Беркинблит, Глаголева - Электричество в живых организмах (Квант) - 1988 (947484), страница 54

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 54)

бб. электРокаРдиогРамма (энг) точек тела, и их изменению во времени можно рассчитать, как движется волна возбуждения по сердцу и какие участки сердца стали невоабудимы (например, поражены инфарктом). Расчеты эти весьма трудоемки„но они стали возможны с появлением ЭВМ. Такой подход к анализу ЭКГ был развит сотрудником Института проблем передачи информации АН СССР Л. И. Титомиром, Вместо многих кривых, в которых трудно разобраться, вычислительная машина рисует на экране сердце и распространение возбуждения по его отделам. Можно прямо видеть„ в какой области сердца возбуждение идет медленнее, какие участки сердца вообще не возбуждаются и т.

д. Потенциалы сердца были использованы в медицине не только для диагностики, но и для управления медицинской аппаратурой, Представьте себе, что врачу необходимо сделать рентгеновские снимки сердца в разные фааы его цикла, т, е, в момент максимального сокращения,максимального расслабления н т.д.', это бывает необходимо при некоторых заболсвап1ях, По к, к поймать момент наибольшего сокращеният Приходится делать много снимков в надежде, что один из них попадет в нужную фазу, И вот советские ученые В, С. Гурфинкель, В. Б, Малкин и М. Л.

Цетлин решили включать рентгеновскую аппаратуру от зубца ЭКГ. Для этого потребовалось не очень сложное электронное устройство, которое включало съемку с заданной задержкой относительно зубца ЭКГ. Остроумное само по себе ретпенне задачи особенно интресно тем, что это было одно пз первых (ныне многочисленных) устройств, в которых естественные потенциалы органиама управляют теми или иными искусственными устройствами; эта область техники получила название биоуправлепия. Скелетные мышцы тела тоже генерируют потенциалы, которые можно регистрировать с поверхности ко;ки. Однако для этого требуется более совершенная аппаратура, чем для регистрации ЭКГ. Отдельные мышечные волокна обычно работают асинхронно, их сигналы, накладываясь друг на друга, частично компенсируются, и в результате получаются меньшие потенциалы, чем в случае ЭКГ.

Электрическая активность скелетной мышцы называется электромиограммой— ЭМГ. Впервые ПД мышечных волокон человека обнаружил, прослушивая их с помощью телефонного аппарата, русский ученый Н. Е. Введенский еще в 1882 г. В 1907 г. немецкий ученый Г. Пипер использовал для их объективной регистрации струнный гальванометр. Однако это был сложный и трудоемкий метод. Только после того как в 1923 г. появился катодный осциллограф и электронная техника, электромиография стала усиленно развиваться. Сейчас ее широко применяют в науке, в медицине, в спорте, а также для биоуправления.

Одно из первых замечательных применений биоуправления с помощью ЭМà — создание протезов для людей„ потерявших руку. Такие протезы впервые были созданы в нашей стране. А что такое ЭЭГ? Это электроэнцефалограмма„ т. е. электрическая активность мозга, колебания по' тенциала, создаваемые работой нейронов мозга и регистрируемые прямо с поверхности головы. Нервные клетки, как и мышечные волокна, работают неодновременно: когда одни из них создают на поверхности кожи положительный потенциал, другие создают отрицательный.

Взаимная компенсация потенциалов тут еще сильнее, чем в случае ЭМГ. В результате амплитуда ЗЭГ примерно в сто раз меньше, чем ЭКГ„поэтому их регистрация требует более чувствительной аппаратуры. Впервые ЗЭГ была зарегистрирована русским ученым В, В. Правдич-Немским на собаках с помощью струи- ного гальванометра; он вводил собакам кураре, чтобы более сильные мышечные токи не мешали регистрации токов мозга. В 1924 г.

немецкий психиатр Г. Бергер начал в Йенском университете изучение ЭЭГ человека. Он описал периодические колебания потенциалов мозга, имеющие частоту около 10 Гц, которые называют альфа-ритмом, Он же впервые зарегистрировал ЗЗГ озеловека при припадке эпилепсии и пришел к выводу, что Гальвани был прав, предполагая, что при эпилепсии в нервной системе возникает участок, где токи особенно сильны (клетки там непрерывно возбуждаются с большой частотой). Поскольку речь шла об очень слабых потенциалах, зарегистрированных малоиавестным врачом, результаты Бергера долго не привлекали внимания; он сам опубликовал их только через 5 лет после сделанного открытия.

