Биоэлектрические явления в тканях

БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ

Биоэлектрические явления в тканяхВозникновение и распространение возбуждения сопровождаются электрическими явлениями в тканях.

Открытие электрических явлений в возбудимых тканях связано с именем Луиджи Гальвани. Первые исследования, приведшие Гальвани к открытию «животного электричества» (так было названо им электричество, обнаруженное в живых тканях), относятся к 1780 г. Во время своих экспериментов Гальвани заметил, что лягушачьи лапки, подвешенные на медном крючке к железным перилам балкона, при каждом прикосновении к перилам вздрагивали. Эти наблюдения и другие эксперименты Гальвани изложил в своей знаменитой книге «Трактат о силах электричества при мышечном движении», опубликованной в 1791 г., где утверждал, что в спинном мозгу зарождается электричество, которое передается медными проводниками и вызывает сокращение мышц.

Рис. СХЕМА ОПЫТА ВТОРИЧНОГО СОКРАЩЕНИЯ (ОБЪЯСНЕНИЕ В ТЕКСТЕ).

 

Исследования Гальвани заинтересовали не менее известного, чем Гальвани, его современника Александра Вольта. Вначале он был сторонником взглядов Гальвани, но вскоре занял позицию отрицания какого-либо «животного электричества».

Возражения, которые выдвигал Вольта, основывались на доказанном им факте, что при соединении двух разных металлов, в опыте Гальвани — меди и железа, возникает разность потенциалов, которая и вызывает сокращение мышцы.

Начался интересный научный спор между Гальвани и Вольта. По мере развертывания этого спора каждая из сторон прибегала к новым опытам для доказательства правоты своих взглядов. Решающим был опыт Гальвани, который он проводил без участия металлов. Этот опыт, получивший название второго опыта Гальвани, или сокращения без металлов, заключался в следующем: у лягушки отпрепаровывали седалищный нерв и набрасывали на обнаженные мышцы голени; при этом мышцы сокращались.

Если в первом случае утверждение Вольта о том, что Гальвани наблюдал электричество, возникшее между двумя разными металлами, брало под сомнение наличие «животного электричества», то второй эксперимент явился решающим фактом для подтверждения взглядов Гальвани.

Рис. 2 Схема осциллографа для записи биопотенциалов, 1 — возбудимая ткань, 2 — электроды, 3- усилитель, 4- осцилограф

Биоэлектрические явления в тканях

Особенно интересными были опыты, поставленные в середине прошлого века и получившие название вторичного тетануса, или вторичного сокращения. На мышцу одного нервно-мышечного препарата накладывали нерв другого нервно-мышечного препарата (рис.). При раздражении индукционным током нерва первого нервно-мышечного препарата сокращалась и мышца второго препарата, нерв которого был наброшен на мышцу первого препарата. Это явление объяснялось тем, что при возбуждении в мышце возникали биоэлектрические явления, которые вызывали возбуждение второго нервно-мышечного препарата.

Исследования, проведенные уже во второй половине XIX века и в XX веке с использованием новейших физических приборов, внесли очень много в учение о биоэлектрических явлениях.

Очень ценные факты были получены крупнейшим русским физиологом Н Е. Введенским при помощи разработанной им методики телефонического выслушивания токов действия мышц и нервов. Выслушивание в телефонную трубку мышц и нервов при их возбуждении давало возможность улавливать особые звуки, связанные с возникновением токов действия и их ритмами.

Детальное изучение биоэлектрических явлений стало возможным благодаря тому, что был сконструирован и введен в физиологическую практику струнный гальванометр. Это настолько чувствительный прибор, что при его помощи удается обнаружить и зарегистрировать весьма малые электрические колебания в живых тканях.

Опишем схематически устройство гальванометра. Между двумя сильными электромагнитами протянута очень тонкая платиновая или кварцевая нить, покрытая золотом или серебром. Концы этой нити (струны) соединяются с электродами, которые прикладывают к нерву или мышце. Когда по струне проходит электрический ток, она отклоняется к одному из электромагнитов. Гальванометр устроен так, что при помощи специальных осветителей, струна освещается и ее движения фотографируются на фотографической бумаге. Колебания струны, сфотографированные на бумаге, дают возможность более детально изучить особенности биоэлектрических явлений. Гальванометр позволяет изучить весьма слабые токи. Струна гальванометра в новейших приборах может совершить до 1000 колебаний в секунду.

В настоящее время пользуются осциллографами разной конструкции, которые дают возможность еще более детально изучить биоэлектрические явления в живых тканях.

Наиболее чувствительным и не обладающим инертностью прибором является катодный осциллограф. Принцип устройства этого прибора заключается в том, что при помощи специального приспособления к так называемой катодной лампе пропускается тонкий пучок электронов. Этот пучок проходит между двумя металлическими пластинками, которые соединены с нервом или мышцей. Разности потенциалов, которые появляются в исследуемой живой ткани, передаются металлическим пластинкам, и катодный луч отклоняется к той пластинке, которая имеет положительный электрический заряд. Отклонение луча записывается на фотографической пленке, которая непрерывно движется. Полученные таким образом осциллограммы дают возможность изучать малейшие колебания электрических зарядов в исследуемой ткани.

При записи биотоков, которые очень малы, между объектом и осциллографом включаются усилители (рис. 2), что дает возможность записать биопотенциалы в тысячные доли вольта и продолжительностью в тысячные доли секунды.

При записи биопотенциалов мозга — электроэнцефалограммы, электрокардиограммы и др., часто пользуются чернильнопишущим приспособлением, что создает возможность записать колебания биопотенциалов чернилами на бумаге.

 

Статья на тему Биоэлектрические явления в тканях