ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ОРГАНИЗМОМ ЧЕЛОВЕКА

При первичном взаимодействии любого внешнего физического фактора с организмом человека последний (организм) рассматривается как физическое тело, а все происходящие процессы строго подчиняются физическим законам. С точки зрения физики многие структуры живого организма, начиная с макромолекул, являются диэлектриками или полупроводниками. Макромолекулы живого организма, а также молекулы содержащейся в организме воды, представляют собой диполи. Диполи могут образовывать домены. На границе области однородного упорядоченного расположения диполей в домене образуются полюсы за счет связанных электрических зарядов, являющиеся источником возникновения электромагнитного поля. Ткани живого организма обладают электретными свойствами. Многие его структуры по своей физической сути являются жидкокристаллическими и обладают основными свойствами жидких кристаллов (С. И. Аксенов, 1990; В. А. Березовский, Н. Н. Ко- лотилов, 1990; Г. Браун, Дж. Уолкен, 1982; Е. Т. Кулин, 1980).

В биологических объектах в организации и функционировании структур и систем различного уровня строения ведущую роль играют такие элементарные частицы вещества, как фотон, фонон, электрон, экситон и протон (В. Е. Илларионов, 2004, 2006).

Основными элементарными частицами, ответственными за взаимодействия на атомно-молекулярном уровне строения материи (уровень атомов и элементарных молекул), являются фотон и электрон. Преобладающий тип взаимодействия этих элементов — электромагнитное взаимодействие. Атомы способны создавать структурные образования в виде молекул, а взаимосвязь структурных элементов этих образований осуществляется посредством электромагнитных полей и химических связей. В элементарных молекулах частицами взаимодействия также являются фотоны и электроны. Элементарные молекулы способны образовывать сложные молекулы и молекулярные кластеры при помощи электромагнитных полей на основе химических (сильных) связей и межмолекулярных (слабых) взаимодействий — ионные, ион-дипольные, ориентационные, индукционные и дисперсионные связи — силы Ван-дер-Ваальса, а также водородные связи и гидрофобные взаимодействия.

На уровне макромолекул целостного живого организма (ДНК, РНК, белок) элементарными частицами являются фотон, фонон, электрон и экститон. Макромолекулы способны образовывать молекулярные кластеры и молекулярные фракталы с присущими им свойствами. Структурные элементы макромолекул связаны посредством полевых, химических и межмолекулярных сил на основе электромагнитного взаимодействия. У такого сложного структурного образования как клетка элементарными частицами взаимодействия его составных частей являются фотон, фонон, электрон, экситон и протон (ион водорода) при ведущей роли электромагнитного взаимодействия. В организме клетки способны образовывать клеточные кластеры и фракталы, соответствующие ткани и органы, а также сложные функциональные системы за счет полевых, химических, межмолекулярных и системообразующих связей структурных элементов. Клетка является первичной функциональной системой живого организма. В функциональных системах целостного организма, элементы которых материально монолитны, основными элементарными частицами взаимодействия являются фотон, фоной, электрон, экститон и протон. Структурные элементы этих систем связаны посредством полевых (электромагнитных и акустических полей), химических и межмолекулярых сил на основе электромагнитного взаимодействия. В материально разобщенных функциональных системах из элементарных частиц играет роль в основном лишь фотон как квант электромагнитного поля с соответствующим взаимодействием. Более проблематична связь в этих системах посредством акустических полей при помощи фонона.

Для общей связи структурных элементов, различных образований и их взаимодействий составлена сводная таблица (см. ниже), позволяющая оценить вероятностные процессы взаимодействия физических факторов со структурами и системами организма человека (В. Е. Илларионов, 2004).

Фотобиологический процесс включает в себя следующие стадии: 1) поглощение биообъектом кванта света и образование электронно- возбужденных состояний атомов и молекул; 2) внутримолекулярные процессы размена энергии; 3) межмолекулярные процессы переноса энергии возбужденного состояния; 4) первичный фотохимический акт; 5) темновые реакции, заканчивающиеся образованием стабильных продуктов; 6) биохимические реакции с участием фотопродуктов; 7) общебиологический ответ на воздействие света (Ю. А. Владимиров, А. Я. Потапенко, 1989).

