Г. И. Мчедлишвили. Институт физиологии Академии наук Грузинской ССР, Тбилиси. В настоящее время, когда происходит научно-техническая революция и также более нарастают темпы развития науки и внедрения ее результатов в практику, ученым важно осознать, какое место занимают фундаментальные и прикладные науки в сознательной деятельности человека, каковы их особенности и взаимоотношения с практикой. Однако, к сожалению, эти общие вопросы обсуждаются сравнительно редко. В представленных здесь соображениях имеется, возможно, немало спорного, и мнения разных ученых могут отличаться и даже быть противоположными. Но это, разумеется, не может стать причиной того, чтобы не ставить эти вопросы и не пытаться их решать.
Понятие «фундаментальная» наука, или «фундаментальные» исследования (для биологии и медицины), подразумевает прежде всего, что их целью является выяснение фундаментальных, т. е. основополагающих закономерностей деятельности живого организма, которые могут быть не только общебиологическими (нормальными), но и общепотологическими. Фундаментальная наука изучает механизмы явлений, в том числе возможные взаимоотношения отдельных факторов, определяющих течение процессов в организме. Наряду с фундаментальными в последнее время широкое распространение получили прикладные исследования (например, клиническая физиология, клиническая биохимия и др.). При этом используются установленные фундаментальной наукой закономерности для того, чтобы решить, в какой мере они приложили к организму человека, чтобы найти пути их использования в медицинской практике, в частности, выработать диагностические приемы, разработать методы лечения ж др.
Некоторые биологи неправильно считают, что изучение патологических процессов — это сфера лишь прикладной науки. В действительности общие закономерности патологических процессов представляют собой один из видов общебиологических закономерностей и поэтому являются предметом фундаментальной науки. При этом естественно, что фундаментальные исследования в области патологии иногда тесно связаны с прикладной наукой и постоянно обогащают ее новыми идеями и знаниями.
Как известно, при каждом патологическом процессе в организме неизбежно возникают, с одной стороны, чисто патологические явления, т е. нарушения нормальной структуры и функции, а с другой — компенсаторные процессы, представляющие собой проявление деятельности нормальных регуляторных механизмов. Эти два вида явлений находятся обычно в сложном сочетании и во взаимодействии. Врачу приходится разбираться, какие проявления болезни представляют собой нарушения функций и какие — компенсаторные процессы, так как лечебные мероприятия должны быть подобраны таким образам, чтобы они устраняли патологические процессы и способствовали компенсации нарушенных функций. Только при этом условии успех лечения может быть обеспечен. Впрочем, врач сталкивается иногда с немалыми трудностями, так как компенсаторные процессы имеют нередко дуальное (двойственное) значение, т. о., устраняя одни нарушения, они в то же время способствуют развитию других. Примеров этому множество. Так, гаперпоэз при гипоксиях: оно, несомненно, представляет собой компенсаторное явление, способствующее усиленной вентиляции легких, и поступлению кислорода в кровь, но одновременно из организма удаляется излишне большое количество СО2, причем уменьшается количество бикарбонатов — основной буферной системы, что способствует возникновению ацидоза, вызываемого гипоксией. Однако трудности дифференцировки патологических и компенсаторных явлений в организме только подчеркивают необходимость еще лучшего понимания механизмов физиологических и патологических процессов, выяснение которых и является основным предметом фундаментальных наук — физиологии и общей патологии.
Патологические явления несомненно нельзя изучать в отрыве от физиологических, так как в основе тех и других нередко лежат аналогичные биологические процессы, которые присущи клеточным и субклеточным структурам организма. При патологических явлениях эти процессы возникают либо в иных условиях, либо количественно не соответствуют потребностям организма. Примером может служить хотя бы местное усиление кровотока — артериальная гиперемия, которая, имея аналогичные механизмы развития, может проявляться в трех случаях — в здоровом организме (например, рабочая гиперемия при усиленном функционировании органа), при патологии — в виде компенсаторного признака (например, артериальная гиперемия, сопровождающая воспалительный процесс) и, наконец, она может представлять собой чисто патологическое явление например, при вазомоторных расстройствах во (время эритралгии на ладонях рук у человека). При изучении патологических процессов общая патология выясняет закономерности изменений как структуры, так и функций в организме. Если раньше различали чисто функциональную Патологию, при которой никаких структурных изменений в организме обнаружить не удавалось, то теперь благодаря успехам цитохимии и особенно электронной микроскопии структурные изменения могут быть выявлены буквально 'при любых функциональных нарушениях (так 5ке, как при нормальном функционировании тканей). Поэтому если говорить о чисто функциональных патологических процессах, то это совсем не означает полного отсутствия структурных изменений, а имеется лишь в виду, что эти последние легко обратимы.
