MEDISAN 2004;8(3):39-45REVISIONES Instituto Superior de Ciencias Médicas LOS SISTEMAS VIVOS Y LAS CIENCIAS DE LAS COMPLEJIDADES. RELACIÓN ENTRE SOMA Y RED BIOLÓGICA Lic. Mauricio de Jesús Pichín Quesada, 1 Dra. Andrea Olimpia Fariñas Salas 2 y Dra. Sochi Margarita Miyares Quintana 3 RESUMEN La primera ciencia de la complejidad que se acercó a la vida como fenómeno universal fue la termodinámica clásica, pero no lograba explicar completamente los fenómenos asociados a la vida misma, debido al carácter lineal de su estructura matemática, que imposibilitaba describir los sistemas alejados del equilibrio termodinámico (esto último considerado la primera gran característica de los organismos vivos como sistemas); lo más que tal ciencia podía esclarecer eran aquellos procesos delimitados por flujos débiles cercanos al equilibrio, en los cuales el sistema termodinámico alcanzaba un estado estacionario con una generación de entropía mínima (medida del desorden de un sistema), que mantenía a este muy próximo al equilibrio. Descriptores: DINÁMICAS NO LINEALES; FRACTALES; TEORÍA DEL CAOS Límite: HUMANO les entre los componentes que conforman los Se tornó indispensable una nueva visión de patrones sistémicos, de manera que es posible la realidad que tuviera en cuenta el carácter estudiarlos desde la conducta del todo dináno lineal de la conducta de interconexión e inmico, conocido como patrón de organizaterdependencia de estos sistemas, debido a ción, que se basa en la configuración de relaque estamos rodeados en el mundo real por ciones entre los elementos que componen el un comportamiento similar en una gran parte sistema. Del mismo modo que, en el lenguaje, de todo el universo; así surgió, en la Física, la la letra de una palabra no tiene nada que ver Teoría de los Sistemas Dinámicos (porque con el significado de esta, los átomos y moléestán sujetos a movimientos y cambios consculas que constituyen una célula no determitantes) no Lineales, y el lenguaje matemático nan sus cualidades. Estos patrones sistémicos asociado a ella, conocido como Matemáticas conforman la red, y al ser analizado el sistema de la Complejidad. mediante técnicas matemáticas, se logra reLa Teoría de Sistemas Dinámicos no Livelar su comportamiento en gráficos de curvas neales y sus ramas más importantes: la Teoy diagramas que posibilitan acceder a su conría del Caos y la de Fractales, en realidad ducta. 1 constituyen teorías matemáticas -- cuyo aparato es aplicable a una amplia gama de fenóLa Teoría de los Sistemas Dinámicos no menos de la naturaleza -- que enfatizan su Lineales se fundamente en el estudio de la abordaje sobre las cualidades de los sistemas, estabilidad, inestabilidad y periodicidad o no lo cual marca un viraje radical en el análisis periodicidad de las soluciones para las ecuacientífico, que deja de ser cuantitativo porque ciones que describen la condición de los siscentra su atención en las relaciones funcionatemas dinámicos no lineales. 2, 3 -------------------1 Licenciado en Física 2 Especialista de II Grado en Fisiología. Profesora Consultante 3 Especialista de I Grado en Medicina General Integral. Profesora Asistente marcando una iteración (característica matemática común de los atractores extraños y el vínculo entre la teoría del caos y la fractal). Estas cualidades solo pueden ser determinadas en el patrón de organización.En la física clásica. lo que estaba muy lejos de lo cotidiano. como veremos más adelante en el comportamiento caótico. Esta aparición espontánea de orden por las regulaciones resultantes de las retroalimentaciones recibe el nombre de autoorganización. donde el sistema sobrevivirá si la perturbación no excede de los límites de flexibilidad y tolerancia que posee. De esta manera se pierde la linealidad entre la relación de la causa y el efecto y la suma de los efectos de las partes ya no nos ofrece la totalidad de la conducta del sistema. que solo se incluían en las ecuaciones pequeños cambios de los parámetros físicos del sistema. se conducen como sistemas caóticos ante aquellas perturbaciones que les hacen perder la estabilidad y determinan su desarrollo y evolución. como sucede por ejemplo con el cauce de un río cuando le lanzamos una piedra. 2. lo cual no se corresponde enteramente con la realidad. que este cambiaría radicalmente. la autoorganización se define por 3 características básicas: 9 Interconexión no lineal entre los componentes del sistema 9 Alejada del equilibrio termodinámico 9 Creación de nuevos componentes y modos de conducción durante el intercambio Al concepto de autoorganización hay que añadir el de estabilidad de la red. las fórmulas relativas a estos sistemas obviaban y linealizaban los efectos no lineales mediante aproximaciones tales. A medida que un sistema se aleja del equilibrio. devenía obsoleta para estudiar el fenómeno cualitativo resultante de las funciones de red sistémicas aparecidas en estos sistemas alejados del equilibrio termodinámico. • Autoorganización y estabilidad En los organismos vivos. los flujos de materia y energía son cada vez más fuertes. • Inestabilidad y estructura disipativa Los organismos vivos. la simple caída de una piedra a ella modificaría de forma tal el cauce. así como ocurre en los sistemas vivos. las relaciones de interacción entre sus componentes y el continuo intercambio al que están sujetos con el medio. incluidas las iteraciones retroalimentadoras que se desencadenan en estos y los pueden conducir de estados cercanos a la estabilidad a condiciones absolutamente inestables. a partir de la visión del sistema como un todo. el cual indica la potencialidad del sistema para automantenerse en determinados estados por un tiempo específico. donde los flujos lo obligan a ser muy inestable y algunas diferencias mínimas en las variables de las condiciones externas producen conductas capaces de llegar a . pues de lo contrario se destruirá. o sea. La no linealidad de la conducta de estos sistemas está determinada por los procesos de retroalimentación que aparecen en las interacciones entre sus elementos constitutivos. las cuales propician que cualquier situación (favorable o no) se extienda por toda la red y retorne a su origen a lo largo de cadenas de bucles de retroalimentación. pues como el río es un sistema caótico. En los sistemas dinámicos complejos. además de asumirse que causas parecidas provocaban efectos similares. 3. que puede ser definida por una ecuación iterativa. en tanto sistemas dinámicos no lineales. por lo cual la estrategia cartesiana que hasta el siglo pasado había imperado en la ciencia y requería la división en cada una de las partes para su análisis y medición cuantitativa. lo cual genera la aparición de cualidades emergentes que no se explican tomando en cuenta las propiedades de cada una de sus partes. pero si las moléculas de agua siguieran un curso altamente ordenado. definen su carácter no lineal. de modo que el sistema aprenderá y se regulará a sí mismo ante las diferentes circunstancias. La autoorganización en tales sistemas constituye una característica fundamental que resulta de la capacidad de flexibilidad autorreguladora otorgada por las relaciones de interdependencia de sus partes ante las perturbaciones externas e iteraciones de retroalimentación propias. donde el resultado de un proceso es utilizado nuevamente para iniciar el mismo proceso. el cauce no se ve afectado. de manera que aumentando considerablemente la disipación y evolución del sistema se dirige hacia el encuentro de puntos críticos. El concepto de red asociado a estos sistemas se deriva de la propia autoorganización sistémica que emerge de la interacción entre las partes y delimita fronteras de interacción entre los componentes del sistema. incluidos los sistemas vivos. el modo de vida del individuo. 2 según palabras del propio científico. se percató en la década de los 70 de la importancia que revestían las pérdidas por disipación en los sistemas alejados del equilibrio. y una vez que se alcanza. La desviación hacia un estado completamente nuevo puede estabilizar aún más su comportamiento. Premio Nobel de Química en 1977 y profesor de la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica). es decir: el conjunto de valores donde la función f(x) se estabiliza cuando el número de iteraciones y tiende a infinito. 6 en el sentido de la probabilidad de los estados en que se encuentra el sistema. las vasijas de cristal se rompen al caer. aunque muestre una tendencia cada vez mayor a la disipación. más allá del marco cartesiano. con otras palabras: el atractor es una condición que hace que el movimiento se dirija hacia él. Este estado es el atractor del equilibrio térmico. En la estructura disipativa también se propendeal estado de máxima probabilidad. lo cual se conoce como efecto mariposa. 3 Desde el punto de vista filosófico. 4 Todos los sistemas van del orden al desorden. aunque la entropía total de este último continúe aumentando. Un atractor está dado por uno o más valores donde las iteraciones del sistema tienden a estabilizarse. aunque en ocasiones. el concepto de complejidad surge cuando se empieza a disponer de las técnicas matemáticas necesarias para discernir el comportamiento de los sistemas. por tanto. 5 La irreversibilidad se convierte entonces en “el mecanismo que extrae orden del caos”. lo que define paralelamente un nuevo concepto para describir la autoorganización en sistemas abiertos. el sistema no se aleja más de él. de forma que la estabilidad se logra a costa de un alto nivel entrópico. porque tienden al estado de máxima probabilidad o máximo desorden. ello explica entonces aquellos movimientos moleculares en los que estas se entrelazan a través de múltiples bucles de retroalimentación cuyas ecuaciones (no lineales) ya no son gobernadas por atractores puntuales. • Irreversibilidad y redes energéticas El químico y físico ruso Ilya Prigogine. terminarían existiendo zonas más calientes o más frías y no habría equilibrio alguno. sino que los estados de orden y desorden convergen en una danza de creación simultánea. que marcan su trascendencia epistemológica. lo cual no significa un incremento en desorden. partiendo de una nueva dimensión para su estudio. comienza a emerger desde los años 70 un novedoso paradigma científico que aborda el comportamiento sistémico como una realidad universal compleja. pero resulta extremadamente complejo determinarlo desde el punto de vista matemático. envejecen y mueren. Así. si bien en este caso la relación entre entropía y orden es contemplada bajo una nueva perspectiva. y para comprobarlo basta analizar hechos tan cotidianos como que los animales enferman. La estructura disipativa permanece alejada del equilibrio mediante una serie de bifurcaciones.ser extraordinariamente disímiles. y de otros casos. que sigue siendo el de máxima generación entrópica. lejos del equilibrio: las estructuras disipativas. donde el caos se deriva del orden y viceversa. los equipos electrodomésticos se descomponen. como el caos se asocia con equilibrio. Es muy probable que todos los movimientos caóticos de los sistemas posean su atractor. incluida su proyección mental. lo cual significa que el movimiento de un sistema es atraído hacia un estado final. que además de mantener el estado estable lejos del equilibrio. denominado atractor. pueden incluso evolucionar. Como ejemplo de atractor del organismo humano para contraer algunas enfermedades no infecciosas se puede citar al genoma. En esos puntos pueden producirse espontáneamente estados de orden. el sistema puede pasar por otros estados que oscilarán a su alrededor y solo permanecerá en tales condiciones durante poco tiempo. debido al cual. sino de equilibrio termodinámico. donde las moléculas y los procesos en los que estas se involucran. salvo que en este el sistema gana en orden y puede mantener la estabilidad. 2. Los procesos irreversibles de retroalimentación positiva en los sistemas químicos alejados del equili- . si se moviesen en forma predeterminada. La Teoría de las Estructuras Disipativas puede explicar los fenómenos alejados del equilibrio en todos los sistemas dinámicos no lineales. pero inevitable de asumir si se aspira a comprender la magnitud de los fenómenos universales. conocida como intermitencia. y lo simple alterna con lo complejo. al definir estas la irreversibilidad de los procesos que ocurren en dichos sistemas. debido al movimiento aleatorio de las moléculas. no se encuentran en estado de movimiento aleatorio. y así sucesivamente. hacen que un mínimo error por una aproximación en los cálculos. como ya hemos dicho. aparentemente contradictorias (son características básicas de los sistemas vivos). Ninguno de nosotros sabe cuánto nos afectará mañana el viento que nos golpea hoy suavemente en la cara. al aumentar sustancialmente la cantidad de energía consumida y a su vez disipada. Es por ello que en los sistemas vivos existe la interrelación permanente entre los antecedentes previos de desarrollo del sistema y su propia estructura. se desencadenarán mecanismos y procesos tales que desarrollarán nuevas estructuras en este bajo un nuevo orden. otros volúmenes marcarán la diferencia. de las condiciones imperantes cuando se instaló --. mientras una cantidad dada de flujo de materia y energía determina un patrón de organización estable. las redes energéticas son el resultado de la organización de millones de pares electrónicos y portadores de carga positivos. la estructura disipativa puede destruirse o pasar a uno o varios nuevos estados de orden. Las ecuaciones que describen tales procesos. es rota de forma crucial al asociarse el no equilibrio al orden. que se origina en tales reacciones y es capaz de llevar al sistema químico a situaciones de inestabilidad que le confieren mayor complejidad a su organización en los sucesivos puntos de bifurcación. creatividad y orden creciente en complejidad. En el punto de bifurcación. son las reacciones químicas de un tipo especial. en el punto crítico de estabilidad. historia anterior. dependerá del estado anterior a la aparición del punto crítico y de la gestación misma del umbral de estabilidad por el intercambio. porque define una estructura estable. Es así que se convierte en una nueva estructura en cuanto a orden (estructura disipativa). por lo que la relación entre incremento de la entropía y orden creciente. o sea. que implicará su evolución hacia un nuevo estado estable o a la destrucción. alejadas del equilibrio en las bifurcaciones. y la reiteración de bucles de retroalimentación como iteraciones repetidas en las ecuaciones. Aquí la sensibilidad es extrema a los ruidos provenientes del entorno. así.lo cual depende. pero no es menos cierto que la capacidad de autoorganización de estos reviste matices complejos. y ambas situaciones conducen a que sea imposible predecir la conducta de tal sistema. se manifiestan algunas de las características de los sistemas vivos en los alejados del equilibrio. sensibilidad mínima a los cambios. de la cantidad de energía de la perturbación. Las fluctuaciones continuas. cuya red de componentes posee la potencialidad de autorréplica y producción continua de los elementos de la propia red. El médico conoce. El comportamiento caótico es una característica intrínseca de las estructuras disipativas. Por tal razón se le adjudica tanta importancia a la respiración misma en las culturas orientales. donde se incluyen autoorganización. la asociación que hacía la física clásica en cuanto a que solo el equilibrio engendraba el orden. puesto que la entrada del aire no solo representa la adquisición del oxígeno que será utilizado por el organismo. es decir. se resuelve satisfactoriamente con la definición de estructura disipativa realizada por Prigogine. redunde en la aparición de una gran incertidumbre. 2 En las nuevas ciencias de la complejidad. puesto que no habrá inestabilidad química simplemente porque el sistema esté alejado del equilibrio. En la nueva perspectiva. debido a que la agresión quedó dentro de los límites instantáneos permisibles de tolerancia del sistema -. Un caso clásico de proceso irreversible que fundamenta a la vida misma. se conocen como ecuaciones de reacción – difusión. sino que al . La conducta caótica impredecible de las estructuras disipativas libera la potencialidad de nuestro organismo de desarrollo frente a las noxas patógenas y es además responsable de la evolución de este. que se manifiestan como pequeñas fluctuaciones aleatorias y determinan la conducta a seguir por el sistema en su propia autoorganización. si en el momento de ocurrirnos esto nos encontramos fuera de la estabilidad. pues si en la bifurcación se vuelve a alcanzar la estabilidad. Desde el punto de vista orgánico. que estructuran un patrón de organización estable. pero el camino que tomará entonces. identificadas como bucles catalíticos. el sistema saldrá de la estabilidad y engendrará un patrón diferente. La necesidad de aire. agua e ingredientes sólidos en el ser humano forma parte del intercambio implícito que delimita los patrones de autoorganización de este. por su experiencia clínica. que la evolución de las enfermedades tiene mucho que ver con los precedentes patológicos a la aparición de los primeros síntomas.brio combinan 2 mecanismos diferentes: las reacciones químicas y el