Техника - молодёжи 1957-06, страница 13

4. Сколь ни было бы слабым электрическое напряжение, оно передается по проволоке; но слабые раздражения не передаются нервным волокном.

Как объяснить такой характер работы нервного волокна?

По нервному волокну передается своего рода взрывное состояние, как если бы нерв представлял трубку, набитую порохом, подожженную с одного конца. Сходство здесь значительное: во-первых, в обоих случаях, каково бы ни было раздражение вначале, взрывное состояние распространяется с силой, независимой от этого начального состояния; во-вторых, после процесса распространения и нервное волокно и трубка с порохом «устают». Нерв 0,002 секунды отдыхает, причем среда, окружающая его, снабжает его новыми силами. Трубку со сгоревшим порохом так скоро зарядить не удается,— природа в этом отношении нас перещеголяла. В-третьих, есть и еще одно важное различие. Мы тщательно избегаем взаимодействия токов в отдельных проволоках телефонного кабеля. Природа же, наоборот, устанавливает нарочно связи между отдельными нервными волокнами, составляющими нерв. В этом отношении она поступает весьма разумно, эволюция недаром привела к такой конструкции. Оказывается, что такое взаимодействие улучшает восприятие мозгом внешних раздражений. Например: механизм нашего органа слуха довольно груб в том отношении, что два близких по частоте музыкальных тона производят на него почти одинаковое действие. Процесс передачи по взаимодействующим отдельным волокнам и работа мозга улучшают это положение, и мы получаем возможность различать звуки двух весьма близких частот (музыкальный слух). То же наблюдается и в других органах чувств.

Читателю теперь должно быть понятно, чего требует природа от любого органа чувств. Этот орган должен, приняв раздражения от внешнего воздействия, возбудить связанное с ним нервное окончание. Так как по нерву передается элек

трический толчок, то орган чувств должен полученное им слуховое, вкусовое или зрительное возбуждение преобразовать в электрохимическое явление. Всякий орган чувств есть преобразователь, если употребить термин, принятый в технике.

Самые простые и вместе с тем самые многочисленные рецепторы расположены на коже. Это небольшие тельца, внутри которых располагаются нервные окончания. Осязание обеспечивается двумя видами телец, так называемыми синусными волосками. Другие, похожие на них тельца служат для восприятия холода и тепла, боли. Общее число всех этих телец около миллиона. От каждого из них идет нерв в центральную нервную систему — мозг. Как, собственно, преобразуется внешнее раздражение в нервные импульсы, изучено еще недостаточно, однако надо сказать, что существует много явлений мертвой природы, где такое преобразование существует. Если, например, через раствор поваренной соли пропускать звуковые волны, то электроды, погруженные в него, показывают наличие электрического потенциала. Деформации жидкости, вызванные звуковыми волнами, вызывают в жидкости движения ионов и изменения, ведущие к возникновению потенциалов. Так как тело человека пропитано солевым раствором, то и оно является электролитом, однако полного сходства с предыдущим опытом нет. Существенно, что в теле имеются белки, взаимодействующие с электролитом, так что явление в живом теле сложнее. Однако одни и те же законы природы действуют и в живом и в мертвом телах, только на разные механизмы. В этом случае механическая энергия превращается (вероятно, не непосредственно) в электрохимическую.

Более, чем осязательные тельца, сложны, и даже очень сложны, рецепторы слуховых ощущений и ощущений тяжести; в них основным является процесс преобразования механической энергии в электрохимическую.

Вкусовой рецептор представляет собою

преобразователь химической энергии в электрохимическую. Это своего рода гальванический элемент, сухая батарейка. Наконец глаз, точнее клетки на внутренней поверхности глазного яблока, является преобразователем световой энергии в электрохимическую. С любым из рецепторов m6i можем произвести такой опыт: приложив к нерву, выходящему из рецептора, электроды (а это весьма непростое дело) и подвергая рецептор внешнему воздействию (звуку, если опыт ведется со слуховым рецептором и т. п.), мы обнаружим на нерве электрический потенциал.

