Что такое бионика - [7]

Во всех органах и тканях образуются биотоки. Возникают они и при работе сердца, расходясь затем по всему организму. Расслабленное сердце имеет положительный потенциал, сокращенное — отрицательный.

Особенно важное значение придается изучению токов, образующихся при работе мозга. Разность их потенциалов измеряется миллионными долями вольта. Токи мозга можно обнаружить, наложив на голову специальные электроды и соединив их с электронным усилителем (с коэффициентом усиления в десятки тысяч). В результате на экране осциллографа можно видеть характер токов и их изменения. Учеными установлено, что токи мозга обладают определенной ритмичностью. Уже известно несколько таких ритмов — альфа, бета, гамма и другие. Частота изменений у альфа-ритма (8—12 колебаний в секунду), она выше у бета-ритма (20–30 колебаний в секунду) и еще выше у гамма-ритма. Частоты, а значит и ритмы, зависят от состояния, в котором находится человек. Определенное нарушение работы мозга вызывает определенные же изменения биотоков. Такая зависимость характера токов от состояния организма позволяет ученым изучать процессы, происходящие в мозгу человека. И не только изучать, но иногда и судить о том, здоров ли человек, если болен, то чем, и т. д.

А в 1962 г. биотоки мозга были использованы для наблюдения с Земли за состоянием организма космонавтов Андрияна Николаева и Павла Поповича. Для этого ученым пришлось использовать систему биотелеметрии, то есть передачи по радио данных о биотоках. Была создана специальная аппаратура, разработан наиболее эффективный способ отведения биотоков, система наложения электродов.

И вот 11 августа 1962 г. при подготовке А. Николаева к полету ему надели шлемофон с маленькими серебряными электродами в области лба и затылка. На поверхности электродов — тонкий слой специальной пасты. Она уплотняет контакт электродов с кожей.

Провода от электродов подводятся к миниатюрному усилителю, размещенному вместе с источниками питания в маленькой коробочке, а она — в кармане скафандра.

Только начался исторический полет, а на Земле у специалистов космической медицины уже была под руками запись биотоков человека, находящегося в межпланетном пространстве. Такие же записи велись и с борта космического корабля «Восток-4», пилотируемого П. Поповичем. Расшифровка этих записей дала богатый научный материал. Получение первых в истории науки записей биотоков из космоса — выдающееся достижение советской космической медицины и нашей радиоэлектроники.

Исследование биотоков головного мозга космонавтов позволяет получить представление о физиологическом состоянии центральной нервной системы в целом и дает возможность судить о ее реакциях на различные воздействия, связанные с многодневными космическими полетами. Введение в программу наблюдений за космонавтами записи биотоков их мозга преследовало цель исследовать нервнопсихическое состояние организма человека при длительном пребывании в состоянии невесомости. Метод исследования биотоков головного мозга в определенной степени позволяет также контролировать состояние сна и бодрствования, утомления и возбуждения.

У космонавтов исследовались на расстоянии не только биотоки мозга, но и электрическая активность сердечной мышцы, кожно-гальванические реакции. Контроль за электрической активностью сердечной мышцы дает представление о состоянии сердечно-сосудистой системы. Он использовался и в предыдущих полетах, что позволило проводить сравнение полученных данных.

Исследование кожно-гальванических реакций также служит задаче изучения состояния центральной нервной системы. Под кожно-гальваническими реакциями понимают сложный комплекс биоэлектрической активности кожи, обусловленный биотоками потовых желез и ее электрическим (омическим) сопротивлением. В результате возбуждения высших вегетативных центров происходит изменение электрического сопротивления кожи. Значит, по нему можно судить о болевых раздражениях, эмоциональных напряжениях и т. п.

В наблюдениях за космонавтами с Земли применялась и регистрация движений глаз, основанная на улавливании разности потенциалов между положительно заряженным глазным яблоком и отрицательно заряженными его внутренними отделами (сетчаткой и оболочкой). Одновременно в некоторых случаях удавалось отмечать и биотоки глазных мышц.

Все эти изменения предназначались для получения объективной информации о нарушениях вестибулярного аппарата космонавтов (аппарата, «ведающего» равновесием тела человека). Дело в том, что при подобных нарушениях наблюдаются непроизвольные ритмичные движения глазного яблока, характеризующиеся определенным размахом и частотой. Кроме наблюдения за нарушениями вестибулярного аппарата метод регистрации движений глаз дает некоторое представление о двигательной активности космонавта.

Поскольку токи, образующиеся в мозгу, — переменные, то они вызывают в окружающей их среде электромагнитное поле, конечно гораздо более слабое, чем те поля, которые создают антенны радиостанций. Однако и электромагнитное поле мозга можно улавливать. Недавно, например, удалось принять «мозговые» волны на расстоянии в несколько метров. При этом характер волн, как и предполагалось, зависит от того, чем занимается в данный момент человек. И это, по-видимому, также принесет большую пользу науке, особенно медицине.