Структура и функция в организме нераздельны, поэтому, естественно, теряет смысл дискуссия о том, являются ли структурные или функциональные изменения более важными для патологии. Следует лишь помнить, что болезнь ость прежде всего проявление измененной функции, так как если в организме даже весьма значительные структурные изменения компенсированы полностью (например, при тромбозе сонных артерий вследствие коллатерального притока крови кровоснабжение головного мозга может оставаться нормальным), то болезни в сущности нет, человек может даже не подозревать, что в его организме имеются патологические изменения. Далее, величина структурных изменении не всегда соответствует тяжести болезни. Так, при функциональном спазме мозговых артерий, когда структурные изменения их стенок весьма незначительны и притом полностью обратимы, коллатеральный приток крови может оказаться недостаточным и тогда возникает тяжелая ишемия головного мозга с соответствующими последствиями вплоть до гибели организма.
В области фундаментальных наук основным объектом исследования являются обычно животные. Однако это не только не снижает ценности получаемых результатов, но, наоборот, является необходимым условием для выяснения общебиологических, в том числе общепатологических, закономерностей. Во-первых, для анализа «элементарных процессов» обычно приходится упрощать сложные взаимодействия отдельных составных частей целостного организма, а для этого применяют нередко сложные экспериментальные вмешательства, что, естественно, недопустимо делать на человеке. Во-вторых, для изучения закономерностей процессов живого организма бывает целесообразно использовать животных, относящихся к сравнительно низким уровням филогенетического развития, так как общие закономерности отдельных процессов у них нередко аналогичны таковым у высокоразвитых животных и человека, но в то же время взаимоотношения процессов в их организме, не столь сложны it поэтому значительно легче изучать их механизмы. Что же касается прикладных клинических наук, то, естественно, основным объектом исследований должен быть человек. Используются также экспериментальные животные, причем желательно, чтобы они были эволюционно по возможности близки к человеку. Поэтому для экспериментов в этих случаях все чаще используются обезьяны
Методы исследования в биомедицинских науках чрезвычайно разнообразны. При этом фундаментальные и прикладные науки, так же как и практическая медицина, часто используют аналогичные методы. По мере развития науки ее методы исследования обнаруживают свои закономерности, так что в современных условиях имеют (место следующие тенденции:
1.Значительным преимуществом обладают «прямые» методы, позволяющие выявлять именно те процессы и их параметры, которые являются предметом изучения (например, измерения кровотока как такового, а не оценка его изменения на основании электрического сопротивления тканей и др.). Стремление ученых и работников практической медицины использовать прямые методы исследования вполне оправдано, так как получаемые три этом данные всегда более убедительны, чем при использовании методов, дающих косвенные результаты и позволяющих лишь предполагать, что изучаемый параметр изменился именно таким-то образом. «Косвенные», методы особенно малонадежны в случаях исследования живого организма (в отличие от неживой природы), так как в этих случаях из-за участия многочисленных и сложно взаимодействующих факторов механизмы процессов особенно трудно поддаются анализу.
2. В биологической и медицинских пауках вес более ощущается необходимость получения количественных данных, так как только они дают возможность правильной оценки изучаемых явлений и во многих случаях представляют собой обязательное условие для выяснения их взаимоотношений. Вместо с тем количественные данные являются необходимой основой для использования в биологических и медицинских исследованиях вычислительной техники, которая, как известно, при' обретает все большее значение в области как фундаментальных и прикладных наук, так и практической медицины. В отличие от этого «качественные» (в смысле неколичественные) данные обычно (недостаточны для анализа биологических явлений в главное для правильной оценки их роли в тех или иных процессах живого организма.
3. В связи с большими скоростями протекания многих процессов в живом организме,и особенно из-за их сложного взаимодействия весьма важно, чтобы используемые методы позволяли регистрировать изучаемые параметры в динамике, а не дискретно. В последнем случае необнаруженными могут оказаться быстропротекающие изменения, играющие нередко весьма существенную роль в физиологических и патологических явлениях.
4. Методы, используемые в биологических исследованиях и медицинской практике, должны быть по возможности атравматичными. Это важно, с одной стороны, с чисто этической и психологической точки зрения, т. е. стремления не наносить человеку или экспериментальному животному боли и вреда, с другой — травма и вызываемые ею болевые ощущения могут менять естественно протекающие процессы и таким образом мешать их изучению. Вопрос об атравматичности методов в. биологических и медицинских исследованиях становится все более актуальным, так как при все более глубоких исследованиях степень травмагичности методов нередко возрастает.
Если говорить об особенностях методов исследования в фундаментальных и прикладных науках, а также о практической медицине, то они, по-видимому, заключаются лишь в следующем.
В практической медицине надо использовать прежде всего хорошо апробированные методы, для которых известна степень точности, надежности и специфичности, границы приложимости и возможные ошибки. (Прикладные науки играют решающую роль при отработке таких методов — на определенном этапе они используются на экспериментальных животных, а затем, после апробации, в клинике. Что же касается фундаментальных наук, то иногда целесообразное применять новые методы, отрабатывая и апробируя их в процессе работы, так как именно новые методы и подходы позволяют успешно изучать не известные ранее процессы, выяснять ранее не изученные механизмы и устанавливать прежде не выясненные закономерности. Используемые нередко в фундаментальных исследованиях искусственные условия существования живых объектов (разумеется, если это делается правильно) не только не является препятствием, а, наоборот, представляет собой необходимое условие для успешного изучения механизмов, а следовательно, и для установления общебиологических и, в частности, общепатологических закономерностей. При этом фундаментальная наука производит свои исследования на моделях, которые могут быть либо биологическими (в случае использования экспериментальных животных), либо физическими (на искусственно созданных макетах биологических явлений), либо, наконец, математическими, в которых биологические процессы описываются па математическом языке. Вполне естественно, что в последних двух случаях 'полученные данные должны быть проверены на живом организме, чтобы убедиться, что они отражают действительные механизмы закономерности.
В современных условиях все более глубокого изучения процессов живого организма происходит процесс дифференциации внутри каждой отрасли биологической и медицинской наук. Одновременно имеет место и другая тенденция: в фундаментальные биомедицинские исследования все чаще включаются представители точных наук — физики, химики, математики и др., причем исследования носят комплексный характер. Такие взаимно противоположные тенденции в современной фундаментальной науке, как дифференциация и интеграция, являются необходимым условием для все более глубокого изучения механизмов биологических процессов их понимание следует доводить до молекулярного уровня. Это и позволяет фундаментальной науке иметь выход не только в медицинскую практику, но и в разные отрасли техники. При этом возникла и все больше развивается новая наука — бионика, используются данные биологии для разных отраслей техники.
Полная концентрация внимания исследователей, работающих в области фундаментальной науки на изучении механизмов и выявлении общих закономерностей тех или иных физиологических и патологических процессов, неизбежно приводит к их «размежеванию» от работников практической медицины, для которых наиболее важными являются практические вопросы.
В связи с этим неизбежно возникает вопрос, насколько вообще совместима в одном исследователе работа в области фундаментальной и прикладной науки или медицинской практики и насколько такое совмещение вообще целесообразно. Трудность такого совмещения обусловлена значительной спецификой работы в каждой из этих областей и связанными с этими особенностями мышления специалистов. Исследователь, работающий в области фундаментальной науки, должен быть в тесном контакте с работниками прикладных наук, особенно когда на основании его многолетней деятельности наметилась возможность практического использования полученных им данных. Работник в области прикладных наук в свою очередь должен быть хорошо осведомлен о фундаментальных исследованиях и уметь пользоваться достижениями прикладных наук. Вопрос о возможности дальнейшего практического использования результатов фундаментальных исследований, несомненно, имеет первостепенную важность. Однако не менее существенным для фундаментальной науки представляется вопрос о возможности разрешения актуальных в настоящее время проблем. С точки зрения фундаментальной науки (в отличие от практики) вопрос об актуальности исследований определяется, в частности, возможностью решения тех или иных вопросов при современных условиях, что в свою очередь зависит от общего уровня знаний и степени совершенства методов исследования.