При воздействии низкоэнергетическим лазерным излучением на биообъект часть этого излучения отражается, другая часть поглощается. Коэффициент отражения электромагнитного излучения оптического спектра кожными покровами человека варьирует от 8 до 55 % и зависит от различных причин. Так охлаждение участка воздействия снижает значение коэффициента отражения на 10-15 %; у женщин он на 5-7 % выше, чем у мужчин; у лиц старше 60 лет он ниже по сравнению с молодыми; увеличение угла падения луча ведет к возрастанию коэффициента отражения во много раз. Существенное влияние на коэффициент отражения оказывает цвет кожных покровов: чем темнее, тем этот параметр меньше, на пигментированных участках кожи он составляет 6-8 %.

Глубина проникновения низкоэнергетического лазерного излучения в биообъект зависит, в первую очередь, от длины электромагнитной волны. Проникающая способность излучения от ультрафиолетовой до оранжевой части оптического спектра постепенно увеличивается от 1-20 мкм до 2,5 мм, с резким увеличением глубины проникновения в красной части (до 20-30 мм), с пиком максимальной проникающей способности в ближней инфракрасной части (при А, = 950 нм — до 70 мм) и резким снижением до долей мм в дальней инфракрасной части оптического спектра электромагнитного излучения. При этом необходимо учитывать эффект Тиндаля, в соответствии с которым в живой биоткани видимая и инфракрасная часть оптического спектра электромагнитного излучения распространяются в большом объеме. Соответственно увеличивается и глубина проникновения, в частности для излучения с Я, = 0,8-0,9 мкм она увеличивается до 7-9 см.

Коэффициент поглощения низкоэнергетического лазерного излучения в диапазоне длин волн 0,6-1,4 мкм у кожных покровов составляет 25^0 %, у костных образованиях и мышечной ткани — 30-80 %, у паренхиматозных органов — до 100 %.

При поглощении структурами биообъекта кванта низкоэнергетического лазерного излучения соответствующие атомы или молекулы переходят в возбужденное (синглетное или триплетное) состояние. Во многих фотохимических процессах реализуется высокая реакционная способность триплетного состояния, что обусловлено его относительно большим временем жизни, а также бирадикаль- ными свойствами. Возникает внутренний фотоэлектрический эффект, основными проявлениями которого являются изменение электропроводимости полупроводника под действием света (явление фотопроводимости) и возникновение разности электрических потенциалов между различными участками освещаемого биообъекта (возникновение фотоэлектродвижущей силы — фотоЭДС). Эти явления обусловлены фоторождением носителей заряда — электронов проводимости и дырок. В результате перехода в возбужденное состояние части атомов или молекул облучаемого вещества происходит изменение диэлектрической проницаемости этого вещества — фотодиэлектрический эффект. Кроме указанных явлений, низкоэнергетическое лазерное воздействие нарушает слабые взаимодействия атомов и молекул облученного вещества (ионные, ион-дипольные, водородные и гидрофобные связи, а также Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия), при этом появляются свободные ионы, т. е. возникает электролитическая диссоциация в облученной среде (М. В. Воль- кенштейн, 1988; В. А. Коварский, 1999; А. Б. Рубин, 1987; Л. В. Тарасов, 1987).

Пути реализации энергии атома или молекулы в синглетном состоянии: 1) превращение в тепло; 2) испускание кванта флюоресценции; 3) фотохимическая реакция; 4) передача энергии другой молекуле; 5) обращение спина электрона и переход атома или молекулы в триплетное состояние.

Пути растраты энергии из триплетного состояния: 1) безизлу- чательный переход атома или молекулы в основное состояние с обращением спина электрона; 2) испускание кванта фосфоресценции; 3) фотохимическая реакция; 4) передача энергии возбуждения другой молекуле.

Миграция энергии электронного возбуждения бывает нескольких видов и зависит от энергии взаимодействия между молекулами (Ю. А. Владимиров, А. Я. Потапенко, 1989).

Индуктивно-резонансный механизм миграции осуществляется при условии слабого взаимодействия между молекулами, когда расстояние между донором и акцептором в пределах 3-10 нм, а энергия взаимодействия равна примерно 10~3 эВ. Это связь двух осцилляторов через электромагнитное поле, генерируемое возбужденной молекулой донора, при этом сохраняется состояние спина электрона.

Обменно-резонансный перенос энергии осуществляется при расстоянии между донором и акцептором в 0,1-0,3 нм (длина химической связи). При этом происходит обмен электронами между донором и акцептором, что приводит к обмену их спиновыми состояниями при сохранении суммарного спина системы.

Экситонный механизм миграции энергии возбуждения возможен при значительной энергии взаимодействия между молекулами. Происходит бездиссипативный перенос энергии. Возбуждение как бы «бежит» по верхним колебательным подуровням взаимодействующих молекул, не успевая локализоваться на каждом из них в отдельности. В каждой из молекул возбуждение пребывает в течение времени, намного меньшего времени внутримолекулярной колебательной релаксации изолированной молекулы.

Особое значение имеет солитонный механизм миграции энергии возбуждения. Макрообъекты состоят из множества различных атомов, молекул и представляют собой цепочку нелинейно-связанных осцилляторов. Определено, что из первичного возбуждения (изменения частоты осцилляции), вызванного тем или иным воздействием, система выходит путем генерации электромагнитного излучения по механизму явления возврата Ферми—Паста—Улама. Особенностью данного механизма является то, что энергия первоначального возмущения крайних осцилляторов в таких цепочках не термолизуется (т. е. не превращается в тепловую энергию), а распределяется по высшим гармоникам {гармоника — синусоидальная составляющая переодических колебаний сложной формы с частотой, более высокой, чем основная компонента этих колебаний) и затем вновь собирается в спектр первоначального возмущения. Поскольку переизлучение осуществляется сложной колебательной системой, это приводит к появлению особых электромагнитных волн — солитонов, своеобразных волновых пакетов, имеющих сложную колебательную структуру со спектром комбинационных частот излучения за счет фрактальных свойств молекул (А. Т. Филиппов, 1990). Было изучено и описано возбуждение, делокализация и движение электронов вдоль пептидной цепи белковых молекул в форме уединенной волны — солитона (А. С. Давыдов, 1986).

Поиски фоторецепторов и фотоакцепторов живого многоклеточного организма ведутся давно. Данные современной физиологии отрицают наличие на коже животных и человека специфических фоторецепторов. В отношении акцепторов электромагнитного излучения оптического спектра мнения ученых разделились.

Некоторые исследователи доказывают наличие специфических акцепторов строго определенных длин волн светового излучения таких, как каталаза, супероксиддисмутаза, цитохромоксидазный комплекс ааз, молекулярный кислород с образованием синглетного кислорода и некоторые другие. Однако, большинство ученых склонны к обобщению и считают неспецифическими фотоакцепторами две такие большие группы, как биополимеры (нулеиновые кислоты, белки, ферменты, фосфолипиды, пигменты и др.) и биологические жидкости (внутриклеточная и межклеточная вода, лимфа, плазма, кровь) (Г. Е. Брилль, 2000; С. М. Зубкова, 1991, 1995; Т. Й. Кару, 2001; А. С. Крюк и соавт, 1986; Р. И. Минц, С. А. Скопинов, 1989 и др.).

В то же время было определено, что низкоэнергетическое лазерное излучение, используемое в терапевтических целях, приходится на спектральные интервалы, лежащие далеко от характерных полос электронного поглощения всех известных хромофоров организма человека, исключая пигменты глаза, которые поглощают свет с длиной волны 633 и 660 нм. Было доказано, что в жидкокристаллических структурах организма (внутриклеточная и межклеточная вода, лимфа, плазма, кровь, белковые глобулы, фосфолипиды, биологические мембраны) под действием этого излучения происходит переориентация электромагнитного вектора молекул жидких кристаллов за счет эффекта Фредерикса. На этом основании жидкокристаллическую ячейку, в первую очередь, воды, можно считать «первичным фотоакцептором», чувствительным к слабому электромагнитному излучению, используемоего в лазерной терапии, независимо от длины электромагнитной волны (Р. И. Минц, С. А. Ско- пинов, 1989; О. А. Пономарев, Е. Е. Фесенко, 2000; В. М. Чуднов- ский и соавт., 2002).

Генерализация действия низкоэнергетического лазерного излучения в организме человека осуществляется по эндогенным каналам при помощи электрических, электромагнитных и акустических полей за счет изменений электромагнитных взаимодействий соответствующих биологических структур (П. П. Гаряев, 1994; Е. И. Нефедов и соавт., 1995; А. М. Хазен, 1994).

Первичные реакции организма на воздействие внешнего физического фактора, в том числе и низкоэнергетического лазерного излучения, рассматриваются исследователями в основном с точки зрения законов физиологии. Но физиология изучает процессы на таком уровне строения материи как сущность (уровень макромолекул и выше), а внешние физические факторы взаимодействуют с биологическим объектом с уровня субстанции (уровень элементарных частиц). При этом взаимодействии на уровне субстрата (уровень атомов и элементарных молекул) происходят основные физико-химические реакции, за счет которых на уровне сущности (применительно к живому организму — уровень макромолекул, клетки и выше) обеспечивается направленность процессов, предопределяющих конечный результат взаимодействия внешних физических факторов и целостного организма (В. Е. Илларионов. 1998,2006).

Учитывая реальную возможность проявления в биологических структурах фотоэлектрического, пироэлектрического и пьезоэлектрического эффектов, а также изменений состояния жидкокристаллических структур и электретов, реструктурирования доменов поляризации, образованных диполями, есть все основания утверждать, что при первичном взаимодействии внешних физических факторов со структурами биологического объекта любые виды энергии этих факторов трансформируются в электрическую энергию (В. С. Улащик, 1990; В. Е. Илларионов, 1992, 1998).

Основной структурно-функциональной единицей организма человека является клетка. При изменении количества и качества электрических зарядов после трансформации различных видов энергии в электрическую энергию на клеточном уровне возникают следующие эффекты и явления. В первую очередь, это изменения электрического потенциала внутренней и внешней поверхностей клеточной мембраны и мембран внутриклеточных органелл. Статическое неравновесное состояние приводит к открытию ионных каналов и появлению электрического тока. При этом возникают механические колебания макромолекул, происходит генерация акустических волн. Биологические мембраны, являясь по своей сути полупроводниками, при возникновении электрического тока между своими внутренними и внешними поверхностями способны генерировать электромагнитное излучение за счет эффекта Ганна и явления (феномена) ]Г-образной вольт-амперной характеристики. В свою очередь возникновение электрического тока в биологических мембранах вызывает обратный пьезоэлектрический эффект, что в совокупности с механическими колебаниями макромолекул первичной генерации усиливает и модифицирует фронт акустических волн (В. А. Березовский, Н. Н. Колотилов, 1990; П. П. Гаряев, 1994; В. А. Коварский, 1999; Е. И. Нефедов и соавт., 1995; А. М. Ха- зен, 1994).

Во внутриклеточных органеллах и цитоплазме под действием перераспределения электрических зарядов внутренних и внешних поверхностей биологических мембран и в результате влияния электромагнитных и акустических волн, возникших при появлении электрического тока, происходит поляризация различных структур, в том числе молекул свободной и связанной воды и других жидкокристаллических образований. Одновременно с этим происходят изменения электретного состояния соответствующих структур, инициирующие возникновение токов смещения и электрического поля (С. И. Аксенов, 1990; Г. Браун, Дж. Уолкен, 1982; С. В. Конев, 1987; Е. Т. Кулин, 1980; О. А. Пономарев, Е. Е. Фесенко, 2000).

Изменения электрического статуса и соответствующих электромагнитных взаимодействий инициируют рекомбинационные (конфор- мационные) преобразования структур, в первую очередь, макромо- лекул биологических субстратов и молекул воды, при неизмененной их количественной характеристике. Взаимодействия электронных и конформационных степеней свободы этих молекул определены как электронно-конформационные взаимодействия (М. В. Волькен- штейн, 1988).

Концепция электронно-конформационных взаимодействий М. В. Волькенштейна (1975) исходит из того, что изменения зарядового или электронного состояния системы приводит к изменению конформации (от лат. соп/огтайо — форма, расположение), что в свою очередь индуцирует изменение электронного состояния. Перемещение любого лиганда (связующего элемента, от лат. 1що — связываю), начиная с электрона, в макромолекуле вызывает изменение электронной плотности и вслед за ним конформационного состояния системы. При этом следует опять акцентировать внимание на ведущей роли изменения электрического статуса, поскольку скорость (длительность) процессов, связанных с электромагнитными взаимодействиями, составляет 1(Г21-1(Г10секунд, а конформационных изменений — 1(Г8-1(Г5 секунд (Физический энциклопедический словарь, 1995).

