复杂适应系统理论及其在康复医疗中的应用

复杂适应系统理论及其在康复医疗中的应用第1页/共47页一、困扰自己问题列举：（一）、思想意识问题？1、既然康复是一个多领域、多学科、全社会共同参与的复杂的系统工程，那么怎么来认识和把握这一复杂的系统工程呢？2、事物是整体，整体有层次，层次之间之联系。层次之中有结构，结构之间有关系。这些复杂的辩证关系如何把握？3、新的康复治疗技术层出不穷，日新月异，我们如何选择、学习、掌握和使用？第2页/共47页（二）、理论观念问题?4、大脑皮层参与运动控制的双重性问题？意识障碍者或精神障碍者的运动功能为什么不受限？

5、如何从整体上把握康复的整体观念。

6、大脑重塑的循证依据。

7、运动的实质是什么？如何运动？

8、《运动再学习》是什么？学什么？如何学？

9、运动康复是否必须遵守运动阶梯性发展模式？

10、康复的理论体系是什么？基础是什么？轴心？框架是什么？核心是什么？结构是什么？运动规律是什么？什么是基本运动？什么是运动功能？什么是功能运动？运动学原理？动力学原理？我们学了什么？掌握了什么？用了什么方法？什么技术？

11、运动模式质的变化的原因是什么？为什么？12、治疗师（医生）与病人、老师与学生，谁是内因，谁是外因？谁是主体，谁是客体？谁是动力，谁是基础？13、运动为什么需要学习和再学习？生物学基础是什么，或科学基础是什么？学习的动力是什么？如何学？14、为什么说大脑可以重塑？有什么科学理论支持？第3页/共47页（三）、策略方法问题？15、康复几十门学科之间的内在联系是什么？如何衔接？日新月异，层出不穷的方法是怎么创造出来的？我们怎么学习掌握和使用?16、为什么按阶梯式发育学训练病人接受不了，效果也不好？17、为什么按阶段性训练家属接受不了？效果也不好，恢复时间也慢？18、能不能使用联合反应、扩散技术提高病人的患侧能力？19、我们究竟如何认识和处理运动康复或人类运动这一复杂的问题20、运动模式正确性如何把握和运用，是否允许病人有错误的出现。21、如何正确引导和利用病人及家属，甚至社会资源帮助病人运动功能恢复？22、运动康复的个性化与共性化的关系，如何把握利用？23、运动康复有否简便、易行、经济的方法？如何进行？24、认知与运动的关系，如何把握。25、什么是节律性运动？反转性运动？如何理解、把握和运用？26、如何对其实用性进行评价？尤其针对性？如何用评价去指导和检验治疗和训练?27、康复的过程问题，阶段性问题，归转问题。

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28、运动康复是否有规律可循？规律是什么？如何操作？39、康复的疗效监测体系是什么？30、运动的多系统参与控制如何理解？31、运动模式质的变化？什么变化？为什么？怎么办?

32、怎样理解运动模式的正确与否？（因为没有所谓的正常或标准的运动模式）怎样理解不能在错误的模式上垒加正确的运动模式问题？33、运动模式的要素问题？（1）、什么是主动运动？怎样激发主动运动？动力在哪里？（2）、运动有没有层次？康复必须要遵守阶梯理论或四阶段理论吗？（3）、如何把握康复的动态性？康复的演化过程是怎样的？有哪些影响因素？（4）、康复方法的可操作性？为什么原理和方法都看似简单，但在实际应用中却那么棘手？甚至不可实现？第5页/共47页

（四）、技术技能问题?34、Bobath技术看似简单，但操作起来却无从下手，为什么？35、凭什么说技巧可以通过学习获得优化与易化，促通、重建、重塑、整合等，什么关系？如何理解？36、什么是运动控制？如何理解和把握以及指导康复训练？37、力弱、短缩、痉挛、节律与控制关系。38、治疗师如何扮演好老师和教训的角色。（评价、讲解、引导、纠正）39、什么是康复环境？如何建设和利用？（物理、人文、社会）（认识、适应、改造、利用）40、什么是肌张力高、痉挛、挛缩、适应性短缩？41、什么是正相运动康复？负相运动康复？（运动学习的双面性）第6页/共47页42、什么是正相运动康复？负相运动康复？（运动学习的双面性）43、什么是易化技术？如何理解、把握和运用？44、Bobath、Brunnstrom、PNF、MRP的异同性如何综合考虑？45、功能训练、体能训练、自助训练的关系。46、中枢性运动损伤、周围性运动损伤、运动系统自身损伤训练的异同点。47、病人的运动模式是如何造成的？（适应性、生成复杂性）48、人体的运动是一个十分复杂的系统，它是如何形成的？是否有规律可循？如何把握？为什么同一种方法不能用于一类病人？49、为什么有些康复治疗的病人在后回家的病人反而恢复的较好？50、为什么要强制使用患侧？而有些理论却反对？第7页/共47页二、复杂适应系统理论（CAS）概述第8页/共47页隐秩序---适应性造就复杂性第9页/共47页复杂适应系统理论概括理念核心：适应造成复杂性七大基本特性：集聚、非线性、流、多样性、标识、内部模型、积木四大特征：基于适应主体（自组织、自适应）、共同演化、趋向混沌边缘（趋向均衡）、产生涌现现象三大内部运行机制：形成数据流，并送达处理器；处理数据流，找出规律，形成计划或图示；分析执行计划，适应现实世界。第10页/共47页CAS理论复杂适应系统（CAS）理论的提出霍兰J(HollandJohn)于1994年提出复杂适应系统(CAS)理论,迅速引起学界关注,被尝试用于观察和研究各种不同领域的复杂系统,成为当代系统科学引人注目的一个热点。第11页/共47页CAS理论的概念

复杂适应系统（ComplexAdaptivesystems,简称CAS），也称复杂性科学（Complexityscience），Holland教授在复杂系统的研究中，发现了一大类系统都是由一系列具有适应性的个体组成的，他把这类系统叫做复杂适应系统。第12页/共47页CAS理论的概念它的基本思想是：系统中的个体（元素）被称为主体（Agent），主体是具有自身目的性与主动性，有活力（Active）和适应性的个体。主体可以在持续不断地与环境以及其他主体的交互作用中“学习”和“积累经验”，并且根据学到的“经验”改变自身的结构和行为方式，正是这种主动性及主体与环境的、其他主体的相互作用，不断改变着它们自身，同时也改变着环境，才是系统发展和进化的基本动因。整个系统的演变或进化，包括新层次的产生、分化和多样性的出现，新的聚合而成的、更大的主体的出现等，都是在这个基础上派生出来的。CAS理论的基本思想认为CAS的复杂性起源于其中的个体（Agent）的适应性。第13页/共47页适应性主体的概念复杂适应系统的一个重要的概念是适应性主体的概念。CAS无例外地皆由大量具有主动性的元素（activeelement）组成。这些元素在形式上和性能上各不相同，但它们具有一些共同的特征，即具有主动适应环境和其它元素的变化而调整自己的行为，能够进行“学习”和“积累经验”。这些元素就叫做适应性主体（agent）。第14页/共47页CAS理论核心：适应产生复杂性复杂适应系统(CAS)理论把系统的成员看作是具有自身目的与主动性的、积极的主体。更重要的是，CAS理论认为，正是这种主动性以及它与环境的反复的、相互的作用，才是系统发展和进化的基本动因。宏观的变化和个体分化都可以从个体的行为规律中找到根源。霍兰把个体与环境之间这种主动的、反复的交互作用用“适应”一词加以概括。这就是CAS理论的基本思想——适应产生复杂性。第15页/共47页CAS理论的7个基本点适应性主体和CAS理论涉及到7个基本点，它们包括4个特性和3个机制。1）聚集：主要用于个体通过“粘合”形成较大的多个体的聚集体。由于个体具有聚集的特性，它们可以在一定条件下，在双方彼此接受时，组成一个新的个体——聚集体，在系统中象一个单独的个体那样行动。2）非线性：指个体以及它们的属性在发生变化时，并非遵从简单的线性关系。特别是在与系统的反复交互作用中，这一点更为明显。第16页/共47页CAS理论的7个基本点3）流：在个体与环境之间存在有物质资、能量和信息流，这些流的渠道是否通畅、周转迅速到什么程度，都直接影响系统的演化过程。4）多样性：在适应过程中，由于种种原因，个体之间的差别会发展与扩大，最终形成分化，这是CAS的一个显著特点。第17页/共47页CAS理论的7个基本点5）标识：为了相互识别和选择，个体的标识在个体与环境的相互作用中是非常重要的，因而无论在建模中，还是实际系统中，标识的功能与效率是必须认真考虑的因素。6）内部模型：在CAS中不同层次的个体都有预期未来的能力，每个个体都是有复杂的内部机制的。对于整个系统来说，这就统称为内部模型。7）积木块：复杂系统常常是相对简单的一些部分通过改变组合方式而形成的。因此，事实上的复杂性往往不在于块的多少和大小，而在于原有构筑块的重新组合。第18页/共47页

