Журнал Здоровье №7 (79) 1961

Незаменимым помощником экспериментатора стали телевизионные камеры, позволяющие вести наблюдение за теми или иными процессами, следить, например, за ходом хирургической операции.

Совершенно новым и многообещающим является дистанционная регистрация физиологических функций организма. В этом отношении поистине замечателен опыт передачи телевизионных изображений на огромные расстояния с советских кораблей-спутников. Ученые, находящиеся в наземной лаборатории, могли следить за состоянием основных жизненных функций животных.

Электрогастрограф записывает биотоки, идущие от желудка, по которым можно судить о его деятельности

Этот миниатюрный прибор — газоразрядный счетчик — служит для ранней диагностики опухолей пищевода и желудка

Беспримерный полет вокруг Земли Юрия Алексеевича Гагарина проходил под неослабным наблюдением ученых. Телевизионная система осуществляла передачу на Землю изображения космонавта. Это давало возможность вести наблюдение и контроль за его состоянием. Одна из телевизионных камер передавала изображение пилота анфас, другая — сбоку.

Нет ничего удивительного в том, что врач в лаборатории может следить за пульсом, частотой дыхания и электрокардиограммой спортсмена, участвующего в соревновании.

Одним из замечательных и многообещающих является электронный прибор, получивший название «телевизора мозга». Благодаря оригинальной конструкции, разработанной советскими учеными, оказалось возможным регистрировать на экране телевизора пространственный биоэлектрический процесс в мозгу, сердце и т. д. Существует прибор, позволяющий производить такую запись одновременно с четырехсот точек головного мозга.

Однако задача биофизики состоит не только в том, чтобы изучать биологические процессы лишь с помощью измерительной техники. Это далеко не исчерпывает существа отношений между биологией и физикой. Во всех приведенных примерах биология как бы только следовала за успехами физики, что, конечно, немало для развития науки. Вместе с тем одной из основных задач современной биофизики является изучение физических процессов в самом организме, возникающих, например, при сокращении мышцы, нервном возбуждении, действии света на сетчатку глаза, звука на орган слуха и т. д. Биология и здесь может гордиться заслуженным и большим успехом. Приведем некоторые примеры.

Одним из самых важных жизненных процессов является возбуждение нерва, составляющее основу деятельности нервной системы человека и животного. А, как мы знаем, нервная система регулирует все без исключения жизненные функции. Нервное возбуждение обеспечивает взаимодействие организма с внешней средой, приспособление к ее непрерывно меняющимся условиям. Вот почему такой жгучий интерес у ученых вызывает процесс возбуждения нерва.

Как мы уже говорили, обязательным спутником возбуждения, не отделимым от него, является электрический процесс. Именно электрической разницей потенциалов в настоящее время ученые объясняют передачу возбуждения по нервному проводнику.

Что же представляет собой нерв, если его рассматривать как электрический проводник?

Ответ на этот вопрос можно поручить, экспериментируя с некоторыми возбудимыми биологическими объектами. Например, включая клетку водоросли в цепь электрического тока, можно наблюдать, что живая система характеризуется не только величиной сопротивления току, но и обладает электрической емкостью. Именно электрическая емкость обусловливает сдвиг фаз тока и напряжение в цепи, в которую включена клетка водоросли. Близкие к этим явлениям физиологические свойства обнаруживает и нерв, включенный в электрическую цепь: он также оказывает сопротивление проходящему току и обладает определенной электрической емкостью.

Можно достаточно точно представить себе те физические явления в нерве, которые происходят при его возбуждении. Так, например, установлено, что Одновременно с возникновением тока действия происходит изменение электрических свойств нерва, уменьшается его сопротивление электрическому току.

Знание биофизических процессов, происходящих в нервной системе, очень важно для практической медицины. Это позволит изыскивать средства, восстанавливающие функции нервов, например после травм и т. д.

Ученые предполагают, что в состоянии покоя в нерве имеются структуры, не проницаемые для определенных ионов — электрически заряженных частиц. В состоянии возбуждения эти структуры становятся проницаемыми, существовавшее неравенство ионов выравнивается, в результате и возникает ток действия, который можно рассматривать как своего рода разряд конденсатора. Вслед за этим в результате процессов обмена веществ непроницаемость нерва восстанавливается, освобождаются новые порции токов, снова накапливается электрический заряд и т. д.

Какова же цель столь тонких и сложных исследований? Они позволяют глубже проникать в существо процессов, происходящих в нашем теле, искать причины нарушения этих процессов при различных заболеваниях, разрабатывать эффективные меры лечения и предупреждения различных болезней.

В настоящее время в лабораториях ученые стараются создать модели биологических процессов, происходящих в живом организме. Уже удалось сделать механические модели системы кровообращения, скелетных мышц и т. д. Особое внимание исследователей привлекли новые перспективы моделирования процессов, протекающих в нервной системе. Это осуществляется при помощи учения об информации — кибернетики.

Есть еще один очень важный раздел современной биофизики — учение о приложимости основных закономерностей процессов обмена энергии и превращения одних ее видов в другие к живым организмам. Наука, изучающая эти закономерности, носит название термодинамики. В настоящее время есть все основания говорить о том, что физические и химические явления в организме подчинены законам термодинамики так же, как и все другие процессы материального мира.

Успехи биофизики, бесспорно, связаны с бурным развитием смежных отраслей науки. В решениях XXI съезда КПСС о развитии народного хозяйства СССР на 1959–1965 годы указывалось, что значение комплекса биологических наук для медицины будет особенно возрастать по мере использования в биологии достижений физики и химии, и отмечалась большая роль, которую будут играть в недалеком будущем такие науки, как биохимия, биофизика и некоторые другие дисциплины. Ученые все шире и успешней используют законы физики и химии для проникновения в сложные биологические закономерности живого организма.