Важной особенностью биологических систем является их способность переключаться из одного режима функционирования в другой, поскольку они являются триггерными системами. Биологическим триггером в организме человека могут быть различные структурно-функциональные образования. Однако ведущая роль принадлежит клетке и ее энергетическим взаимодействиям.

Из пяти основных уровней сложной системы регуляции жизнедеятельности целостного организма (клеточный уровень — надкле- точный уровень, создаваемый гормонами — гипофиз — гипоталамус — ЦНС, включая кору головного мозга) клетка является универсальным механизмом, начальным и конечным этапом реализации всех биологических процессов. Есть все основания рассматривать электрический статус клетки в качестве биологического триггера.

А поскольку мы оказываем действие внешними факторами не на изолированную клетку, а на соответствующую область биообъекта, то, в соответствии с постулатами П. К. Анохина, объединение клеток на определенный период времени (время действия фактора и ответной реакции области воздействия) с целью достижения желаемого результата можно рассматривать как функциональную систему. Совокупность клеточных электрических триггеров этой системы и является объединенным переключательным устройством для перевода ее в другое функциональное (фазовое) состояние (В. Е. Илларионов, 1992, 1998).

На основе первичных взаимодействий на всех структурных уровнях живого многоклеточного организма можно утверждать, что воздействие любого внешнего физического фактора инициирует, в первую очередь, изменения электромагнитного взаимодействия его различных структур и систем. А первичной комплексной реакцией этого воздействия является изменение электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия.

На этой базе разработана концепция основы пускового механизма ответной реакции организма на воздействие внешнего физического фактора — концепция биоэлектрического триггера (В. Е. Илларионов, 1992, 1998). Она постулирует следующие положения.

1. Электрический статус клетки (группы клеток) участка воздействия является триггерным (переключательным) устройством перевода систем организма в иное функциональное (фазовое) состояние.
2. Изменение электрического статуса клетки (группы клеток) под действием внешних физических факторов является определяющим моментом для всех последующих ответных реакций организма на это воздействие.

Данная концепция позволяет правильно решать многие последующие задачи, в первую очередь, выбор оптимальной дозы воздействия внешним физическим фактором, в том числе и низкоэнергетическим лазерным излучением для получения желаемого клинического эффекта.

Низкоэнергетическое лазерное облучение биообъекта вызывает в тканях и органах различные эффекты, связанные с непосредственным и опосредованным действием, а также с генерализацией эффекта воздействия.

Непосредственное действие проявляется в объеме тканей, подвергшихся облучению. Основные реакции и процессы при этом происходят на атомно-молекулярном, клеточном, тканевом и органном уровнях. Всевозможные при этом изменения структур и систем, описанные выше, оказывают определенное влияние на конечный результат низкоэнергетического лазерного облучения, на комплексный, интегральный ответ всего организма на это воздействие.

Опосредованное действие связано с трансформацией и миграцией энергии электронно-возбужденного состояния на основе индуктивно- резонансного, обменно-резонансного или экситонного механизма переноса энергии. Однако основными процессами, ответственными за опосредованное действие низкоэнергетического лазерного облучения, вероятно, следует считать переизлучение клетками электромагнитных волн и передачу эффекта воздействия другим клеткам и тканям через жидкие среды организма.

Экспериментально установлено, что при лазерном облучении ш укго клеточного монослоя происходит переизлучение этими клетками электромагнитных волн длиной, равной длине волны первичного излучения, на расстоянии до 5 см (В. П. Казначеев, Л. П. Михайлова, 1981).

Биологические гуморальные среды по степени упорядоченности и структурной сложности соответствуют лиотропным жидкокристаллическим системам. Фиксация измененной низкоэнергетическим лазерным воздействием структуры этих сред на биоподложке (мембранах клеток, стенках сосудов и др.) препятствует флуктуа- ционному разрушению возникших изменений. В то же время эти изменения гуморальных сред инициируют в биоподложках соответствующие конформационные преобразования структур (Р. И. Минц, С. А. Скопинов, 1989; В. М. Чудновский и соавт., 2002).

