Гомеостаз: измерение и визуализация Опции

[nokh]

Концепция гомеостаза оказалась очень плодотворной и сейчас изучают много каких гомеостазов, включая наиболее близкие моей области: цитогенетический, микроэлементный и даже популяционный. Тем не менее, увлёкшись недавно этой темой, я пока не нагуглил ничего путного по тому, как этот самый гомеостаз а) измерить и б) визуализировать.

а). Измерение. По части измерения обычно рассматривают простые сдвиги средних значений в стороны от оптимума, под которым подразумевают значения в контроле. "Стало больше того-то, меньше сего-то...Ох! Ах! Значит гомеостаз нарушен!" Честно говоря, всё это производит впечатление какого-то кича, популистской эксплуатации ёмкого термина применительно к элементарным изменениям средних значений или медиан, поскольку никаких интегральных мер, которые бы по количеству обобщаемой информации могли бы претендовать на громкое слово "Гомеостаз" я не встретил. Может быть встречали вы в своей области?

б) График. Составной термин "гомеостаз" подразумевает 2 момента: во-первых, должны быть какие-то состояния, стазисы, которые мы можем отследить в динамике; и во-вторых, эти состояния должны быть сходны. Таким образом, в качестве визуализации гомеостаза напрашивается некая линия (ломаная или кривая) во времени, на которой должны присутствовать некие точки, маркирующие в идеале как отклонения от гомеостаза, так и более стабильный участок собственно гомеостаза. Кроме абстрактного "гомеостатического плато" в экологии я пока ничего не нашёл (хотя и там динамики нет). Может быть вы видели нечто приемлемое в статьях по своей тематике? Динамика сложного индекса, главной компоненты и т.тп, которая трактовалась бы как наступление какого-нибудь гомеостаза. Как изобразить гомеостаз?

По собственным неблюдениям форум более-менее регулярно просматривает не меньше двух сотен человек, прошу не стесняться и поделиться ссылками, статьями и идеями, которые сочтёте полезными! Благодарю!

Сообщение отредактировал nokh - 14.07.2013 - 07:17

[Олег Кравец]

Попробуйте посмотреть на термин "Инвариант" в технической области. Это некая величина, интегрально характеризующая некий объект. У технарей способы описания и иллюстрации обычно развиты.

[100$]

Поскольку гомеостаз как интегральная величина непосредственному измерению не поддается, возникает вопрос о том, что делать с результатами измерений его составляющих, т.е. вектором частных критериев. Вот навскидку два простейших (в т.ч. и с вычислительной точки зрения) способа родить обобщающую (интегральную) величину:
1. Лямбда -свертка векторного критерия.
2. Вычисление евклидовой длины вектора критериев.

Если возжелаете подробностей, поясню.

[p2004r]

есть такой анализ по форме зависимости --- fda http://www.psych.mcgill.ca/misc/fda/ , у него есть красивые примеры когда анализируется рост молодых людей. там выделяются участки интенсивного развития и стабильности. в общем случае надо некую многомерную форму fda применить.

Поскольку гомеостаз как интегральная величина непосредственному измерению не поддается, возникает вопрос о том, что делать с результатами измерений его составляющих, т.е. вектором частных критериев. Вот навскидку два простейших (в т.ч. и с вычислительной точки зрения) способа родить обобщающую (интегральную) величину:
1. Лямбда -свертка векторного критерия.
2. Вычисление евклидовой длины вектора критериев.

Если возжелаете подробностей, поясню.

объясняете PCA желающим по их просьбам?

[100$]

есть такой анализ по форме зависимости --- fda http://www.psych.mcgill.ca/misc/fda/ , у него есть красивые примеры когда анализируется рост молодых людей. там выделяются участки интенсивного развития и стабильности. в общем случае надо некую многомерную форму fda применить.



объясняете PCA желающим по их просьбам?

Угу. В надежде, что кто-нибудь из них когда-нибудь объяснит его мне

Однако: если понятие нормы вектора в PCA действительно используется, то лямбда-свертка векторного критерия уж точно не имеет к нему (PCA) никакого отношения.

Сообщение отредактировал 100$ - 30.06.2013 - 12:53

[p2004r]

Угу. В надежде, что кто-нибудь из них когда-нибудь объяснит его мне

Однако: если понятие нормы вектора в PCA действительно используется, то лямбда-свертка векторного критерия уж точно не имеет к нему (PCA) никакого отношения.

Вот чего пришло в голову.

PCA (по некой статистике функционирования системы построенный) фактически дает набор независимых целевых функций. Их в принципе можно взять и просуммировать с некими весами. насколько я понимаю лямбда это так веса называются?

Гомеостаз это окрестность некой точки в пространстве PCA (или окрестность некой гиперплоскости). Трудность в том, что система практически всегда находится в состоянии гомеостаза сужает то что мы видим фактически до этой самой "гиперплоскости" .

Наверное придется построить гиперкуб рандомизацией данных о траектории системы и в него проецировать наблюдаемую траекторию системы. Или лучше наоборот данные гиперкуба полученного рандомизацией запулить в модель PCA полученную по данным равновесного состояния. Тогда станет видно окружение траектории.