Но если нервы могут передавать в мозг только толчки, а не точную характеристику возбуждения, то как же мы отличаем звук от света, вкусовое ощущение от теплового и т. д.? Из грубого опыта мы знаем, что если ударить кулаком по глазу, «то из него посыплются искры», возникает ощущение света. Значит, в этом опыте, где столь различны раздражения извне, ощущения в мозгу в известном отношении одинаковы. Объяснение находится в известном анатомам факте, что от каждого рецептора нервы идут в отдельную область мозга. Например, слуховой оканчивается во вполне определенном участке коры головного мозга, и если повредить этот участок, то слух пропадает. Таким образом, разделение происходит за счет различного положения воспринимающих участков, а то, что воспринимается, мозг считает звуком или светом, в зависимости от того, куда возбуждение подведено. В технике мы имеем нечто подобное: сигнал, скажем, от входной двери (звонок) подается к определенному месту воспринимающего сигнал щита, и на щите выскакивает определенный номерок. Сигнал от термоэлемента в механизме, предупреждающем о пожаре, идет к другому месту щита, и через реле сработает звонок тревоги. Несущественно, какой формы и силы идет сигнал по этим металлическим нервам, лишь бы он был достаточной силы, чтобы сработало реле.

о

Что, по вашему мнению, надо сделать, чтобы студенты биологических специальностей могли быстро овладеть новыми высотами современной биологии?

На этот вопрос нам ответили профессора Н. В. Тимофеев-Ресовский и А. А. Ляпунов

„НЕОБХОДИМА ВЫРАБОТКА ОБЩЕГО ЯЗЫКА МЕЖДУ МАТЕМАТИКАМИ, ФИЗИКАМИ, ХИМИКАМИ И БИОЛОГАМИ"

Для того чтобы обеспечить нормальное развитие современной биологии, прежде всего необходим теснейший контакт в форме соответствующих семинаров, посвященных взаимной информации. В крупных биологических научно-ис-следовательских институтах и лабораториях, особенно занимающихся радиобиологией, биофизикой и генетикой, необходимо тесное сотрудничество над разрешением основных глубинных проблем специалистов — математиков, физиков, химиков и биологов.

Далее, необходимо вводить строгие определения, точные методы эксперимен

та и обработки материала в целом ряде разделов биологии, где до сих пор количественные методы недостаточно развиты. В связи с этим необходимо всемерное развитие «математической биологии», то есть внедрение математических методов мышления и приемов обработки в биологии. Необходимо также значительно расширить возможность применения современной физической и химической лабораторной техники и аппаратуры в биологическом эксперименте; особенно это касается столь важных современных разделов биологии, как биофизика, радиобиология и радиационная генетика.

совершенно недостаточно оснащенных у нас современными методами экспериментирования, а также подготовки соответствующих специалистов.

К сожалению, все реже встречаются в наше время широко образованные нан туралисты, хотя еще со времен Ломоносова тип натуралиста широкого профиля был характерен для русской науки. Полезно вспомнить таких лишь недавно умерших крупнейших наших ученых, как В. В. Докучаев, В. И. Вернадский, М. А. Мензбир, А. Е. Ферсман, Л. С. Берг, Н. К. Кольцов, Н. И. Вавилов, Н. Д. Зелинский, и многих других. Обладая широким натуралистическим подходом к явлениям внешнего мира, они именно благодаря этому способны были ставить и разрешать крупнейшие есте-ственноисторические проблемы. Это, конечно, не исключает необходимости глубокой специализации в какой-либо области исследования, и натуралист широкого профиля отнюдь не должен быть дилетантом. Но лишь натуралисты с широким кругозором могут со всей серьезностью воспринять встающие перед современной биологией проблемы и успешно разрешать их.

11

t

/