Генерализация эффекта воздействия связана с солитонным механизмом миграции энергии возбуждения. Способность биологических структур к солитонным возбуждениям, в первую очередь, молекулы ДНК и белков теоретически обоснована и экспериментально доказана. Это позволяет рассматривать нелинейную динамику ДНК и других биополимеров как проявление солитонных свойств в рамках явления возврата Ферми—Паста—Улама (П. П. Га- ряев, 1994).

Г. Фрелихом было теоретически обосновано и экспериментально доказано продуцирование животными, микробными и растительными клетками переменных электромагнитных когерентных полей. Точные эксперименты по определению кинетики фотонов, излучаемых биосистемами и их частями (проростки растений, печень, нервы, дрожжевые клетки, хромосомы и т. д.), выявили, что молекулы ДНК, находясь определенном электронно-возбужденном состоянии, способны накапливать фотоны, а затем генерировать сверхслабое лазе- роподобное излучение с перестраиваемыми длинами волн в диапазоне 250-900 нм. Солитонная теория А. С. Давыдова дополнила модель Г. Фрелиха о возможности высокополяризованного (лазеро- подобного) состояния колеблющихся диполей макромолекул клетки, а методом двухфотонно-возбуждаемой люминисценции было получено лазерное излучение на препаратах ДНК и хромосом (П. П. Га- ряев, 1994; А. С. Давыдов, 1986; Г. Фрелих, 1977).

Морфо-иммуно-биохимическими методами исследований определено, что межклеточное вещество (внеклеточные матриксы) является по своей сути информационной структурой, образующей с цитомембраной, цитоскелетом и ядром клетки эпигенетическое единство. Эндогенные физические поля организма Фрелиховско-Давы- довского типа автоматически модулируются структурой биосистемы и поэтому несут информацию о структурно-функциональном состоянии данной биосистемы. Хромосомная ДНК, рибосомы и внеклеточные матриксы участвуют в синтезе волновых образных фрактальных построений, используемых биосистемой для собственной самоорганизации. Отношения между ДНК, РНК и коллагеном (основная составляющая внеклеточных матриксов) в живой системе — это отношения не только биохимической, но и эпигенетической акустико-электромагнитной коммуникации, существо которой может быть элементом поля разнообразия, кодирующего исходное сообщение. Особую значимость имеют нелинейные свойства цитоскелета. Такие особенности математически предсказаны для тубулина микротрубочек, которые способны самофокусировать Фрелиховские когерентные электрические колебания, генерируемые клетками. Это подтверждает возможность трансформации электромагнитного излучения в акустические волны (П. П. Гаряев, 1994).

В основу идеи волнового генома положены принципы когерентности колебательных процессов, голографии, солитоники, теории физического вакуума, отображение структур ДНК за счет свойств фрактальных образований. Суть этой идеи состоит в том, что геном высших организмов рассматривается как солитонный био- голографический компьютер, формирующий пространственно-временную структуру развивающихся эмбрионов по каскадам реестров волновых образов-предшественников. При этом в качестве носителей полевых геномов выступает континуум волновых фронтов, задаваемый геноголограммами, которые образуется гелевым жидкокристаллическим хромосомным континуумом. Акт «считывания» информации осуществляют сами же хромосомы, генерирующие лазероподоб- ное электромагнитное излучение и акустические волны в широких диапазонах. Близкую роль играют также и солитоны на ДНК — особый вид акустических и электромагнитных волн, продуцируемых генетическим аппаратом самого организма и способных к посреднече- ским функциям по обмену стратегической регуляторной информацией между клетками, тканями и органами биосистемы (П. П. Гаряев, 1994).

Эти данные полностью согласуются с концепцией биоэлектрического триггера. Изменение электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия обуславливает возможность генерации ее структурами электромагнитных и акустических полей и волн, которые являются источниками соответствующей информации.

