracciato 17A mostra che un piccolo ritardo nel nodo E perturba notevolmente l originario andamento attrattore 22 19 10 vedi figura 14B cambiandolo cosicch si instaura un altro attrattore di periodo 4 22 20 17 26 Il tracciato 17B mostra che inserendo anche un ritardo di tre iterazioni nel nodo C si ha un ulteriore complicarsi della situazione a questo punto l attrattore dopo sei iterazioni di incertezza si stabilizza secondo la sequenza ripetitiva 18 18 22 20 17 26 Cercando di complicare ancora di pi la situazione del sistema stesso introducendo svariati e diversi ritardi di risposta tracciato 17C si osserva che un andamento ripetitivo attrattore 18 26 22 20 21 20 17 26 raggiunto molto pi tardi dopo ben 18 tentativi diversi ma viene in ogni c
164. r Biol 3 558 559 Federspil G and Scandellari C 1991 L evoluzione storica della metodologia in medicina Feder Medica 44 481 490 Fesenko E E and Gluvstein A Y 1995 Changes in the state of water induced by radiofrequency electromagnetic fields FEBS Lett 367 53 55 Fesenko E E Geletyuk V I Kazachenko V N and Chemeris N K 1995 Preliminary microwave irradiation 88 of water solutions changes their channel modifying activity FEBS Lett 366 49 52 Firth W J 1991 Chaos predicting the unpredictable Br Med J 303 1565 1568 Fisher P and Ward A 1994 Complementary medicine in Europe Br Med J 309 107 111 Fishman R H B 1994 Antioxidants and phytotherapy Lancet 344 1356 Fougeray S Moubry K Vallot N and Bastide M 1993 Effect of high dilutions of epidermal growth factor EGF on in vitro proliferation of keratinocyte and fibroblast cell lines Br Hom J 82 124 125 Fox A D 1991 Milk intolerance and Vegatest diagnosis Biol Ther 9 127 130 Fox A D 1993 General practice management of gastrointestinal problems assisted by Vegatest techniques Br Hom J 82 87 91 Fragnay P 1979 Vous ne Pouvez Plus Ignorer l Iridologie Ed Camugli Lyon Franceschi S Favero A La Vecchia C Negri E Dal Maso L Salvini S Decarli A and Giacosa A 1995 Influence of food groups and food diversity on breast cancer risk in Italy Int J Cancer 63 785 789 Frances
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167. rdezza La metafora nasce dal verde vegetale come simbolo e segno del fiorire e dell esprimersi della vita Quando la viriditas diminuisce ecco che le creature diventano deboli fino a ripiegarsi su se stesse ed ammalarsi Nell ambito di una visione olistica tipica del periodo medioevale Ildegarda rivalut la musica e la danza come aiuto al recupero dell armonia dello spirito e del corpo Ella usava anche pietre e cristalli nelle sue terapie lo smeraldo rappresenta nel mondo minerale il concetto di forza vitale perch come se avesse assorbito il verde della natura la sua viriditas Le concezioni vitalistiche rimasero in auge fino al diciannovesimo secolo Una posizione di primo piano occupata indubbiamente da C F S Hahnemann 1755 1843 Nella sua principale opera Organon si legge Nella condizione di salute dell uomo la spirituale Forza vitale autocrazia la dynamis che anima il corpo materiale organismo scorre senza ostacoli e mantiene tutte le parti in ammirevole ed attiva armonia sia per quanto riguarda le sensazioni che le funzioni Hahnemann Organon of Medicine ed 1994 par 9 Il ragionamento procede con l affermazione che la perturbazione di questo principio dinamico interno responsabile della comparsa delle malattie come viceversa Ja restitutio ad integrum del principio vitale presuppone necessariamente il ritorno alla salute di tutto l organismo par 12 Sulle concezioni med
168. re vivente Ciclo mitotico il processo della divisione replicativa della cellula per cui da una cellula madre derivano due cellule figlie uguali 51 Il feed back Nella figura 6 viene rappresentato lo schema degli elementi fondamentali e delle comunicazioni esistenti in un semplice circuito omeodinamico Qui di seguito si analizzer minuziosamente questo modello che la base delle leggi che regolano la fisiopatologia e che costituisce il nucleo fondamentale anche di modelli pi elaborati che saranno presentati successivamente Il modello rappresentato fondamentalmente da un sistema a feed back esiste una certa variabile in questo caso si considera la variabile A A che pu modificarsi in modo reversibile ad esempio aumentando nel passaggio da A ad A e viceversa diminuendo da A ad A grazie all esistenza di meccanismi che spingono la reazione o la trasformazione nelle due direzioni nel caso considerato A A ed A A Chiamiamo tali meccanismi sistemi effettori essendo essi capaci di effettuare la trasformazione o la modificazione della variabile considerata Lo stato livello concentrazione attivit numero a seconda del parametro considerato di A ed A dipendono dal relativo disequilibrio dell attivit dei due sistemi effettori opposti Nella figura 6 i parametri di controllo delle attivit dei sistemi effettori A gt A ed A gt A sono denominate rispettivamente k e k Figura 6 Sch
169. rispetto alla persona portatrice di problemi di adattamento e nel malato gi affetto da precise patologie si interessa dei disordini funzionali regolabili e spesso reversibili che sono sempre presenti anche nelle malattie espresse in modo definito Si potrebbe sostenere che la biodinamica occupa nella medicina l ampio spazio esistente tra la prevenzione igiene e la clinica moderna altamente tecnologizzata che si pratica nel nostro sistema sanitario Traccia dell opera Il testo diviso in tre parti la prima fornisce un approfondito quadro dei temi riguardanti la nuova scienza della biodinamica mettendo a fuoco innanzi tutto i concetti di omeostasi e omeodinamica su cui si basa tutto il ragionamento successivo L omeostasi vista non come equilibrio stazionario bens come disequilibrio controllato ha le sue leggi tra cui indispensabile collocare anche quelle che regolano i fenomeni caotici Ordine e disordine sono due facce della stessa regola fondamentale degli esseri viventi la retroazione o meglio l autorganizzazione delle reti multiple ed incrociate Addentrandoci nello studio di questi meccanismi si user anche il linguaggio della logica della matematica e della geometria ma con un livello di approfondimento non specialistico servendoci di questi strumenti quel tanto che basta per illustrare in modo chiaro ed analogico le leggi della dinamica del vivente Ci che scritto in linguaggio matematico per s
170. rzuchowska D 1992 Stress induced photon emission from perturbed organisms Experientia 48 1041 1058 Smith C W Choy R and Monro J A 1985 Water friend or foe Lab Pract 34 29 34 Smith C W 1988 Electromagnetic effects in humans In Biological Coherence and Response to External Stimuli H Frohlich ed Springer Verlag Berlin Heidelberg 205 232 Smith C W 1989 Coherent electromagnetic fields and bio communication In Electromagnetic Bio Information F A Popp et al eds Urban and Swarzenberg Miinchen 1 17 Smith C W 1994a Biological effects of weak electromagnetic fields In Bioelectrodynamics and Biocommunication M W Ho et al eds World Scientific Singapore 81 107 Smith C W 1994b Electromagnetic and magnetic vector potential bio information and water In Ultra High Dilution P C Endler and J Schulte eds Kluwer Acad Publ Dordrecht 187 201 Smith J A 1994c Neutrophils host defense and inflammation a double edged sword J Leukocyte Biol 56 672 686 Solomon G F Levine S and Kraft J K 1968 Early experience and autoimmunity Nature 220 821 822 Solomon G F 1997 Stress hormones immunity the complexity of interwined systems and the simplicity of humanism J Intensive Care Med 12 219 222 Sommaruga P 1992 Modelli frattali di oggetti naturali Le Scienze 282 36 44 Sommerer J C and Ott E 1993 Particles floating on a moving fluid a dynamically c
171. s 37 IL CAOS COME FENOMENO FISIOLOGICO 0 39 Ordine e disordine iciil i Lang a Lili soi ian EEE bili ala 40 Artratori lt reni i iii i i a 43 Prali la core ei ie ian e er REAS le ri EEE EER E E 45 Dinamiche cerebraliemenialii di ALI ene dake es esas 47 3 MODELLI OMEODINAMICI E RETT oosssrcrrrsrsreresssecenesecesessescenssescenesscesensescenensssecenesceneoo 51 ANALISI DELLA RETROAZIONE girini LEALI aa 51 Il feed back 3 seesster 8 seis erases dl eve hidden ent wees Mie heeded dase wade Aen aes 52 Una formula che simula le oscillazioni omeodinamiche iii 53 E effetto farfall sita i eater Neat della ia asi 57 Biforcazioni e fratt li vx iipuneni a gal on Lana leale ali Lana 59 RETIDETIPO BOOLEANO 3 ce Acea alia 62 Un modello aicinque nodi renses lie caio aa iaia 63 Dinamica delle perturbazioni iii 67 Lavariet non disordime ai e anali A a rei 70 RETICON VARIABILI CONTINUE mentione E a A A N E E R 74 Oscillazioni coerenti siae allen extant alare baia 75 Una rete non lineaire riiin ian 76 Un vantaggio della non linearita sc is ccveces ceases deinsieass apiece oo a odiare 80 Bisogna mettersi in cammino di buon animo liberarsi della cieca tecnologia realizzare nella loro complessit e ricchezza tutte le nostre potenzialit Alexis Carrel Nobel per la Medicina 1912 In L Uomo Questo Sconosciuto Pre
172. scienza della medicina e della cultura Il libro rivolto agli appassionati di medicina integrata oggi sempre pi numerosi e soprattutto ai giovani medici ed agli studenti di medicina Spero che qui si possa attingere ad un bagaglio di strumenti concettuali e metodologici adeguato per affrontare le grandi sfide della complessit del vivente e delle sue patologie Siamo in un periodo in cui la straordinaria comprensione scientifica dei meccanismi fisiopatologici ci fa avvertire ancora pi acutamente la difficolt di applicare tali conoscenze in modo adeguato alla prevenzione diagnosi e cura delle malattie con cui ci confrontiamo ogni giorno Ed in questa discrepanza tra teoria e pratica si rivela il limite della medicina di fronte a molte comuni patologie Questo libro vuole aiutare a conoscere meglio tale limite per cercare di superarlo Ringraziamenti Sono molto grato a tutti i collaboratori che mi hanno aiutato nel lavoro di ricerca e nella preparazione di questo testo Tra gli allievi e i colleghi del gruppo di ricerca veronese hanno fornito rilevanti contributi Giuseppe Andrioli Salvatore Chirumbolo Giuseppe Lippi Sabrina Lussignoli Claudio Mansoldo Giovanni Scolaro Marialucia Semizzi Andrea Signorini Francesco Vella Un sostegno fondamentale a tutto il nostro lavoro stato offerto da Mario Zatti che ringrazio sentitamente 1 Lil 16 2 93 Tra i colleghi di altri gruppi che hanno contribuito con idee consigli e materi