CAS基本特点特性机制聚集非线性流多样性标识内部模型积木

CAS是由适应性主体相互作用、共同演化并层层涌现出来的系统。霍兰围绕适应性主体这个最核心的概念提出了在复杂适应系统模型中应具备的七个基本特性。前四个是CAS的通用特性,它们将在适应和进化中发挥作用;后三个是个体与环境进行交流时的机制和有关概念。第19页/共47页2、CAS理论的主要特征：第一、

基于适应性主体适应性主体具有感知和效应的能力,自身有目的性、主动性和积极的“活性”,能够与环境及其他主体随机进行交互作用,自动调整自身状态以适应环境,或与其他主体进行合作或竞争

,争取最大的生存和延续自身的利益。但它不是全知全能的或是永远不会犯错失败的,错误的预期和判断将导致它趋向消亡。因此,也正是主体的适应性造就了纷繁复杂的系统复杂性。第20页/共47页第二、共同演化适应性主体从所得到的正反馈中加强它的存在,也给其延续带来了变化自己的机会,它可以从一种多样性统一形式转变为另一种多样性统一形式,这个具体过程就是主体的演化。但适应性主体不只是演化,而且是共同演化。共同演化产生了无数能够完美地相互适应并能够适应于其生存环境的适应性主体,就像花朵靠蜜蜂的帮助来受精繁殖、蜜蜂靠花蜜来维持生命;共同演化是任何复杂适应系统突变和自组织的强大力量,并且共同演化都永远导向均衡的边缘。第21页/共47页第三、趋向混沌的边缘复杂适应系统具有将秩序和混沌融入某种特殊的平衡的能力,它的平衡点就是混沌的边缘,也即一个系统中的各种要素从来没有静止在某一个状态中,但也没有动荡到会解体的地步。一方面,每个适应性主体为了有利于自己的存在和连续,都会稍稍加强一些与对手的相互配合,这样就能很好地根据其他主体的行动来调整自己,从而使整个系统在共同演化中向着混沌的边缘发展;另一方面,混沌的边缘远远不止是简单地介于完全有秩序的系统与完全无序的系统之间的区界,而是自我发展地进入特殊区界。在这个区界中,系统会产生涌现现象。第22页/共47页第四、产生涌现现象涌现现象最为本质的特征是由小到大、由简入繁。认为:“复杂的行为并非出自复杂的基本结构,极为有趣的复杂行为是从极为简单的元素群中涌现出来的。”涌现现象产生的根源是适应性主体在某种或多种毫不相关的简单规则的支配下的相互作用。主体间的相互作用是主体适应规则的表现,这种相互作用具有耦合性的前后关联,而且更多地充满了非线性作用,使得涌现的整体行为比各部分行为的总和更为复杂。在涌现生成过程中,尽管规律本身不会改变,然而规律所决定的事物却会变化,因而会存在大量的不断生成的结构和模式。这些永恒新奇的结构和模式,不仅具有动态性还具有层次性,涌现能够在所生成的既有结构的基础上再生成具有更多组织层次的生成结构。也就是说,一种相对简单的涌现可以生成更高层次的涌现,涌现是复杂适应系统层级结构间整体宏观的动态现象。第23页/共47页从信息运作的角度来看，CAS的行为是一整套发达的信息运作，包括信息的获取、加工、压缩、提炼、传送、利用和消除等。按照盖尔曼的总结，研究CAS主要关注：（1）信息怎样以数据流的形式到达系统；（2）CAS如何寻找数据流中的规律性，如何把它们从一些偶然的特征中提取出来，并提炼成可调整的图示；（3）观察这些图示如何与附加信息相结合得出适用于现实世界的结果。这一整套操作如下图所示：4、