В терминах энергетических уровней квантовой электродинамики это объясняется следующим образом. Первичное накопление энергии происходит за счет метаболических процессов. Эта энергия трансформируется в энергию электростатического поля между внутренней и внешней поверхностями биомембран, что соответствует энергетическому уровню Е. Возникает статическое неравновесное состояние, что приводит к открытию ионных каналов клеточной мембраны (мембраны внутриклеточных органелл) и возникновению электрического тока. Это, в свою очередь, инициирует движение ионов упорядоченной цепочки и механические колебания макромолекул. В результате энергия накапливается в виде энергии механических колебаний — уровень энергии М. Нелинейность при росте амплитуды механических колебаний может привести к возбуждению экситонов, которым отвечает уровень энергии К. Диссипация энергии с этого уровня происходит путем излучения электромагнитных волн (А. М. Хазен, 1994).

Подобная схема энергетических уровней — это схема классической трехуровневой неравновесной системы, являющейся источ- ником лазерного излучения. Для реализации процесса генерации такого излучения необходим внешний резонатор. Однако в клеточных мембранах (в мембранах внутриклеточных органелл) могут существовать условия, при которых инверсная населенность энергетического уровня (преобладание количества атомов, находящихся в электронно-возбужденном состоянии) соответствующих структур может привести к электромагнитному излучению лазерного типа без внешнего резонатора. Клеточные популяции представляют собой эффективные накопители с активным механизмом запасания фотонов с длиной волны в интервале 250-900 нм, что эффективность резонатора запасания очень велика. Это является своеобразной энергетической «подкачкой» основных информационных биополимеров и напрямую оказывает системоорганизующее влияние на биообъект (П. П. Гаряев, 1994; А. С. Давыдов, 1986; В. Е. Илларионов, 2004; Г. Фрелих, 1977; А. М. Хазен, 1994).

Миграция, трансформация и утилизация энергии низкоэнергетического лазерного воздействия связана с двумя группами клеток: с нейронами и всеми остальными клетками различных органов и систем. Это обусловлено специфическими отличиями в структуре и функции нейрона от других клеток и относительной общностью всех остальных клеток.

В нейроне изменение трансмембранного потенциала (его деполяризация) инициирует генерацию импульса — электрического сигнала, распространяющегося вдоль аксона и именуемого потенциалом действия или спайком. Физическая трактовка этого процесса обоснована работами А. Ходжкина и А. Хаксли (1965).

Дальнейшее распространение импульса связано с синаптиче- ской передачей возбуждения на нервно-мышечное, мионевральное или другое нервное волокно. В синапсе реализуется два типа передачи: химическая при посредстве соответствующих медиаторов и прямое электрическое взаимодействие (М. В. Волькенштейн, 1988; 1999; А. Б. Рубин, 1987).

Дальнейший путь, трансформация и реализация нервного возбуждения в биологически значимую реакцию полностью соответствует нейрорефлекторной теории. Но по таким законам функционирует лишь 5 х 1010-10п клеток (общее количество нейронов). Организм человека состоит примерно из 1015 клеток, т. е. их подавляющее большинство не являются нейронами. Развитие, функционирование и взаимодействие этих клеток не всегда и не во всем регулируется нервной системой (Н. Грин и соавт., 1993).

Самые быстрые химические реакции в биологическом объекте происходят за 10 с. Время установления связи между нейронами составляет около 10 с, скорость проведения потенциала действия по аксону нейрона — 0,5-120 м/с.

Но скорость распространения электромагнитных волн в различных средах несравненно больше, а время электромагнитного взаимодействия между структурными образованиями — 10" —10- с (В. А. Березовский, Н. Н. Колотилов, 1990; М. В. Волькенштейн, 1988; Е. И. Нефедов и соавт., 1995; А. Б. Рубин, 1987).

Применительно ко всему многообразию процессов в организме человека, ко всем взаимосвязям его структур и подсистем рефлекторную связь, вероятно, следует рассматривать как одну из коммуникационных составляющих. А основным инициирующим и связующим фактором во всех этих процессах является электромагнитное взаимодействие, осуществляемое по физическим каналам нелинейных акустических и электромагнитным колебаниям. При этом генерация колебаний сопряжена, в первую очередь, с изменением электрического статуса клетки (группы клеток) участка воздействия внешним физическим фактором, в том числе и при низкоэнергетическом лазерном воздействии (В. Е. Илларионов, 1998, 2006).