И только после того как в 1930 г. их подтвердили внамеяитые английские ученые Эдрпап и Мэтьюс, на иих была «...поставлена печать академического ф одобрения», по выран«ению Г. Уолтера, английского ученого, который . Э3 запималсн клиническими аспектами ЭЭГ в лабора- Рнс. 66. «Карта тела» в соматории Голла. В этой ла- тооенсорнойоблаотннорыбольборатории были разра шнх полУшарнв, полученнаа методом вызванных нотенцнботаны ллетоды, которые алов позволяли по ЭЭГ определять местоположение опухоли или кровоизлияния в мозгу, подобно тому, как ранее научились по ЭКГ определять место инфаркта в сердце. В дальнейшем кроме альфа-ритма были открыты и другие ритмы лшэга, в частности ритмы, связанные с равными типами спа. Существует масса проектов биоуправления с помощью ЭЭГ.

Например, если у водителя все время регистрировать ЭЭГ, то можно с помощью ЭВМ определить момент, кода он начинает дремать, и будить его. К сожалению, все такие проекты пока трудно реализовать, так как амплитуда ЭЭГ очень мала. Кроме ЭЭà — колебаний потенциала мозга в отсутствие специальных воздействий, существует еще и другая форма потенциалов мозга — вызванные потенциалы (ВП). ВП вЂ” это электрические реакции, возникающие в ответ на вспышку света, звук и т.

д. Так как на яркую вспышку света отвечают почти одновременно сразу много нейронов мозга, то ВП обычно имеют гораздо большую величину, чем ЗЗГ. Не случайно они были обнаружены гораздо раньше, чем ЭЭГ (в 1875 г, англи- 267 чаником Кетоном и независимо от него в 1876 г. русским исследователем В. Я. Данилевским). С помощью ВП можно решать интересные научные задачи. Например, после вспышки света ответ (ВП) раньше всего возникает в затылочной области мозга. Отсюда можно сделать вывод, что именно в эту область поступают сигналы о свете.

При электрическом раздражении кожи ВП возникают в темной области мозга. При раздражении кожи руки они возникают в одном месте, кожи ноги— в другом. Можно составить карту таких ответов и зта карта показывает, что поверхность кожи дает проекцию на теменную область коры мозга человека (рис. 66).

Интересно, что при этом проектировании нарушаются некоторые пропорции, например проекция кисти руки оказывается непропорционально большой. Да это и естественно: о руке мозгу нужна гораздо более подробная информация, чем, например, о спине. Электрическое хозяйство инфузории да, немного страшновато...быть Очень Маленьким Существом, совершенно окруженным вовой! А. А.

Миан езиани-Пув н все, все, всев В атой книге мы рассказывали вам об электрических явлениях в клетках самых разных животных — лягушки и человека, усоногого рака и кальмара. Но все это были многоклеточные животные. А сейчас обратимся к простейшим. Простейшие замечательны тем, что это одноклеточные животные, т.

е., с одной стороны, это всего одна клетка, а с другой — организм с достаточно слоткным поведением. Этим обусловлены замечательные особенности простейших. У многоклеточных существует разделение труда между разными типами клеток, у простейших, напротив, все функции совмещены в пределах одной клетки, могут выполняться только ею и должны быть согласованы между собой, Посмотрим же, как живет известная всем со школьных времен — с 6-го класса — пресноводная инфузория туфелька и какую роль в ее жизни играют электрические процессы.

Значительная часть тела туфельки покрыта прочным панцирем нз правильно расположенных шестиугольников, в котором имеются ряд просветов для рта, места выброса остатков пищи и др„Кроме того, на поверх- 258 ,ности тела туфельки находятся около 15 тысяч ресничек — ее органов движения. Наконец, на поверхности находятся органы защиты — трихоцисты, устройства, которые при раздражении выбрасывают наружу длинную нить, выделяющую ядовитое вещество, так же как стрекательные клетки крапивы. Некоторые реснички, расположенные около рта инфузории, служат не для движения, а для того чтобы загонять пищу в рот. У туфельки рот все время открыт, и она непрерывно питается бактериями.

У некоторых других хищных инфузорий рот открывается в момент захвата пищи. Пища, попавшая в рот, через глотку проходит в мембранный пузырек, который отрывается от глотки и совершает сложное путешествие внутри тела инфузории. Этот пузырек называют пищеварительной вакуолью. Таких вакуолей в один и тот же момент может быть много: одни только оторвались от глотки, другие прошли часть пути, третьи уже подходят к специальному участку поверхности, где выбрасываются наружу непереваренные остатки пищи. С нашей, человеческой точки зрения, это довольно необычная пищеварительная система: вместо того чтобы пища двигалась по кишечнику, как у всех людей, у инфузории нет никакого аналога кишечника, а сам «желудок» с пищей отправляется в путешествие по телу.

Характеристики

Список файлов книги