flujo de moléculas por gradiente de concentración. sino que esta se produce por medio de una reiterada retroalimentación autoamplificadora. y cuando estas se pierden. al devenir cada célula una estructura disipativa. se incumplen de una manera u otra. incluidas las de imposición de manos: pretender cambiar por diferentes vías el flujo que se intercambia. es preciso restituir las condiciones conducentes a que el sistema retome en su dinámica a la estabilidad e interacciones de la red. Lógicamente. en pos de las relaciones que conforman el patrón de organización de este. en el sistema. el grado de aceptación consciente de la actividad en la cual se verá inmersa la persona afectada. Cada situación de intercambio engendra un patrón propio en la red y. que a su vez dependerá totalmente del estado inicial antes de la imposición.fundamentalmente de los electrones libres -. pero en sentido inverso. que se corresponden con los nuevos estados de inestabilidad por los que transcurre el sistema hacia un nuevo orden estructural y de la red. de igual modo. en el estado inicial resulta muy importante para cualquier tratamiento que se aplique. además de los intercambios en membrana se presentan pequeños movimientos (oscilaciones) que terminan constituyendo ondas para cada tipo de portador. Dado que en la naturaleza todo está interconectado y el proceso de medición. en menor grado cuando se cumple a medias e incluso ser nulo el resultado cuando no se confía en la eficacia de las medidas prescritas y. se impone trascender la búsqueda de la individualidad y asumir al sistema como un todo cualitativo. el vínculo fuerte entre estructura y patrón de organización lo constituye el intercambio de materia y energía. el observador y lo observado constituyen un todo único. comidas más sanas promoverán la estabilidad y alimentos insanos favorecerán lo contrario. o sea. del estado del sistema. es decir. por ello. por supuesto. así. Las funciones sistémicas que le confieren las cualidades del todo al sistema. se esconden y gestan en cada una de las interconexiones y relaciones de los elementos entre sí. pero en un medio diferente y con otros matices. Estas reacciones duran intervalos distintos en cada paciente. pues los propios cambios mecánicos desencadenan ondas que afectan la red y. pues en estas el campo energético de la mano influye sobre el intercambio de la red y puede o no desviar el estado de ella hacia una inestabilidad. en dependencia del grado de sensibilidad a las condiciones iniciales de cada cual. donde se origina inicialmente la estructura de la red biológica del organismo. Si la imposición es efectiva y los niveles de intercambio varían bruscamente. dado que la mente es una función sistémica e influye notablemente sobre el estado de la red. de modo que la dinámica sistémica dependerá enteramente de este flujo). producida por las ondas térmicas y cortas de sonido en el sólido). . Esa relación entre estructura y patrón de organización es el principio de todas las terapias. El suministro continuo de energía y materia desde el medio exterior provoca movimientos energéticos organizados por el sistema. la estructura orgánica.y positiva. pueden observarse en los pacientes reacciones vagales fuertes. pues los cambios en la red y la estructura del organismo dependerán cada vez más de las condiciones iniciales en que ocurre el intercambio. Un proceso similar aparece en las inmediaciones de la membrana celular. de forma muy similar a la génesis del fonón (unidad quántica de energía vibracional en los cristales. de manera que propicia una condición virtual de entrada de corrientes de portadores de cargas. Es obvio que si logramos conducir al sistema a una bifurcación donde reaparezca la dinámica estable de la red. asumir responsablemente el plan terapéutico puede garantizar mejorías espectaculares. Debido a interacciones entre los portadores de cargas negativa -.inspirar desencadenamos un gradiente hacia el exterior de las corrientes de portadores de cargas. lo cual significa restablecer al todo sistémico (patrón de organización) dentro de parámetros que propicien su retorno a la dinámica estable. la ingestión de alimentos determinará una estructura (corporeización física del patrón de organización) concreta de la organización del sistema vivo. por ende. además de la cantidad de