CAS的运作机制第24页/共47页结果（现实世界）描述、预言、行动（现实世界）

现有资料展开

概述规律性并能给出预言的图示（许多竞争者的图示之一）规律的辨识与压缩过去的资料包括行为及其效果复杂适应系统运作图处理信息，总结研究，提炼内部模式反馈行动后果的信息，评价、改进内部模式把内部模式与实时信息结合，描述环境，预测未来采取行动，作用与现实世界收集信息，积累经验第25页/共47页复杂适应系统研究方法

与复杂适应系统思考问题的独特思路相对应，复杂适应系统研究问题的方法与传统的方法也有不同之处。复杂适应系统建模方法的核心是通过在局部细节模型与全局模型（整体行为、突现现象）间的循环反馈和校正，来研究局部细节变化如何突现出整体的全局行为。它体现了一种自底向上的建模思想，与传统的从系统分析与描述、建立系统的数学模型、建立系统仿真模型到模型的验证、确认这样一种从顶向下的建模思路是不同的。第26页/共47页复杂适应系统方法与传统方法对照表

第27页/共47页三、用CAS理论分析康复医疗行为（一）、康复是一个复杂系统（二）、康复系统的特征（三）、康复过程演化第28页/共47页关于健康：“身体上、精神上和社会上的完好状态，没有疾病或病痛。”具体说：是一个人在日常生活中能做什么或不能做什么，也就我们在日常生活中的功能状态。关于人的功能：包括身体结构、所做的一切事物（活动、任务及技能等）及渴望成为的角色（父母、工作人员及选举人等）。康复医疗根本目的：功能恢复功能恢复是一个个人、社会、环境等广泛参与下组成的一个复杂的系统工程。第29页/共47页康复的概念：

指综合地、协调地应用医学的、社会的、教育的、职业的措施，以减轻伤残者的身心和社会功能障碍，使其得到整体康复而重返社会。第30页/共47页（一）康复复杂适应系统分析动态性实体的复杂性开放性环节交互的复杂性行为复杂性结构复杂性康复的复杂性第31页/共47页A整个组织具有一个鲜明地目标，执行任务并生存下去B由大量相互作用的行为主体构成C与包含其他复杂系统的主体环境相互作用D发现，即通过反馈获取有关同环境作用的行为信息E从反馈信息中提炼作为处理外部环境关系时的规则F观察行为带来的反应信息，调整行为适应环境G整个组织内部成员有自身的个体模式功能恢复涉及患者、家属、医生、治疗师、社会等各类实体及相关的一系列康复治疗或训练活动，呈复杂的网络结构，因此康复医疗是一类典型的复杂适应系统。它具有以下特点：康复系统为复杂适应系统康复复杂适应系统分析第32页/共47页（二）康复医疗复杂适应系统特征CAS理论中的基本概念康复医疗发展演化中的特性聚集康复医疗各主体的集聚，包括：理论技术、文化心理、训练流程、患者情况、社会资源等。各主体都既有抗干扰的能力，又具有主动适应其它主体的能力。非线性康复医疗各主体间的发展演化路线和性质特征以及整个康复系统性质都是在动态变化的。都具有不确定的二重性。流康复医疗内部存在着信息流、方法技术流、社会政策流、资金流、文化心理流等，并且这些流通畅的程度直接影响着康复医疗系统的稳定性。多样性康复医疗系统上的各主体以及整个过程的发展呈现出路径多样性标识康复医疗发展演化过程的理论、文化、技术、特色、新方法、新组织等都是一个个的标识，它们直接或者间接的影响着整个康复医疗的发展演化。内部模型康复医疗系统具有层次的，每个主体都是一个内部模型，这些内部模型是一些具体处理问题形成的经验模式或者行为模式的总结积木康复医疗系统内部各个模型的不同组合，依次康复医疗过程系统性地处理遇到的问题，静态上讲，各个积木的组合演化形成一个个内部模型第33页/共47页（三）康复过程演化内涵康复医疗演化中的要素流动康复医疗演化中的学习康复医疗演化中的创新和功能恢复康复医疗演化中的知识共享康复医疗演化中的主体间信任康复医疗是由关联群体组成的复杂医疗训练系统，它的发展演化是一个由自组织与环境适应混合作用的系统演化过程。

第34页/共47页康复医疗演化的内涵康复医疗个体、群体之间的关系康复医疗内部各主体之间的关系

在演化中，根据康复医疗提供的最终结果或者服务之间的关系，可以把康复医疗之间的作用关系分为以下三种：共生、寄生和独立，其结果为：功能恢复、功能代偿和功能替代。相互学习适应，协调一致

康复医疗演化的双层含义：首先，演化将决定了整个宏观层次上的演进及其康复周期的推进；其次，就单个功能康复而言，它的演化将是一个学习积累的过程，创新或功能实现是内在根本动力，同时带来了整个康复医疗的演化。

第35页/共47页结果（涌现现象）描述、预言、行动（趋向混沌）

现有资料展开

概述规律性并能给出假设性的目标（共同演化）规律的辨识与压缩评定：功能和残疾、背景性因素资料，包括行为及其效果（自组织、适应）（四）康复适应系统运作图处理信息，总结研究，提炼内部模式反馈行动后果的信息，评价、改进内部模式把内部模式与实时信息结合，描述环境，预测未来采取行动，作用与现实环境收集信息，积累经验第36页/共47页四、CAS理论原理在康复医疗的的具体运用澳大利亚JanetCarr教授和RobertaShepherd教授最早将CAS理论引入康复医学领域。在《脑卒中康复—优化运动技巧的练习与训练指南》一书中：“适应的发生是对神经损伤和继发的废用的反应。”（中文版王宁华黄永禧黄真主译北京大学医学出版社2007年9月第一版）在《神经康复：优化运动技能》一书中提出：大脑的可塑性和恢复是复杂适应系统在人体的演化过程和结果。并对可塑性和恢复的适应性演化过程，影响因素，学习训练方向和内容，学习训练的目的和技巧等进行了科学系统地阐述。（中文版王宁华黄真主译北京大学医学出版社2015年8月第一版）第37页/共47页他们早在上世纪80年代出版的《中风病人的运动再学习方案》中，就隐约显现了“复杂适应系统”理论的原理。尽管当时CAS理论还没有问世。如在训练计划的4个步骤中：步骤1、分析作业：收集、观察、比较、分析，找出障碍点，明确训练目的。（基于适应主体）步骤2、练习丧失的成分：解释—认清目的，指示，练习+语言和视觉反馈+手法指导。（共同演化）步骤3、练习作业：解释--认清目的，指示，练习+语言和视觉反馈+手法指导，再评定，鼓励灵活性。（趋向混沌边缘或趋向平衡）步骤4、训练转移：衔接性练习的机会，坚持练习，安排自我监测的练习，创造学习环境，亲属和工作人员的参与。（涌现现象）第38页/共47页(一)人的一切生命活动都是适应系统的演化和涌现1、从胚胎—生长发育—成熟--死亡；从细胞—组织—系统—人体；2、所有活体器官都具备终身固有的自我组织，自我适应能力。具体反映在组织器官的学习、经验和使用的过程中；“中枢神经系统的神经元和神经网络对活动和行为终身都可以产生反应，而发生特定的分子、生物力学、电生理学和结构上的变化。”3、在人体器官的病理改变、障碍形成上也是一样的由适应系统导致的；4、在疾病的归转和运动障碍的康复方面也体现着适应系统的特性和特征第39页/共47页（二）人体运动系统的损伤和障碍受适应系统的影响1、缺乏适当的经历和训练，会造成组织器官的“适应不良”。2、骨骼肌肉系统发生适应不良性改变，使得肌肉不能对预期的活动在适当的时间产生适当的力量。具体表现在四个方面：

（1）、“肌肉和关节活动减少导致了神经肌肉系统的解剖学、力学和功能性的适应性改变。”

（2）、“由力弱和废用导致的肌肉变化包括肌纤维类型和长度的改变，肌萎缩和代谢改变。功能方面的后遗症是僵硬和力弱，肌肉耐力和适应性下降。”

（3）、“肌肉僵硬度增加是被动活动阻力的主要原因，也是功能障碍的主要原因。”

（4）、“适应性运动模式反映了肌肉的力弱，不平衡，僵硬和肌长度。”

说明肌肉力弱，丧失灵巧性（缺乏协调性），肌肉和结缔组织的适应性改变，是造成运动障碍的主要因素。包括生物力学、运动学、动力学、肌肉活动节律