Валерий Чолаков - Нобелевские премии. Ученые и открытия

Возможно, следующим после глаза наиболее важным органом чувств является ухо. Его анатомия известна в подробностях довольно давно. Ушная раковина играет роль своеобразного рупора, улавливающего звуковые колебания и направляющего их к барабанной перепонке. Это маленькая мембрана, отделяющая внешнее ухо от внутреннего. Барабанная перепонка соединена с тремя косточками, образующими систему рычагов, передающих вибрацию другой мембране, расположенной на «входе» улитки — спиралевидного образования во внутреннем ухе. Именно в улитке звуковые колебания преобразуются в нервные импульсы. Как это происходит, показал американский физик (венгр по национальности) Дьёрдь Бекеши.

В 20-е годы он работал в венгерской фирме «Телефон систем лаборатори» и занимался проблемами эксплуатации телефонных линий. В то время междугородные разговоры были сопряжены с большими трудностями, и специалисты постоянно искали причины плохого качества связи. Исследуя все элементы системы телефонной связи, Бекеши совершенно логично пришел к конечному приемнику сигнала — к человеческому уху. Он подходил к проблеме с деловой точки зрения — как физик и инженер. Техники с ужасом стали замечать на своих станках и машинах в лаборатории следы анатомических препаратов. Бекеши резал, расчленял и исследовал ухо, пытаясь выяснить, как оно работает. С невероятной изобретательностью он разработал метод исследования органа слуха и создал прибор для этой цели (аудиометр Бекеши). Его познания в области физики и электроники давали ему большие преимущества перед другими исследователями, которые зачастую ограничивались бесплодным теоретизированием.

Бекеши исследовал ухо и процесс звукового восприятия от начала до конца: восприятие звуковых колебаний барабанной перепонкой, передачу их через слуховые косточки на мембрану внутреннего уха, возникновение гидравлических колебаний в улитке и преобразование их в кодированные нервные импульсы в ее базилярной мембране, на которой расположены рецепторы. Мало ученых, которые внесли бы столь большой индивидуальный вклад в эту область. Бекеши показал, как именно воспринимается звук. В начале базилярной мембраны, где нити более жесткие, улавливаются высокие частоты, а в верхней ее части с гибкими нитями — низкие частоты. Спиралевидное строение улитки увеличивает ее длину при общей компактности. Длина мембраны определяет диапазон воспринимаемых частот, который у человека простирается от 16 до 16 000 Гц (герц, или колебаний в секунду).

Большой вклад Бекеши в исследование физиологии слуха, сделанный в 30—40-е годы, не мог не привлечь внимания, и в 1961 г. профессора из Каролинского института приняли наконец решение присудить ему Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Вслед за улиткой в ухе расположены полукружные каналы. Они действительно имеют вид двух половинок окружности и представляют собой дуги, расположенные в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Долгое время об их функциях ничего не было известно. На протяжений всего XIX в. исследованием полукружных каналов занимались многие крупные ученые. Врачи накапливали клинический опыт, а теоретики, в частности Эрнст. Мах, доказывали, что три взаимно перпендикулярных канала служат как раз тем устройством, которое определяет положение тела в пространстве.

В мае 1905 г. в изучении вестибулярного аппарата был сделан большой шаг вперед. Австрийский врач Роберт Барани, специалист-оториноларинголог, установил, что если в ухо вбрызнуть холодную воду, то это вызывает потерю равновесия и головокружение. Вбрызгивание теплой воды дает тот же эффект, причем инстинктивно тело движется в противоположном направлении. Это явление объяснили следующим образом: нагревание или охлаждение полукружных каналов приводит в движение эндолимфу. В нерве вестибулярного аппарата возникает импульс, и движение эндолимфы воспринимается мозгом как нарушение положения тела. Чисто рефлекторно вступают в действие соответствующие мышцы, и человек, сопротивляясь мнимому падению, теряет равновесие.

Этот тест стал началом серии экспериментов, в ходе которых Барани разработал методы клинического исследования вестибулярного аппарата. Предложенные им методы диагностики резко снизили смертность от инфекций и воспалений внутреннего уха. Его теоретические работы по нервной регуляции, связанные с координацией движений и равновесием тела, привели к выяснению функций одного из важнейших органов чувств — органа равновесия. За работы по физиологии и патологии вестибулярного аппарата, выполненные в первое десятилетие нашего века, Барани был удостоен в 1914 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине.