Fraktale w anatomii

No Comments
autor: Mobilos

Powszechnie znanym fenomenem występującym w anatomii jest niezwykle efektywne wykorzystanie dostępnej przestrzeni- stosunkowo małe struktury mogą mieć bardzo dużą powierznię, na której zachodzą właściwe im procesy. Wiadomym jest, iż dzieję sie dzięki stopniowemu podziałowi na coraz mniejsze części. Jednakże spojrzenie na te struktury poprzez pryzmat zwykłej geometrii nie dostarcza kompletnych informacji na ich temat. Okazuje się, iż w wielu przypadkach dopiero analiza pod kątem fraktalności potrafi wyjaśnić szereg anatomicznych fenomenów. Jedną z cech fraktala jest to, iż jego struktura nie daje się łatwo opisać językiem tradycynej geometrii euklidesowej. To właśnie właściwości fraktalne, wyznaczone m.in. przez wymiar fraktalny, nadają strukurom najlepsze, najbardziej optymalne zdolności do wypełnienia przestrzeni (space-filling). Zgadza się to z tymi cechami fraktali jakimi są samopodobieństwo (każdy fragment podobny do siebie, zawiera wielokrotnie pomniejszone kopie) oraz nietrywialność struktury (zmiana skali, np. powiększenie ukazuje tak samo złożone i skomplikowane struktury jak wyjściowo). Zatem geometria fraktalna stoi jako podstawowa zasada projektowania biologicznych form, zapewniającą im m.in. najlepszą produktywność (1).

Najlepiej to zjawisko zobrazuje system rozgałęzień płuc, będący klasycznym przykładem fraktala (2,3) i matematyczny model drzewka fraktalnego.


źródło: Fractals in Biology and Medicine, vol IV (3). Kształty typu drzewko Kocha powstają za pomocą równań matematycznych. Zastanawiające czy za tworzenie struktur organicznych także odpowiadają równania matematyczne?

Następnym znakomitym przykładem struktury efektywnie wypełniającej przestrzeń jest system naczyń krwionośnych. Obliczono wymiar fraktalny tętnic płycnych: 2,71 oraz żył płucnych: 2,64 (3, 4) co zaskakująco zgadza się z przewidywaniami B. Mandelbrota, który wcześniej oszacował wymiar fraktalny drzewa krwionośnego na 2,7 (3)Istnieje ponadto wiele badań charakteryzujących fraktalną geometrię systemu krwionośnego oraz fraktalną dynamikę przepływu krwi. (5, 6, 7, 8, 9)


źródło: Fractals in Biology and Medicine, vol IV (3)

Fratalną organizację materii odkryto także w tkance kostnej (10, 11) dokładniej w istocie gąbczastej i budujących ją beleczkach kostnych. Tu również najczęściej mierzonym parametrem był wymiar frakatalny oraz, w niektórych pracach, lakunarność (fractal lacunarity) (12, 14) Znaczenie tego odkrycia w diagnostyce chorób kości, zwłaszcza w osteoporozie oraz w pomiarach gęstości mineralnej kości, została opisana pracach: 12, 13, 15

Pomiary wartości fraktalnych można prowadzić także w skali mikro. Rozwiązaniem problemu otrzymywania rozbieżnych danych przy tradycyjnym obliczaniu powierzchni retikulum endoplazmatycznego komórki wątroby okazało się dopiero ustalenie jej wymiaru fraktalnego (wynoszącego 2,7), obliczono także wymiar fraktalny wewnętrznej błony mitochondrium na (2,54) (3)

W neuronauce temat fraktali jest bardzo obszerny ze względu na złożoność budowy jak i skomplikowaną funkcjonalność układu nerwowego, którego rozwijające się modele stale odkrywają nowe, nieznane dotąd cechy. Jednakże wychodząc od podstawowej jednostki organizacyjnej jaką jest neuron, okazuje się, iż już w 1990 roku obliczono wymiar fraktalny komórek nerwowych siatkówki oka badając wzór rozgałęzień drzewa dendrytycznego (16)

Następnie podobne obserwacje poczyniono z dendrytycznymi rozgałęzieniami komórek nerwowych wzgórza (17) oraz róznymi typami komórek rdzenia kręgowego (18). Komórki piramidalne przeanalizowano także pod względem ich multifraktalności (19), która opisuje systemy fraktalne nie tylko pod względem pojedynczego parametry (np. najczęstszego wymiaru fraktalnego) a całego spektrum parametrów i ukazuje połączenia wielu fraktali ze sobą, będąc jeszcze bardziej skomplikowaną strukturą niż pojedynczy fraktal. Jest to jedynie niewielki wycinek z ogromnej ilości prac jakie zostały przeprowadzone w tej tematyce. Obszerną pracą podsumowującą znacenie fraktali w badaniach nad układem nerwowym oraz w neuronaukach jest „Fractals in the Nervous System: Conceptual Implications for Theoretical Neuroscience” (20) Przedstawione są w niej szczegółowo nie tylko badania nad fraktalną morfologią układu nerwowego ale także, co ciekawsze, koncepcje jego fizjologicznych funkcji w ujęciu fraktalnym. Jednym z wielu przykładów jest chociażby fraktalna analiza sygnałów EEG oraz rozpatrywanie fraktalnych właściwości jako grających rolę w funkcjonalnej integracji różnych poziomów neuronalnej organizacji, odnosząc się także nawet do funkcji poznawczych i emocjonalych, co rozpatruje praca „From Molecules to Mindfulness- how vertically convergent fractal time fluctuations unify cognition and emotion” (21)

Powyższe przykłady stanowią jedynie fragment ukazujący związki fraktali z medycyną koncentrując się na prawidłowych warunkach anatomicznych. Sugeruje się, iż wiedza na temat fraktali przyczyni się do stowrzenia gruntu pod bardziej holistyczne spojrzenie na funkcjonowanie organizmów żywych i ich środowiska oraz rozwoju nowoczesnych metod diagnostyki.

Categories: Uncategorized

0 Replies to “Fraktale w anatomii”

  1. Каждый из нас любит путешествия, они помогают отдохнуть, набраться новых впечатлений и знаний об окружающем мире. Но любое путешествие это не только отдых и познавательные программы, ситуации во время отдыха также складываются самые разные. Не смотря на все положительные моменты, нужно быть готовым в путешествии ко всему, и один из самых главных пунктов этой подготовки это туристическое страхование. В данной статье мы рассмотрим, почему туристическая страховка так важна, какие виды страховых полисов существуют, и каким вариантом страхования оптимально будет воспользоваться в путешествии.
    Для чего существует туристическое страхование?
    В первую очередь страховка во время путешествия это необходимая мера для сохранности финансовой целостности и личных интересов. Вот основные причины, почему стоит обратить внимание на туристическую страховку:
    1. Первое и самое важное, это гарантированная медицинская помощь при нахождении за границей: В случае внезапной болезни или травмы в другой стране, медицинские расходы могут стать весьма значительными. Страховой полис покрывает стоимость медицинских услуг, госпитализации и, при необходимости, эвакуации на родину.
    2. Второе и не менее важное, случаи при отмене или большой задержки отправления в путешествие: Непредвиденные обстоятельства, такие как болезнь, чрезвычайные ситуации или проблемы с транспортом, могут привести к отмене поездки. Страховка поможет возместить расходы на билеты, бронирование отелей и другие предоплаченные услуги.
    3. Потеря или повреждение багажа: Багаж может задержаться, или к примеру просто потеряться, в случае наличия страхового полиса путешественника вся заявленная стоимость багажа будет возвращена страховой компанией.
    4. Помощь юриста при нахождении за границей: Любые правовые вопросы и случаи во время нахождения за границей могут создать массу проблем отдыхающему, при туристической страховке путешественника страховая компания берет на себя все расходы на юристов и правовые издержки.
    5. Защита от несчастных случаев: Даже при самом отвратительном раскладе событий, вплоть до летального исхода, страховая компания обязана будет выплатить компенсации и все издержки.
    Виды страхования путешествий
    Ниже представлены основные виды страхования туриста:
    1. Страховка на мед обслуживание:
    – Часто включает поддержку в экстренных ситуациях и медицинскую эвакуацию https://kuban-tourism.ru
    2. Страхование багажа:
    – Обеспечивает компенсацию в случае утери, кражи или повреждения багажа..
    3. Страхование от отмены поездки:
    – Компенсирует расходы на несостоявшиеся поездки из-за непредвиденных обстоятельств (болезнь, чрезвычайная ситуация, отмена рейса и др.).
    4. Страхование ответственности:
    В случае если по вашей вине пострадали третьи лица за границей, страховая компания им все компенсирует.
    5. Многоразовая страховка:
    – Подходит для тех, кто часто путешествует. Позволяет застраховать все поездки в течение определенного периода времени (например, года).
    6. Специализированные виды страхования:
    – Включают страхование для экстремальных видов спорта, путешествия беременных женщин или пожилых людей.
    Страхование на период отдыха — это не просто формальность, а важный инструмент для обеспечения вашей безопасности и спокойствия во время путешествия.Продуманное страхование во время путешествия позволит вам в полной мере насладится отдыхом не отвлекаясь на второстепенные возможные проблемы и нюансы которые могут возникнуть в процессе путешествия.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *