Как мы уже говорили, обязательным спутником возбуждения, не отделимым от него, является электрический процесс. Именно электрической разницей потенциалов в настоящее время ученые объясняют передачу возбуждения по нервному проводнику.
Что же представляет собой нерв, если его рассматривать как электрический проводник?
Ответ на этот вопрос можно поручить, экспериментируя с некоторыми возбудимыми биологическими объектами. Например, включая клетку водоросли в цепь электрического тока, можно наблюдать, что живая система характеризуется не только величиной сопротивления току, но и обладает электрической емкостью. Именно электрическая емкость обусловливает сдвиг фаз тока и напряжение в цепи, в которую включена клетка водоросли. Близкие к этим явлениям физиологические свойства обнаруживает и нерв, включенный в электрическую цепь: он также оказывает сопротивление проходящему току и обладает определенной электрической емкостью.
Можно достаточно точно представить себе те физические явления в нерве, которые происходят при его возбуждении. Так, например, установлено, что Одновременно с возникновением тока действия происходит изменение электрических свойств нерва, уменьшается его сопротивление электрическому току.
Знание биофизических процессов, происходящих в нервной системе, очень важно для практической медицины. Это позволит изыскивать средства, восстанавливающие функции нервов, например после травм и т. д.
Ученые предполагают, что в состоянии покоя в нерве имеются структуры, не проницаемые для определенных ионов — электрически заряженных частиц. В состоянии возбуждения эти структуры становятся проницаемыми, существовавшее неравенство ионов выравнивается, в результате и возникает ток действия, который можно рассматривать как своего рода разряд конденсатора. Вслед за этим в результате процессов обмена веществ непроницаемость нерва восстанавливается, освобождаются новые порции токов, снова накапливается электрический заряд и т. д.
Какова же цель столь тонких и сложных исследований? Они позволяют глубже проникать в существо процессов, происходящих в нашем теле, искать причины нарушения этих процессов при различных заболеваниях, разрабатывать эффективные меры лечения и предупреждения различных болезней.
В настоящее время в лабораториях ученые стараются создать модели биологических процессов, происходящих в живом организме. Уже удалось сделать механические модели системы кровообращения, скелетных мышц и т. д. Особое внимание исследователей привлекли новые перспективы моделирования процессов, протекающих в нервной системе. Это осуществляется при помощи учения об информации — кибернетики.
Есть еще один очень важный раздел современной биофизики — учение о приложимости основных закономерностей процессов обмена энергии и превращения одних ее видов в другие к живым организмам. Наука, изучающая эти закономерности, носит название термодинамики. В настоящее время есть все основания говорить о том, что физические и химические явления в организме подчинены законам термодинамики так же, как и все другие процессы материального мира.
Успехи биофизики, бесспорно, связаны с бурным развитием смежных отраслей науки. В решениях XXI съезда КПСС о развитии народного хозяйства СССР на 1959–1965 годы указывалось, что значение комплекса биологических наук для медицины будет особенно возрастать по мере использования в биологии достижений физики и химии, и отмечалась большая роль, которую будут играть в недалеком будущем такие науки, как биохимия, биофизика и некоторые другие дисциплины. Ученые все шире и успешней используют законы физики и химии для проникновения в сложные биологические закономерности живого организма.
«ВОЛШЕБНЫЙ» ЖИЛЕТ
Капризно Каспийское море. Во время шторма высокие волны с шумом накатываются на эстакады и основания буровых и каждую минуту могут смыть морских нефтяников в открытое море. Такая же опасность угрожает им при посадке на катеры и лодки в шторм. Морские нефтяники не применяют спасательных кругов (пробковых поясов), так как они мешают им работать.
— Пусть при шторме рабочие надевают на себя поверх спецодежды спасательную телогрейку на пробковой основе, — предложил инженер «Орджоникидзенефти» т. Лаптев. Но когда его предложение проверялось во Всесоюзном научно-исследовательском институте по технике безопасности в нефтяной промышленности, выяснилось, что более удобным и легким будет не телогрейка, которая затрудняет движения, а спасательный жилет.
Читать дальше