173. sentazione Questo libro riporta studi e ricerche compiuti negli ultimi dieci anni da me e dal mio gruppo inseriti in un quadro generale che tratta molti temi di attualit nella ricerca biologica e medica Mentre all inizio i diversi filoni dei miei studi si sviluppavano in modo separato si sono poi messi in evidenza molti collegamenti inaspettati ed interessanti Ho deciso quindi di raccogliere il materiale scientifico e le varie idee secondo un filo conduttore unico che mi parso opportuno chiamare con un nome che si riferisce alla scienza della biodinamica vale a dire lo studio delle dinamiche della vita e delle sue manifestazioni patologiche La biodinamica si occupa di quei complessi ed ancora per buona parte misteriosi processi di continua trasformazione dell essere vivente visto come sistema individuale ed allo stesso tempo connesso col suo ambiente Questi processi garantiscono il potere di guarigione e di riparazione dell organismo ma essi stessi quando non ben funzionanti possono divenire importanti meccanismi di danno e di patologia La comprensione e la guida dei sistemi di guarigione forse la massima aspirazione della medicina ecco perch la biodinamica non solo una scienza teorica ma inevitabilmente tende ad influire sui metodi di osservazione di ragionamento clinico e di terapia secondo una prospettiva che chiameremo medicina integrata per la vastit dei suoi orizzonti scientifici e antropologici ch
174. sformation Immunol Today 11 244 249 Laplantine F 1988 Antropologia della Malattia Sansoni Firenze Lapp C Wurmser L and Ney J 1955 Mobilization de l arsenic fix chez le cobaye sous l influence des doses infinitesimales d arseniate Therapie 10 625 638 Lazarus R S 1963 Psicologia della Personalit Martello Editore Milano Lechi C Andrioli G Gaino S Tommasoli R Zuliani V Ortolani R Degan M Benoni G Bellavite P and Lechi A 1996 The antiplatelet effects of a new nitroderivative of acetylsalicylic acid An in vitro study of inhibition on the early phase of platelet activation and on TXA production Thromb Haemost 76 791 798 Lednyiczky G and Nieberl J 1997 Biological resonance and the state of the organism Functional electrodynamic testing In Potentiating Health and the Crisis of the Immune System Mizrahi et al ed Plenum Press New York 223 242 Lednyiczky G Zhalko Tytarenko O and Topping S 1997 A new diagnostic theory and its application Townsend Letter 162 74 78 Lehmann D Karussis D Misrachi Koll R Shezen E Ovadia H and Abramsky O 1994 Oral administration of the oxidant scavenger N acetyl L cysteine inhibits acute experimental autoimmune encephalomyelitis J Neuroimmunol 50 35 42 Lencioni R 1994 Compendio di Elettroagopuntura Secondo Voll 2 Volumi Guna Editore Milano Leonhardt H 1982 Fondamenti dell Elettroagopuntura s
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176. stema perturbato solo dal rumore risponde con transizioni di stato complicate come il segnale d ingresso evidentemente senza alcuna periodicit Quando esso perturbato solo dal segnale periodico debole le sue oscillazioni sono uguali come frequenza ed ampiezza a quelle del segnale perturbatore Tuttavia allorch il segnale periodico debole aggiunto al rumore l oscillazione periodica molto amplificata e quindi l uscita del sistema emette un segnale con una componente di frequenza uguale al segnale periodico ma molto pi forte del segnale stesso Negli ultimi anni una serie di esperimenti ha mostrato che questo fenomeno si riscontra in sistemi che vanno dai laser ai superconduttori ai neuroni ed ai circuiti elettronici ai pesci nuotanti in acque turbolente Normalmente ogni sistema che riceve un segnale lo percepisce solo oltre una certa soglia di intensit o di concentrazione La presenza di un disturbo di fondo inteso come oscillazioni casuali dello stesso segnale fa s che esisteranno con maggiore probabilit dei momenti in cui il segnale vero sovrapponendosi al rumore stesso supera la soglia di sensibilit Chiaramente se il rumore stesso supera determinati limiti la percezione del segnale sparisce completamente Fenomeni oscillanti Nei sistemi biologici esiste un ampia serie di fenomeni oscillatori con periodi varianti da pochi millisecondi oscillazioni enzimatiche attivit neuronale a secondi resp
177. sti come un attivit corticale caotica nello spazio e nel tempo soggetta per ad un controllo che ne aumenta la coerenza per collegamenti provenienti dal talamo od altre aree ad esempio la corteccia visiva riceve informazioni dalle vie ottiche Si tratta quindi di un sistema incredibilmente complesso nel quale l approccio microscopico attraverso lo studio delle propriet di singoli neuroni non permette di comprendere i fenomeni della percezione se non accompagnato da osservazioni sull attivit globale e cooperativa dipendente dal simultaneo coinvolgimento di milioni di unit E qui risultato evidente il comportamento tipicamente caotico vale a dire la tendenza di vasti insiemi di neuroni a transizioni improvvise e simultanee da un certo grado di attivit complessa ad un altro in risposta a stimoli anche molto piccoli La rappresentazione nello spazio delle fasi di elettroencefalogrammi generati da modelli computerizzati che riflettono l attivit complessiva del sistema olfattivo a riposo o durante percezioni rivela che in entrambi i casi l attivit cerebrale caotica con una transizione ad immagini pi ordinate pi approssimate a moti periodici durante la percezione L attivit caotica dei neuroni cerebrali sembra derivare dalla mutua eccitazione di due o pi aree in assenza di una comune frequenza di oscillazione Ne risulta una notevole sensibilit ed instabilit del sistema e la capacit di creare nuovi
178. sto sviluppo del progetto originale non incondizionato e non si svolge senza problemi interni o esterni perch le strutture e le funzioni degli organismi viventi sono flessibili plastiche e si possono adattare all ambiente La chiave di una vita sana sta nel giusto bilancio tra conservazione della struttura ed adattamento Nei sistemi complessi ed in primis in quelli biologici l ordine ed il disordine convivono 31 e collaborano al buon funzionamento del sistema stesso in estrema sintesi si potrebbe affermare che mentre l ordine garantisce costanza dei parametri ed interscambio significativo di informazioni il disordine garantisce l accesso alla novit ed alla diversificazione Le caratteristiche peculiari di tale globalit di interazioni possono essere colte in modo particolarmente evidente riflettendo sulla complessit dell omeodinamica biologica 32 2 I SISTEMI DINAMICI I sistemi che controllano le variabili fisiologiche peso altezza pressione del sangue concentrazione dei metaboliti bioritmi ecc sono tipicamente dei sistemi dinamici e la loro peculiare capacit quella di adattarsi continuamente alle mutate condizioni interne ed esterne all organismo e nello stesso momento consentire una relativa stabilit delle funzioni Tale dinamicit viene anche detta omeostasi definibile come la capacit di mantenere le variabili fisiologiche entro determinati limiti in modo che i vari para
179. te nell aggiunta algebrica alla variabile A di un valore determinato dalla stessa variabile A ad un certo istante moltiplicata per un parametro k e per un valore che stabilito da un limite massimo A may La stessa funzione iterativa sintetizzabile in un semplice algoritmo An 1 An An k Amax An dove An il valore di A nel ciclo successivo n 1 che pu essere calcolato in base a quello risultante dal ciclo precedente Ay sommato della crescita dovuta al ciclo stesso che uguale ad An moltiplicato per un parametro di crescita k e per un fattore dato dalla differenza tra il massimo consentito A max ed Ap Una funzione simile a questa fu descritta per la prima volta nel 1845 dal matematico Verhulst per analizzare l andamento delle popolazioni Qui la utilizziamo per descrivere l evoluzione nel tempo del valore di A che potrebbe essere una qualsiasi variabile fisiologica reale o immaginaria Ci che conta in questa sede non assegnare un preciso significato biologico o fisiologico ad A ma vedere come possono essere calcolate le sue variazioni in successivi cicli iterativi fissando un valore iniziale e un valore massimo consentito A tale scopo si effettuer una dettagliata serie di simulazioni al calcolatore posti diversi valori di A e di k Anche se apparentemente arida in quanto necessariamente descritta con linguaggio matematico l analisi del comportamento di questa funzione si dimostra molto istru
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182. trattore all altro possa essere un fenomeno discontinuo e marcato dall irreversibilit il suo stato reale in un certo istante dipende anche dalla storia precedente Il concetto di attrattore comincia ad avere notevoli applicazioni in fisiologia ed in farmacologia ed in particolare per quanto riguarda la farmacodinamica van Rossum and de Bie 1991 Nella teoria farmacocinetica classica la situazione semplice perch l attrattore un singolo punto ed informazioni adeguate possono essere ottenute misurando una singola variabile come la concentrazione del farmaco o di un suo metabolita nel sangue Nel campo della farmacodinamica che esamina anche gli effetti dei farmaci la situazione pi com plessa e l attrattore pu essere di tipo caotico o strano L effetto indotto da un farmaco non una singola entit un singolo meccanismo modificato ma un cambiamento di diverse variabili simultaneamente ciascuna delle quali interrelata con le altre in modo non lineare Ci implica che una dose di farmaco su un sistema complesso come ad esempio il sistema cardiovascolare o nervoso pu indurre cambiamenti imprevedibili La stessa dose di farmaco pu produrre diversi effetti in diverse occasioni a causa della grande sensibilit alle condizioni iniziali vero che la variabilit pu essere superata dalla media statistica di molte osservazioni ma gli autori sopra citati sostengono che se il sistema caotico cosa che differisc
183. tri possono essere molteplici una reazione chimica pu comportarsi in modo diverso velocit costante oscillazioni periodiche oscillazioni caotiche secondo molti parametri tra cui la temperatura la concentrazione del substrato il pH la presenza di fattori di regolazione ecc Se si volesse descrivere le variazioni nel tempo di un sistema con n parametri regolatori si dovrebbe rappresentarlo nello spazio delle fasi con un numero n di assi corrispondenti a ciascun parametro In tale spazio un punto riflette una combinazione particolare dei valori di tutti i parametri in una determinata condizione di funzionamento della reazione La sequenza dei punti nel tempo descrive la traiettoria dell attrattore relativo a tale reazione Da quanto detto deriva un importante concetto il riconoscimento dell autosomiglianza in altre parole dello schema frattale suggerisce l esistenza di una legge deterministica soggiacente anche a oggetti o fenomeni apparentemente disordinati La somiglianza di forma al variare di scala rappresenta in qualche modo la riproduzione del tutto in un suo frammento Tale evidenza costituisce un fondamentale criterio per distinguere il caso fenomeno stocastico o random dal caos dove una legge c anche se nascosta e non 61 di facile individuazione Perch l apparente disordine sia caos e non caso bisogna che il tutto e il frammento rispondano alle stesse regole fondamentali in questo
184. trollano Si anche detto che una rete come quella qui descritta ha un valore di k abbastanza ristretto entro cui le oscillazioni si mantengono di ampiezza pressoch costante nel tempo Infatti come si vede dai primi tre tracciati in alto della figura 23 se si riduce il valore di k da 0 53 a 0 52 o a 0 50 si assiste ad un andamento tale per cui le oscillazioni progressivamente si smorzano fino a scomparire Ci si verifica perch ad ogni ciclo successivo ogni singolo nodo ricevendo meno stimoli dagli altri ridurr le proprie escursioni sia in positivo sia in negativo Tuttavia i tre grafici in basso nella figura 23 dimostrano che questo problema di instabilit non si presenta se nella rete inserito il fattore di controllo Amax Atn che produce l andamento caotico A questo punto nonostante si riduca il fattore k la rete continua a funzionare Prove successive non illustrate hanno mostrato che anche in presenza del caos la funzione si estingue se il valore di k molto pi basso ad esempio con k 0 4 ma in ogni caso le prove dimostrano che l andamento della rete caotica molto pi duraturo nel tempo anche in presenza di una significativa riduzione del parametro di controllo Volendo speculare sul significato biologico di quest ultima propriet della rete dinamica non lineare si potrebbe con molte ragioni sostenere che un simile sistema ha un grande vantaggio su quello perfettamente regolare Infatti mentre
185. ttiva e molto interessante anche per capire il funzionamento dei sistemi omeodinamici Per questo l analisi dei tracciati sar qui svolta passo per passo con una certa metodicit Essa consentir di precisare i concetti di oscillazione biforcazione caos attrattore e frattale dal punto di vista matematico in modo che sia poi pi agevole trarre delle analogie con fenomeni fisiopatologici vero che questo tipo di formule matematiche non trovano ancora molte applicazioni pratiche dirette nella medicina ma in ogni caso non riteniamo che la fatica di affrontare con un po di pazienza questo tipo di analisi sia mal impiegata Questi concetti cominciano a far parte in modo sempre pi ampio e capillare della cultura odierna e di varie discipline scientifiche anche perch un grosso impulso a questo settore dato dalla diffusione degli strumenti informatici La crescita o il calo additiva di ogni ciclo dell iterazione che andiamo a considerare 54 dipendente dall andamento precedente e limitata dal fatto che c un massimo raggiungibile infatti con l aumento di An aumenta il numero da sottrarre al massimo raggiungibile e quindi si riduce il fattore di moltiplicazione Amax An Di conseguenza intuitivo che An tenda a crescere all inizio ma poi l aumento dovuto ad ogni iterazione sempre minore fino a fermarsi plateau La funzione quindi descrive un feed back matematico abbastanza semplice Ovviamente quello
186. ua natura molto credibile ed attendibile in un campo dove la complessit il tema dominante non di poca importanza disporre di punti fermi su cui appoggiarsi per proseguire l indagine L omeostasi fisiologica non solo basata sull interazione di componenti chimiche nozione pi consolidata dopo il grande sviluppo della medicina in senso molecolare bens partecipa di fini regolazioni che seguono meccanismi fisici in questo campo ci si soffermer pi in particolare sull elettromagnetismo e sulle nuove vedute a proposito della biofisica dell acqua La seconda parte dedicata all approfondimento delle dinamiche delle malattie senza scendere in descrizioni anatomopatologiche o cliniche ma attenendosi ad una prospettiva pi generale cercando di scoprire le leggi del disordine Ecco perch si torner a parlare di caos effetti inversi non linearit Una particolare attenzione sar riservata all infiammazione processo fisiopatologico che la chiave di volta dei sistemi di difesa e di riparazione endogeni ma che se mal funzionante o mal regolata per interventi farmacologici 4 Il termine pi usato per descrivere gli equilibri biologici e fisiologici quello di omeostasi ma in questo testo si preferito utilizzare prevalentemente quello di omeodinamica per sottolineare il fatto che tali equilibri non sono mai fissi e stabili bens in continuo mutamento I due termini sono comunque sinonimi 1
187. uesto contesto di simulazioni matematiche Il valore di k si posto k 0 53 valore stabilito empiricamente con prove preliminari in quanto esso consente alla rete di funzionare in modo sufficientemente costante nel tempo valori di k maggiori e minori di 0 53 per questa rete rendono l andamento instabile nel senso che i valori di tutte le cinque variabili tendono a ridursi a zero o tendono ad aumentare all infinito rispettivamente Una volta fissati detti valori si avvia l esecuzione del programma che calcola i cambiamenti nel tempo dei diversi nodi Oscillazioni coerenti Nella figura 19 si riportano i tracciati nel tempo di tutte e cinque le variabili separatamente nei diversi quadri per non causare sovrapposizioni confondenti Si vede chiaramente che alla partenza A 100 B 50 C 0 D 50 E 100 e che rapidamente A diminuisce B D ed E salgono C diminuisce per poi rapidamente invertire la risposta ed assumere un andamento oscillante sebbene alquanto irregolare Andando avanti nel tempo vale a dire continuando ad eseguire il programma con successive iterazioni il gioco delle attivazioni ed inibizioni incrociate produce cambiamenti oscillanti che gradualmente si sincronizzano in modo perfetto e smorzano le instabilit osservate all inizio Da una situazione disordinata si passa ad una pi ordinata ed armonica grazie al comportamento coerente di tutte le componenti della rete che si influenzano reciprocamente La rete si comporta in
188. uesto tipo specialmente se eseguite a colori appaiono anche particolarmente belle presentando un insieme attraente di variet e di regolarit Anche l attrattore di Lorenz figura 5 ha una tipica struttura a frattale le linee delle traiettorie che esso disegna formano delle bande finemente ed irregolarmente spaziate secondo uno schema a frattale che si osserva su qualunque scala di ingrandimento e di definizione Per osservare un maggior numero di bande sufficiente aumentare il numero delle iterazioni Molti oggetti naturali apparentemente disordinati godono di queste propriet per cui i frattali sono strumenti utili per descrivere una gran variet di fenomeni fisici e di forme naturali nel mondo inanimato sono frattali i fulmini il delta dei fiumi molti tipi di aggregati cristallini inclusi i fiocchi di neve le configurazioni di fluidi non miscibili gli strati sedimentari che costituiscono montagne quali le Dolomiti in biologia gli esempi di frattali si moltiplicano e comprendono le strutture ramificate dei vasi sanguigni il sistema di Purkinje che conduce i segnali elettrici nel cuore dell albero respiratorio le radici i rami e le foglie degli alberi molti fiori gli ammoniti le ramificazioni dei mixomiceti le arborizzazioni dendritiche dei neuroni gli aggregati molecolari non cristallini come il glicogeno le pieghe ed i villi della mucosa intestinale Sander 1986 Goldberger et al 1990 Sommaruga 1992 Sommer
189. ultiple doses of agonists and inhibitors In Ultra Low Doses C Doutremepuich ed Taylor and Francis Ltd London 93 117 Bellavite P Chirumbolo S Mansoldo C Gandini G and Dri P 1992 A simultaneous assay for oxidative metabolism and adhesion of human neutrophils Evidence for correlations and dissociations of the two responses J Leukocyte Biol 51 329 335 Bellavite P Chirumbolo S Lippi G Andrioli G Bonazzi L and Ferro I 1993a Dual effects of formylpeptides on the adhesion of endotoxin primed human neutrophils Cell Biochem Funct 11 231 239 Bellavite P Lippi G Signorini A Andrioli G and Chirumbolo S 1993b Nonlinear dose dependent metabolic and adhesive responses of human neutrophils to chemotactic agents In Omeomed92 C Bornoroni ed Editrice Compositori Bologna 135 150 Bellavite P Chirumbolo S Lippi G Guzzo P and Santonastaso C 1993c Homologous priming in chemotactic peptide stimulated neutrophils Cell Biochem Funct 11 93 100 Bellavite P Carletto A Biasi D Caramaschi P Poli F Suttora F and Bambara L M 1994a Studies of skin window exudate human neutrophils Complex patterns of adherence to serum coated surfaces in dependence on FMLP doses Inflammation 18 575 587 Bellavite P Schinella M Andrioli G Lippi G Lussignoli S Carletto A and Lippi U 1994b Risposte funzionali dei neutrofili e loro regolazione in vivo e in vitro
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191. un altra simulazione che colpisce l attenzione perch evidenzia una situazione inattesa Provando a variare i ritardi delle varie componenti si visto che una certa combinazione di ritardi A 1 B 1 C 2 D 3 E 1 non portava a complicate sequenze di schemi si veda ad esempio la corrispondente sequenza di A 1 B 1 C 3 D 1 E 2 nel tracciato B della stessa figura ma a una sola soluzione l attrattore puntiforme corrispondente allo schema 18 Questo attrattore quello che blocca tutto il movimento del sistema ed lo stesso che si era visto nella figura 14D 16B e che faceva la sua comparsa anche nei tracciati 17B 17C e 17D Si tratta quindi di uno schema a rischio di blocco Tale blocco si manifesta facilmente come si spiegato sopra con sette probabilit su 32 nel comportamento del sistema originale senza ritardi descritto in figura 14 molto pi difficilmente se il sistema pi vario vale a dire se ogni componente ha ritardi diversi e se lo schema attrattore pi 72 complesso Tuttavia il blocco del sistema non totalmente evitato neanche dall accresciuta complessit perch data una certa combinazione di ritardi ovvero di caratteristiche intrinseche dei singoli nodi e dato un certo schema iniziale si pu verificare una situazione per cui lo schema 18 si fissa irreversibilmente Tutto ci potrebbe apparire forse molto speculativo ma si deve ricordare che queste simulazioni hanno lo scopo di i
192. un sistema ampio ed articolato tanto pi ha reso complessa la gestione delle informazioni che pu essere effettuata da molti elementi disposti in sequenze ed in reti Tali l Energia capacit di compiere lavoro Vi sono numerosi tipi di energia termica elettrica geopotenziale nucleare ecc Fondamentalmente l energia pu distinguersi in due contributi cinetica e potenziale Atkins 1984 L energia espressa in joule J definito come l energia necessaria a spostare un oggetto di un metro quando vi si oppone la forza di 1 newton 1 newton IN la forza necessaria per accelerare una massa di un chilogrammo ad una velocit di 1 metro secondo in 1 secondo Informazione quel particolare tipo di energia richiesta per il lavoro di stabilire ordine Harold 1986 In altre parole potrebbe essere definita anche come una funzione intrinseca ad ogni struttura spazio temporale capace di essere trasmessa ad altra struttura spazio temporale e quindi di modificarla in modo specifico Nel mondo biologico l energia pu essere ridistribuita in modo che la sua dissipazione da parte del sistema aperto porti ad un aumento del contenuto di energia di buona qualit cio aumenta l energia capace di compiere un lavoro utile al sistema Quale tipo di lavoro sia fatto ed in funzione di cosa sia fatto dipende dall informazione L unit di misura dell informazione il bit definibile come la quantit d informazio
193. unzioni omeodinamiche ed adattative delle cellule dei tessuti e dei sistemi biochimici umorali Una volta chiarito questo aspetto che oggi appare quasi ovvio si pu continuare ad Recentemente sorto a Milano un Centro Studi St Ildegarda che ha lo scopo di approfondire lo studio di tutti quei sistemi terapeutici che sono basati su una visione integrale dell uomo Tra l altro il Centro sta curando la traduzione in Italiano dei principali testi di Ildegarda di Bingen 20 usare la metafora della forza vitale perch rende bene l idea dell insieme straordinario di propriet dinamiche e organizzative che caratterizzano i sistemi viventi D altra parte se si vuole considerare la biologia e la medicina da diverse angolature sia storiche che culturali in modo da costruire un quadro ricco ed integrato medicina cosiddetta olistica un riferimento alle grandi tradizioni pre scientifiche ed a quanto esse possono dire ancor oggi quanto mai utile sia sul piano teorico che operativo Infatti neppure l approccio scientifico cosiddetto riduzionistico o cartesiano ha risolto tutti i problemi teorici e tecnici posti dalla biologia Nonostante l enorme sviluppo delle conoscenze di base il nostro modo di descrivere il processo di guarigione naturale e le nostre capacit di orientarlo positivamente sono assolutamente non soddisfacenti soprattutto se si considerano i problemi posti dalle malattie multifattoriali e de
194. zi a pensare alla biologia secondo un approccio sistemico von Bartalanffy 1950 anzi si individu nella nozione di sistema quasi il punto di convergenza di tutte le scienze Giani 1995 Vi sono infatti sistemi biologici sistemi fisici sistemi sociali sistemi economici sistemi di equazioni e cos via i sistemi possono essere a loro volta composti da altri sistemi Il recente sviluppo dell intelligenza artificiale e della matematica computazionale ha rinnovato l interesse per l approccio sistemico e l antico concetto di sistema stato generalizzato in quello di rete dinamica che permette di rappresentare situazioni estremamente complesse Capra 1996 La dimensione della complessit si trova nell organismo ed in ogni sua componente Su una scala poli molecolare possiamo considerare anche la stessa formazione di complessi di varie proteine se una molecola di antigene ad esempio una tossina si unisce a una molecola di anticorpo ne deriva un immunocomplesso le informazioni contenute nella nuova forma molecolare rappresentata dall immunocomplesso sono nuove l immunocomplesso ha perso alcune informazioni delle molecole separate come ad esempio quelle relative alla tossicit della molecola antigenica ed alla sua capacit di riconoscere il bersaglio cellulare mentre ha guadagnato informazioni come ad esempio quelle relative alla capacit di interazione tra l immunocomplesso stesso e le cellule macrofagiche che
195. zin Essen 14 17 Del Giudice E 1997 Ancora a proposito di memoria Atti convegno La memoria dell acqua a cura di M Di Stefano Medicina Naturale 5 48 49 Delbancut A Dorfman P and Cambar J 1993 Protective effect of very low concentrations of heavy metals cadmium and cisplatin against cytotoxic doses of these metals on renal tubular cell cultures Br Hom J 82 123 124 Demangeat J L Demangeat C Gries P Poitevin B and Constantinesco A 1992 Modifications des temps de relaxation RMN a 4 MHz des protons du solvant dans les tr s hautes dilutions salines de Silice Lactose J Med Nucl Biophy 16 2 135 145 Denollet J Sys S U Stroobant N Rombouts H Gillebert T C and Brutsaert D L 1996 Personality as independent predictor of long term mortality in patients with coronary heart disease Lancet 347 417 421 Di Concetto G Sotte L Pippa L and Muccioli M 1992 Trattato di Agopuntura e Medicina Cinese UTET Torino Ditto W L and Pecora L M 1993 Padroneggiare il caos Le Scienze 302 58 64 Dranoff G Jaffeee E Lazenby A Golumbek P Levitsky H Brose K Jackson V Hamada H Pardoll D and Mulligan R C 1993 Vaccination with irradiated tumor cells engineered to secrete murine GM CSF stimulates potent specific and long lasting anti tumor immunity Proc Natl Acad Sci USA 90 3539 3543 Drost Hansen W 1982 The occurrence and extent of vicinal water
196. zione la funzione renale il ciclo sessuale ecc ed a livello delle funzioni superiori per esempio le funzioni mentali ed emozionali la personalit il carattere le decisioni e frustrazioni ecc anche queste ultime funzioni contribuiscono all omeostasi in quanto mettono l individuo in grado di interagire con l ambiente in modo opportuno o disregolato a seconda dei casi Anche su un piano planetario fenomeni quali l economia ed il clima seguono le leggi dell omeodinamica che in modo particolarmente manifesto in questo caso sono quelle dei sistemi caotici Tutti i sistemi omeodinamici dell organismo sono caratterizzati da integrazioni comunicazioni sia di tipo orizzontale come tra cellule e cellule tra organo ed organo sia di tipo verticale tra sistemi molecolari e sistemi cellulari tra sistemi cellulari ed organi tra organi e tutto il corpo Questo importante concetto ha delle notevoli implicazioni anche nell individuazione degli adatti strumenti per l indagine medica figura 4 Chiaramente se la patologia viene vista e classificata prevalentemente ad un livello molecolare e cellulare gli strumenti pi adatti per studiarla e per intervenire sono di tipo spettrofotometrico e di indagine chimica o microscopica Se invece ci si interessa delle grossolane modificazioni 33 anatomo funzionali o delle disfunzioni psichiche gli strumenti pi adatti sono quelli tradizionali della ispezione palpazione auscu
197. zioni della biodinamica quindi data dalla medicina integrata che consiste essenzialmente nella costruzione di complessi modelli fisiopatologici e di conseguenza nel consiglio preventivo e terapeutico pi aderente al disordine che affligge il paziente visto nella sua globalit ed individualit Non si tratta di dimostrare la superiorit di un metodo o di un altro ma di partire dalla considerazione che nessun metodo pu dirsi esclusivo e che secondo le dinamiche del processo patologico si possono presentare opzioni di diversa priorit e opzioni di integrazione di varie metodologie Considerando la vastit del campo di interesse della biodinamica un libro come questo non pu che rappresentare un introduzione una guida per chi volesse comprendere lo sviluppo della medicina moderna nel senso della complessit e dell unitariet reagendo all eccessiva settorializzazione cui spesso gli operatori sanitari sono costretti a sottostare Partendo da un quadro unitario poi pi facile approfondire in modo che non pu non essere analitico e specialistico singoli aspetti teorici e singole branche applicative Le prime due parti del testo sono indiscutibilmente razionali e rigorosamente documentate cos che potrebbero essere utilizzate come un aggiornamento sulle pi recenti teorie fisiopatologiche rivisitate secondo la prospettiva offerta dalla scienza della complessit La terza parte invece rappresenta un tentativo nuovo

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