Альтернатива мучать экспериментально объект наблюдения для выведения его из границ гомеостаза и в эти данные помещать данные гомеостаза.

Или если новые "гиперплоскости гомеостаза" возникают постоянно, то их просто надо искать в построенном пространстве. Считать какие сочетания наблюдаемых переменных ограничены при этом. Это и будут характеристики данного локального по времени гомеостаза. Возможно если все ограничения собрать вместе что то можно будет вывести о самой системе.

[100$]

Вот чего пришло в голову.

PCA (по некой статистике функционирования системы построенный) фактически дает набор независимых целевых функций. Их в принципе можно взять и просуммировать с некими весами. насколько я понимаю лямбда это так веса называются?

Да. Но это уже вариации на тему.

[100$]

Частный случай графика гомеостаза - температурный лист.

[p2004r]

Да. Но это уже вариации на тему.

ну так рассказывать про PCA? я просто реально ничего геометрически неземного не могу придумать, это "как в круглом доме угол найти"(С). все эти оптимизаторы и построители рейтингов с одной суммарной оценкой умудряются "мозги разбить на части и все извилины заплести" (С)

[100$]

ну так рассказывать про PCA? я просто реально ничего геометрически неземного не могу придумать, это "как в круглом доме угол найти"(С). все эти оптимизаторы и построители рейтингов с одной суммарной оценкой умудряются "мозги разбить на части и все извилины заплести" (С)

Не горячитесь. Зачем усложнять на ровном месте? Мы измерили величины частных критериев, свернули их в комплексный критерий и сидим, курим бамбук-ждем nokh'а.

Кроме того, мне не совсем понятно вот что.
Поддержание постоянства гомеостаза-базовая функция живой материи. Этим она отличается от неживой. Соответственно в идеале динамика гомеостаза-линия, параллельная оси абсцисс. Как кардиограмма покойника. Система, находящаяся в термодинамическом равновесии не может выйти из него самопроизвольно: нужен внешний толчок. В этой связи неясно, что такое динамика той же главной компоненты, как это все содержательно интерпретировать, и зачем он вообще нужен, этот график, при таком раскладе?

[TheThing]

б) График. Составной термин "гомеостаз" подразумевает 2 момента: во-первых, должны быть какие-то состояния, стазисы, которые мы можем отследить в динамике; и во-вторых, эти состояния должны быть сходны. Таким образом, в качестве визуализации гомеостаза напрашивается некая линия (ломанная или кривая) во времени, на которой должны присутствовать некие точки, маркирующие в идеале как отклонения от гомеостаза, так более стабильный участок собственно гомеостаза. Кроме абстрактного "гомеостатического плато" в экологии я пока ничего не нашёл (хотя и там динамики нет). Может быть вы видели нечто приемлемое в статьях по своей тематике? Динамика сложного индекса, главной компоненты и т.тп, которая трактовалась бы как наступление какого-нибудь гомеостаза. Как изобразить гомеостаз?

Просмотрите эти статьи, скорее всего ничего нового для Вас - стазисы, время, отклонения, средние, все как Вы пишите..других, более "изобретательных" вариантов отображения гомеостаза я тоже не встречал..
 WEB73eco.pdf ( 1,63 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 314

 Wed_Peter_Velazquez.pdf ( 4,8 мегабайт ) Кол-во скачиваний: 318

 Am_J_Physiol_Regul_Integr_Comp_Physiol_2006_Malmendal_R205_12.pdf ( 409,65 килобайт ) Кол-во скачиваний: 459

[TheThing]

Не горячитесь. Зачем усложнять на ровном месте? Мы измерили величины частных критериев, свернули их в комплексный критерий и сидим, курим бамбук-ждем nokh'а.

Кроме того, мне не совсем понятно вот что.
Поддержание постоянства гомеостаза-базовая функция живой материи. Этим она отличается от неживой. Соответственно в идеале динамика гомеостаза-линия, параллельная оси абсцисс.

Мне кажется, что у уважаемого nokh'a не было цели отобразить на графике ту самую "идеальную величину идеального гомеостаза", поскольку в этом смысла немного как по мне (может быть это динамическое равновесие и вовсе не гомеостаз). А у живой, и поэтому неидеальной системы, всегда будут определенные отклонения в виде стремлений поддержать эту идеальную величину, а толчки для системы будем создавать мы в эксперименте или они будут создаваться средой, в которой обитает система, а мы будем фиксировать изменения того или иного показателя. Идеальные состояния отображать на графиках не интересно

[p2004r]

Кроме того, мне не совсем понятно вот что.
Поддержание постоянства гомеостаза-базовая функция живой материи. Этим она отличается от неживой. Соответственно в идеале динамика гомеостаза-линия, параллельная оси абсцисс. Как кардиограмма покойника. Система, находящаяся в термодинамическом равновесии не может выйти из него самопроизвольно: нужен внешний толчок. В этой связи неясно, что такое динамика той же главной компоненты, как это все содержательно интерпретировать, и зачем он вообще нужен, этот график, при таком раскладе?