energía por instante de tiempo (potencia energética) que entrega el terapeuta. al espirar ocurre el mismo fenómeno físico. que en conjunto forman la red y cuya organización es el resultado de las inestabilidades a que se ve sometida cada una de ellas por el intercambio continuo. entonces automáticamente esta influirá sobre la estructura disipativa (aquí vemos que. en dependencia de la cantidad de energía portada por el campo de la mano del terapeuta. a partir de la cual se desencadenarán en el sistema ciertos cambios hasta retomar o no a un estado estable. sus funciones sistémicas. respectivamente. Tikhonov DA.26(1):77-108. Kauffman S. Rasmus F. que lo convierte en un sistema abierto. The origins of order.4:14-55. Relationship Between Soma and Biological Net The first complexity science that came closer to life as a universal phenomenon was the classic thermodynamic. Santiago de Cuba . Prigogine I. 1967. Dubé M.edu/~jrc/rev5. Remizov A. Chaos and the changing nature of science and medicine : An introduction [Biblioteca Virtual de la Salud] <http://www. Interface dynamics and kinetic roughening in fractals. 1971. J Biosci 2001. Capra F.8(15):247-56. 7. Unidade e multiplicidade do tempo: uma abordagem transdisciplinar. evolución y desarrollo de la vida en nuestro planeta. New York: Oxford University Press. New York: Interscience. Stability and Fluctuation. Asikainen J. 9. Pereira Júnior A. System Dynamics Rev 1988. con las características de estructura disipativa durante las inestabilidades. 2. Fast reactions in primary processes in chemical kinetics. 11. Ivanitsky GR. but it could not explain completely the phenomena associated to life itself. FRACTALS. 1987. a lo cual responden todos los seres vivos y constituyen el fundamento del origen. Thermodynamics Theory of Structure. and Chaos Theory: Implications for neuroautonomic heart rate control in health and disease [Biblioteca Virtual de la Salud] < http://www. Fariñas Salas Facultad de Medicina No. es posible discernir la relación indisoluble entre estructura (soma) y patrón de organización del sistema (red biológica) a partir del intercambio de materia y energía. Prigogine I.11 CONCLUSIONES Sobre la base de las nuevas perspectivas sistémicas y en especial de las teorías de los sistemas no lineales y del caos. 8.medphysics. Phys Rev E Stat Nonlin Soft Matter Phys 2002. 65(5 Pt 1):52-104 10. 7 .wisc. Medvinsky AB. Malchow H. Interface Comun Saúde Educ 2004. Guerrini IA. Barcelona: Anagrama. 5. Mosekilde E. Tikhonova IA. (the latter considered the first great characteristic of the alive organisms as systems). Física médica y biológica. al igual que nosotros. Nonlinear Dynamics. in which the thermodynamic system reached an stationary state with a generation of minimum entropy (measurement of the system disorder) that kept it very close to balance. 4. due to the lineal character of its mathematical structure that could not describe the systems far from the thermodynamic balance. Reparto Fomento.Conviene señalar que va ampliándose el número de autores que. 6.org/tutorials/ndc/> [consulta: 5 feb 2005]. Petrovskii SV. han mostrado un interés particular por este asunto. Biological factors underlying regularity and chaos in aquatic ecosystems: simple models of complex dynamics. Moscú: Mir. Dra. Subject headings: NONLYNEAR DYNAMICS. Instability and Chaos in Nonlynear Dynamics Systems. Andrea O.htm> [consulta: 5 feb 2005]. Majaniemi S. Instituto Superior de Ciencias Médicas Avenida de las Américas s/n entre Calle I y Calle E. 3. CHAOS THEORY Limit: HUMAN REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. respectiva- mente. Herbert DE. La trama de la vida: una nueva perspectiva de los sistemas vivos. 1993. Glansdorff P. Fractals. 1998. Ala-Nissila T. ABSTRACT The Alive Systems and the Complexities Sciences.1. Goldberger AL. the most that such a science could clarify were those processes defined by weak flows near to balance.physionet. New York: Wiley and Wilkins. htm> [consulta: fecha de acceso].8(3). . Miyares Quintana SM Los sistemas vivos y las ciencias de las complejidades. Fariñas Salas AO. Relación entre soma y red biológica [artículo en línea].sld.cu/revistas/san/vol8_3_04/san07304.CÓMO CITAR ESTE ARTÍCULO Pichín Quesada M de J. MEDISAN 2004. <http://bvs.
Report "Maldonado - Complejidad Los Sistemas Vivos"