Гэвин Претор-Пинни - Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас

Каждодневная безупречная работа «божественного очага» — а именно так назвал сердце живший в семнадцатом веке основоположник физиологии Уильям Гарвей — равна усилию, необходимому для поднятия тяжести в 1 кг на высоту, равную двум Эверестам. {20} 20 Miller, David J., “Heart”, in The Oxford Companion to the Body, ed. Colin Blakemore and Sheila Jennett (Oxford: Oxford University Press, 2001). (Причем без помощи носильщиков-шерпов.) Для свершения такого трудового подвига крайне важно соблюдение временного режима. Чтобы все четыре камеры сердца наполнились кровью и прогнали ее дальше по кровеносной системе, они должны сокращаться и расслабляться синхронно, в согласии друг с другом. Две камеры в правой части сердца гонят кровь через легкие, насыщая их кислородом. Две камеры в левой части прогоняют насыщенную кислородом кровь через остальные органы тела. Синхронность их работы полностью зависит от электрических импульсов, распространяющихся через мышечную ткань. Причем, волна импульсов должна начинаться с ближнего конца камеры и продвигаться по мышечной ткани к клапану, через который кровь и прогоняется.

Однако сердце не всегда работает как часы — если волна, распространяясь, отклоняется от нормальной формы, организм не снабжается кровью в полном объеме. Круговой волны вроде той, что образуется от шлепка мыла о воду в ванне, как раз стоит опасаться. То же самое можно сказать о спиральной волне, которая в водной среде представляет собой малоинтересную на вид полную воду [8] Полная вода — максимальный уровень поверхности воды во время прилива (прим. перев.). — эта «приливная волна» перемещается вдоль стенок чайной чашки, когда вы ложечкой размешиваете сахар. Возникающие в сердечной мышце круговые или спиральные волны нарушают четко отлаженную работу всей системы, вызывая состояние, известное как аритмия. И хотя инфаркт чаще всего случается в результате закупорки артерий, снабжающих клетки сердца кислородом и питательными веществами, его причиной, влекущей за собой скоропостижную смерть, может стать и аритмия — при условии, что наблюдается не редкое, почти незаметное трепетание сердца, а серьезные хронические сбои в его работе. Бывает, пейсмейкерным клеткам не удается сгенерировать электрический импульс должным образом. В таком случае прибегают к помощи искусственного пейсмейкера — воздействующего на ритм сердца электрокардиостимулятора. Прибор в устойчивом ритме генерирует импульсы, посылая волну в нужное время.

Возникающие в нездоровой ткани сердца круговые и спиральные волны — следствие неравномерно проходящих через мышечную ткань электрических импульсов и последующих сокращений. Такие импульсы могут возникнуть по разным причинам. Иногда в группе нормальных мышечных клеток возникает «кризис самоопределения» — клетки начинают вести себя как пейсмейкерные, генерируя собственные, не попадающие в такт волны. Бывает, что распространение электрических импульсов блокируется или замедляется в результате повреждения ткани или из-за тромба — это напоминает свободный бег океанических волн, внезапно прерываемый встающим на их пути пирсом или причальной стенкой.

В любом случае результатом становится аритмия по типу реентри. В самых серьезных случаях она представляет угрозу для жизни — многочисленные и некоординированные волны распространяются по мышечной ткани сердца в качестве своего рода ответной реакции. Последствия такой аритмии катастрофические, поскольку нормальный ритм сокращений сердца нарушается. (В сериалах, показывающих будни клиники, это как раз тот самый эпизод, когда склонившийся над пациентом врач кричит: «Фибрилляция желудочков! Мы его теряем! Черт, куда подевался дефибриллятор?») Крайне важно в течение первых же секунд воздействовать на сердце одиночным кратковременным электрическим импульсом — устранить разрозненные, несогласованные сокращения отдельных групп мышечных волокон. Эта мера, по сути схожая с быстрой перезагрузкой компьютера, должна нормализовать работу сердца.

И все же биение сердца — лишь одна из множества мышечных волн, пронизывающих наши тела. Впрочем, завзятых серфингистов такие волны едва ли приведут в восторг. И напрасно — от них зависит наша жизнь. Чем наверняка и объясняется непроизвольность сокращения соответствующих мышц. Вот почему большинство из нас об этих волнах даже не догадывается.

К примеру, перистальтическая волна подхватывает пищу, которую вы глотаете, и направляет через пищевод в желудок. Эта же самая волна мышечных сокращений двигает пищу из желудка дальше в тонкий кишечник, где питательные вещества всасываются.

Все эти волны представляют собой внутреннюю транспортную систему тела. Где-то волновое движение совсем незаметно — например, легкое колыхание крошечных волосков, или ресничек, выстилающих трахею. Реснички, совер шая волнообразные движения, запускают самый «культурный», тонко организованный процесс, называемый мукоцилиарнои эскалацией. Звучит загадочно, но на деле все довольно прозаично: выстилающий трахею изнутри эпителий задерживает частички пыли и другой грязи, которую вы вдыхаете вместе с воздухом. Слой липкого эпителия проделывает очень важную работу — отлавливает инородные частицы до того, как они попадут в легкие. Но каким образом слизь и тот «груз», что налипает на нее, выводятся из трахеи, если только их не отхаркивать, уподобляясь неотесанному деревенщине?

Конечно же, благодаря волнообразным движениям реснитчатого эпителия. Крошечные реснички постоянно совершают скоординированные колебательные движения, похожие на движения ног поспешно удирающей многоножки. Благодаря этим согласованным микроскопическим волнам слизь и налипшие на нее частички выводятся вверх по трахее к гортани. На этом волны реснитчатого эпителия свою работу завершают. А то, как распоряжаются плодами их трудов дальше — культурно сглатывают или невоспитанно отхаркивают, — не имеет к волнам никакого отношения. Тут уж все зависит от воспитания.

Волны внутренних мышечных сокращений слишком важны для организма, чтобы оставаться подконтрольными сознанию. Представьте на секунду, что вам надо следить за согласованной работой перистальтических волн и волн мукоцилиарнои эскалации, одновременно поглядывая за «моторчиком» — как бы не пошли спиральные волны. Все равно, что проходить уровни самой сложной компьютерной игры в мире. Постоянно держа в уме все эти задачи, на званом ужине вы окажетесь крайне скучным собеседником — будете весь вечер сидеть, как в рот воды набрав, с болезненно сосредоточенной физиономией. Вряд ли вас пригласят еще раз.

Любой истинный наблюдатель за волнами должен знать три основные формы волн и уметь их различать. Волны классифицируют по направлению колебаний частиц среды — например воды, через которую распространяется океаническая волна, или воздуха, через который распространяется звук. Таким образом, волны разделяют на продольные, поперечные и крутильные.