Техника - молодёжи 1957-06, страница 12

Мичуринская биология учит тому, что путь изменения природы животных организмов в нужную для практики сторону проходит через физиологию,, через взаимодействие организма и факторов внешней среды. Огромную роль здесь играют органы чувств — эти приемники внешних воздействий. Как работают органы чувств, хотя бы на примере человека? Каковы их материальные основы? С такими вопросами мы обратились к известному акустику, академику Николаю Николаевичу АНДРЕЕВУ.

Помещаем ответ академика Н. Н. Андреева

„КАКОВЫ МАТЕРИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ РАБОТЫ НАШИХ ОРГАНОВ ЧУВСТВ?"

Зто один из основных вопросов физиологии. С какой точки зрения следует к нему подходить?

В первой лекции своего курса физиологии И. П. Павлов в следующих словах излагает свою точку зрения на физиологию: «При решении этой задачи дело сводится к тому, чтобы и животный и человеческий организмы, очень похожие друг на друга, рассматривать как машины. Только такой взгляд может быть назван «научным».

Конечно, никто не думает, что машины, созданные руками человека, и человек как машина могут быть поставлены в один ряд. Животный мир зародился, вероятно, около миллиарда лет тому назад, и до этого времени животные эволюционировали от простейших организмов до сложнейших. Человеческой же технике, если даже считать с открытия пользования огнем, несколько десятков тысячелетий. Понятно, что в результате эволюции сложность человека как машины несравнима со сложностью любого станка. Но это вовсе не следует понимать так, что в организме человека действуют какие-то законы, отличные от действующих в неживой природе. У машины имеются органы, воспринимающие извне некоторое задание. Поступив в машину, это задание передается по проводам к обрабатывающим его аппаратам, скажем выполняющим сложение нескольких чисел. В результате машина выдает их сумму. Органы восприятия человека — рецепторы,—получив от внешнего мира восприятие, передают его по нервам в мозг. Последний выдает результат, выражающийся в тех или иных действиях человека — движениях, словах и т. п.

Несколько слов о рецепторах. Чувств у человека много, не только зрение, осяза

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫИ ЭЛЕМЕНТ

НАСТРОЙКА

ние, вкус, слух и обоняние. Есть еще ощущение боли, тепла и холода, ощущение равновесия. Кроме рецепторов, воспринимающих раздражение извне, имеются так называемые проприорецепторы, воспринимающие раздражение от процессов, совершающихся в самом человеке: движения рук и ног, перистальтики кишок и желудка и т. д. Сосчитать число рецепторов' нелегко: это не только два глаза, два уха, один нос, один язык. Рецепторы осязания, боли распределены повсюду в коже и во внутренних органах. Правда, в их действиях и отчасти и в устройстве много общего.

Однако раньше, чем мы будем излагать, как они устроены, остановим наше внимание на процессе передачи раздражения, получаемого любым рецептором, керву, ведущему их в мозг. Здесь мы встречаемся с весьма важным фактом: все нервы работают по одному принципу. Нечто подобное имеем мы и в нашей технике. Как по одним и тем же проводам передаются любые телефонные разговоры, стуки, речь, пение, так и по различным по расположению, но одинаковым по конструкции нервам передаются раздражения. Однако имеется существенное различие. Металлический провод передает то, что к нему подведут, например, электрические колебания, меняющиеся 1 ООО раз в секунду. Передача по нервному волокну носит совершенно другой характер: нерв, соединяющийся с ме

ханизмом уха, передает колебания, которые возникают в ушном аппарате от внешних звуков в виде отдельных толчков — импульсов, нисколько не похожих на те колебания, которые действовали на окончание нерва в ушном аппарате. Но самое замечательное, что все нервы: чувствительные, идущие от органов чувств к головному мозгу: двигательные, по которым мозг передает свои приказания двигателям — рукам, ногам и т. п., — могут передавать от рецептора к мозгу только такие толчки. Передача толчков по нервному волокну от рецептора до мозга есть явление электрического порядка. Точнее, имеет электрохимический характер, однако проще всего его наблюдать по его электрическим проявлениям. Но это не есть то явление, которое существует в проволоке, передающей электрический ток. Механизм нервного проведения существенно отличен от обычного электрического тока. Перечислим наиболее важные различия:

1. Электрический ток в проводнике — это движение электронов. Электрическое напряжение (выражаемое в вольтах) падает по длине проводника: чем длиннее проводник, тем больше ослабляется напряжение.

В нервном волокне тоже имеет место электрическое явление: перемещается электрический толчок, обнаруживаемый по его напряжению (биопотенциал). Но нервное волокно — проводник особого рода, и электроны вдоль него не перемещаются; вдобавок перемещение биоэлектрического толчка совершается без ослабления.

2. Скорости прохождения тока по проволоке и передачи нервного импульса по нервному волокну резко различны: электрический ток передается практически мгновенно, биопотенциал же со скоростью, не превышающей 100 м в секунду.

3. Проволока, по которой течет электрический ток, не устает, она всегда готова к работе. Нервное волокно, по которому пробежал толчок, устает и некоторое время не способно передавать второй толчок, оно отдыхает не менее чем 0,002 секунды.

РЕЦЕПТОР КОЖИ

ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

РЕГУЛЯТОР-РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН

Сходство функций устройства автоматического регулирования в машине и простейшего безусловного рефлекса в организме. Центробежный регулятор скорости непрямого действия, изображенный слева, состоит из чувствительного и изменению скорости элемента — двух грузов, которые расходятся при повышении скорости и поднимают подпружиненную муфту; гидравлического золотника, выполняющего роль регулятора-распределителя, и гидропривода, опускающего заслонку в трубе подачи топлива. Черным показана обратная связь, которая обеспечивает компенсацию всяких случайных помех, возникающих при работе устройства.

Рефлекторная дуга, образуемая цепями нервных клеток — нейронов (изображена справа), обеспечивает бессознательное резкое движение, например отдергивание руки при внезапном ощущении боли. При этом воздействие извне улавливается рецептором — чувствительным элементом кожи, и по аксону (отростку) нейрона, идущего к спинному мозгу, передается нейронам спинного мозга, выполняющего роль регулятора-распределителя.

Под внешним действием нейроны, идущие к одной мышце из пары мышц-антагонистов, возбуждаются, а нейроны, идущие к другой, испытывают торможение. Это эфферентные нейроны. Их аксоны входят в мышечную ткань и заставляют одну мышцу напрячься, а другую — расслабиться. Афферентные нейроны, показанные черным, обеспечивают обратную связь — они передают сигналы того, что действие совершилось.

Обе схемы предусматривают активное вмешательство в их функции. Машинист регулирует действие центробежного регулятора через рукоятку настройки. Человек может пересилить боль — его высшая нервная деятельность парализует действие безусловного рефлекса.

спиннои мозг

КОНЕЧНОСТЬ