Изот Литинецкий - Беседы о бионике

Наконец, третья чрезвычайно важная задача, которую предстоит решить ученым, — найти способ управления искусственным сердцем. Иными словами, речь идет о приведении режима работы искусственного сердца в соответствие с потребностями всего организма человека.

Если сердце целиком искусственное, наладить нужный ритм его работы — дело довольно сложное. "В этом случае, очевидно, — пишет профессор Ф. Баллюзек, — не обойтись без портативных датчиков, распололсеиных внутри организма".

Но, как показывает медицинская практика, большинство патологических процессов поражает сердце неравномерно: чаще страдает левый желудочек, реже правый, и лишь иногда речь идет о несостоятельности всей сердечной мышцы. Следовательно, далеко не всегда возникает нужда в замене протезом всего сердца, во многих случаях можно ограничиться лишь одним дополнительным желудочком, способным взять на себя часть приходящейся на пораженный желудочек нагрузки. При протезировании только одной половины сердца значительно облегчается задача наладки режима его работы. В этом случае в качестве управляющего устройства можно использовать оставшуюся здоровую часть сердца. Собственные биотоки сердца позволяют достигнуть полной синхронизации работы обеих его частей — естественной и искусственной. Для этого лишь нужно оснастить обычный электрокардиограф, включенный, так сказать, наоборот, специальным узлом — синхронизатором, который позволял бы в нужный момент включать электрическое реле и вызывать сокращение (систолу) искусственного желудочка. Такая задача сейчас вполне разрешима. Советские инженеры создали для этой цели хороший прибор — кардиомонитор.

На пути создания искусственного сердца ученым предстоит преодолеть еще очень много трудностей. Однако никто из специалистов, занятых решением этой проблемы, не сомневается в том, что с дальнейшим развитием радиоэлектроники, бионики, химии и кибернетики искусственное сердце станет достоянием практической медицины.

Наблюдая за реакциями человека, используя точнейшую электронную аппаратуру и методы современной электрофизиологии, ученым удалось показать, что из десятков тысяч сигналов, генерируемых центральной нервной системой, можно выделить те, которые несут полезную информацию о специфических движениях. При сравнении у разных людей осциллограмм сигналов управления — биотоков, сформировавшихся в центральной нервной системе, было установлено, что они схожи между собой, если выполняемые действия одинаковы. Вполне естественно, что это навело ученых на мысль о биоэлектростимуляции, о возможности перенесения биотоков с одной, здоровой части организма на другую, больную, у которой, например, нарушена связь с центральной нервной системой. Ведь научиться управлять движениями парализованных рук и ног — давнишняя, заветная мечта врачей!

Биоэлектростимуляция открывает широкие возможности для лечения параличей, в частности параличей, возникающих вследствие поражения двигательных центров коры головного мозга. Разумеется, при "старом" параличе биостимуляция бессильна, поскольку мы не научились пока еще возвращать к жизни атрофированные мышцы. Биоэлектростимуляция может эффективно помочь восстановить функцию управления мышцами рук или ног лишь в том случае, если болезнь захвачена в самом начале и если нарушение в работе управляющего "механизма" нашего тела поддается исправлению.

А нельзя ли биотоки, генерируемые здоровым организмом, каким-либо образом "законсервировать" с тем, чтобы в любое время в отсутствие "донора" использовать их в больном организме? Вероятно, это можно сделать. Так как команды, которые мозг отдает мышцам, посылаются по нервным волокнам в виде серии электрических импульсов и каждому движению мышц соответствует определенный характер сигнала, то последний можно не только усилить, но и записать, скажем, на магнитную ленту. "Проигрывая" потом эту запись соответствующим мышцам больного, быть может, удастся заставить их работать, хотя никаких команд от мозга они не получают. Таким образом, посредством биоэлектростимуляции можно, как показывают опыты, весьма эффективно воздействовать не только на парализованные конечности, но и на внутренние органы человека и животных.

Возьмем для примера легкие. Известно, что процессом дыхания управляет дыхательный центр, расположенный в ромбовидной ямке продолговатого мозга, в области так называемой ретикулярной формации. От рецепторов легких в дыхательный центр поступают по нервным волокнам импульсы, которые затем направляются к дыхательной мускулатуре, вызывая ее сокращения. И вот доктор Витольд Карчевский из Варшавы перерезал эти волокна у кролика, но кролик не погиб. Жизнь кролику сохранили чужие биотоки — ученый передавал подопытному животному записанные на пленку и усиленные импульсы от рецепторов легких другого кролика.

У персонала родильных домов можно услышать фразу: "Рожает, как крольчиха". Это выражение является синонимом не только плодовитости, но и легкости родов. В действительности же крольчихам роды даются не так легко, как нам кажется. Они рожают в муках, как и все теплокровные животные. Особенно трудно им, когда у больной крольчихи слабы родовые схватки. И беда здесь не в слабости мышц матки, а в том, что очень слабы биоимпульсы, генерируемые центральной нервной системой и передающие матке команды. В этом легко убедиться, если наложить на матку электроды и записать ее импульсы на электронном самописце. Последний начертит на бумажной ленте кривую со слабыми редкими импульсами, не идущими ни в какое сравнение с биотоками здоровой самки.

А что если активную матку здоровом крольчихи соединить со слабой проводами, как генератор соединяют с двигателем? Вероятно, мощные, отчетливые биоимпульсы здоровой самки будут активизировать сокращение мышц ее слабой сестры. Но для этого, скажет читатель, надо заставить здоровую и больную крольчих рожать одновременно. Нет, оказывается этого не требуется. Инженеры решили сконструировать усилитель биотоков матки и записать биоимпульсы нормальных родов на магнитофонную ленту. Получилась запись, которую В. Орлов удачно назвал "электронной программой родов". Затем мышцу матки больной самки-роженицы подключили к магнитофону, и ее мышцы стали столь же активно сокращаться, как и у здоровой. Так легко, с помощью биотоков, усиленных электронной "повивальной бабкой", вероятно, не рожала еще ни одна крольчиха в мире!

Результаты описанных выше и ряда других аналогичных опытов позволяют надеяться, что биоэлектрическая стимуляция в недалеком будущем станет самым действенным средством борьбы с шоком, клинической смертью, утомляемостью и т. п. Имеются также основания предполагать, что в дальнейшем с помощью специальной электронной аппаратуры удастся открыть и глубоко изучить неизвестные нам процессы в организме человека, которые можно будет использовать для диагностики и предупреждения ряда заболеваний.