это с точки зрения динамической системы называется атрактор, если говорить о устойчивом состоянии. и вокруг атрактора (который может представлять из себя не только точку) происходят колебания даже когда на систему не оказывается возмущающих воздействий.

[DrgLena]

Меня привлекла дискуссия, хотя у меня нет ответа на вопрос nokh.

Я не назвала бы задачу, которую сформулировал nokh анализ и изображение гомеостаза. Это слишком широко, и, действительно можно прийти к линии жизни, когда жизнь будет функция многих процессов поддержания гомеостаза. Загнав в эту функцию доступные нам измерения, вряд ли мы получим жизнь. Формально, можно получить 0- пациент не жив, 1 ?очень жив, у объекта до лечения 0,3, а после лечения 0,5 и в группе лечении функция жизни повысилась.

Мониторинг отдельных систем проводится и изображается примитивными средствами. Например, система иммунитета (клеточный и гуморальный) изображается в виде многогранника в норме правильного, а сдвиги каждого показателя относительно диапазона нормы будут соответственно знаку направлены внутрь или наружу от идеала. Угнетение и активация отдельных звеньев иммунитета будет видна графически.
Но что есть норма и что есть нормальная реакция системы иммунитета на вирусное или иное вмешательство? Сдвиг отдельных показателей не отражает работу системы. Интегральной оценки нормы или нормальной реакции нет даже для этого фрагмента системы гомеостаза.

Что вообще лучше, а что хуже. Болеть гриппом 2 дня с высокой температурой или 2 недели без температуры?. Лучше вообще не подцепить грипп, тогда у тех кто не заболеет гриппом вообще, можно признать лучшую иммунную систему, но это не значит, что такие индивидуумы не подцепят грибок в бассейне.

Ожидаемого перехода количества биологической информации в качество не происходит, не смотря на доступность анализа все увеличивающегося количества информации.
Недавно, отвечая на вопрос рецензента, пришлось посчитать Cohen's d. Это удобная мера, которая может характеризовать величину сдвига, есть ее градации. Если имеется хорошая группа контроля, то сдвиг при патологии по многим признакам можно изобразить этой величиной и правильный многогранник исказится, отражая степень нарушения каждого признака, входящего, причем, весьма условно, в систему.

Сообщение отредактировал DrgLena - 3.07.2013 - 16:01

[nokh]

Благодарю всех участников! Читаю, гуглю и обдумываю всё что вы написали, т.к. пока увлечён этим. Но уже и сейчас понятно, что тема не разработана, т.к. работ с какими-либо динамиками в качестве иллюстрации гомеостаза даже не десятки. В принципе я ожидал увидеть некие кривые или ломаные с выходом на плато или типа того, шутки - шутками, но хоть тот же температурный лист - лишь бы это называлось "гомеостазом". Например, почему бы, скажем, не назвать гомеостазом динамику качества жизни после операции: налицо и изменение, и стабилизация, да и мера очень даже интегральная. И хотя эта мера смешана с психологией, но как неожиданно оказалось даже у психологов есть понятие "психологический гомеостаз":). Но нет, график динамики температуры называется "динамикой температуры", качества жизни - "динамикой качества жизни", а те кто пишет про гомеостаз упорно рисует в экселе столбики или ничего не рисует (просто болтает)...
Я на такие кривые вышел случайно: в ходе нелинейного анализа главных компонент обнаружил, что совсем разнонаправленные изменения микроэлементного состава у растущего организма интегрируются классической кривой роста с выходом на плато, свидетельствующей о стабилизации микроэлементного состава, в то время как размерно-весовые показатели продолжали расти экспоненциально. Вот он микроэлементный гомеостаз! и я могу сказать в каком возрасте организм к нему пришёл. Но рецензент журнала "Онтогенез", в полном недоумении развернувший мою статью, не увидел в этом ни интегрального индекса, ни гомеостаза, ни даже онтогенеза. Теперь уже с месяц в недоумении пребываю я и вот задумался, а что же такое гомеостаз, как его изображают, и что такое гомеостаз в онтогенезе? Но разгадка близка, т.к. судя по всему "гомеостаз в онтогенезе" это - гистологические показатели и работа генов в виде столбчатых диаграмм с усами некорректно рассчитанных доверительных интервалов! (То что большинство таких ДИ рассчитано некорректно можно обнаружить по симметричным или односторонним грибовидным усам для показателей с логарифмически нормальным распределением или показателей, выраженных в %).
К сожалению у меня нет данных, которые бы подходили по набору параметров к гомеостазу в классическом физиологическим смысле Бернара и Кэннона (глюкоза, белки, вода, кальций и др. неорганика, кислород, продукты желёз внутренней секреции). А то бы можно было попытаться визуализировать "классический гомеостаз" с помощью того же подхода или попробовать реализовать ваши задумки и сравнить. Полагаю, что такой термин нужно раскрывать именно на классике и на хорошем ряде дианмики. Если у участников ветки есть такие данные и заинтересованность - пишите в личку.

Тему не закрываю, может вернувшись из отпусков народ ещё поучаствует. Спасибо!

Сообщение отредактировал nokh - 4.07.2013 - 21:26