Нейротон. Занимательные истории о нервном импульсе - Александр Иванович Волошин

ограничения для тех, кто мог работать в кессонах, в частности, что «действительно толстым людям никогда не следует разрешать работать в сжатом воздухе, а полным рабочим следует запретить работать в кессонах высокого давления…». [56]

В 1903—1904 годах Холдейн провёл сотни экспериментов, в результате которых сделал вывод о том, что количество азота, поглощенного в конкретной ткани тела, определялось содержанием в ней жира и потоком крови через неё. Он также выдвинул идею перенасыщения, согласно которой ткани организма могут удерживать азот в течение ограниченного периода времени после декомпрессии до образования пузырьков.

Наконец, Холдейн разработал теорию тканевых полупериодов, то есть времени, которое необходимо для того, чтобы самая медленная ткань насытилась до половины парциального давления её перенасыщенного состояния.

На основании этой теории Холдейн разработал метод, позволяющий предупреждать симптомы кессонной болезни, возникавшие при увеличении давления.

Теория Холдейна о половинном сокращении азота в тканях всё ещё является основой современной водолазной медицины.

В течение следующих ста лет многочисленные достижения в области водолазной медицины позволили создать высокоточные таблицы погружений, которые мы имеем сегодня, однако большая часть нашего понимания декомпрессионной болезни всё ещё проистекает из наблюдений и научных исследований 1800-х годов.

Даже несмотря на наличие таких средств исследования мозга как ФМРТ учёные продолжают объяснять симптомы декомпрессии пузырьками азота в крови.

Горная болезнь

Отмечено, что большинство наблюдаемых симптомов кессонной болезни указывают на влияние изменений давления на нервную систему, однако нигде не упоминаются случаи отёка мозга. Дело в том, что в случае с кессонами, рабочие подвергались воздействию высокого давления в течении рабочей смены, которая не превышала 6—8 часов, а период декомпрессии вообще измерялся минутами.

Но есть одна болезнь главным травмирующим аспектом которой является отёк мозга. И эта болезнь связана с относительно медленным и длительным воздействием на организм человека пониженного атмосферного давления. Это – горная болезнь (или высотная болезнь).

Острая горная болезнь поражает альпинистов, которые быстро поднимаются на высоту не менее 2500 метров и путешественников в Антарктиду (атмосферное давление там всего 460 мм рт. ст. тогда как «нормальное» давление 760 мм рт. ст.), аналогичные симптомы могут наблюдаться во время полётов на большой высоте, если кабины летательных аппаратов не герметичны. Первые симптомы острой горной болезни включают головную боль, лихорадку, усталость, тошноту, головокружение, анорексию, нарушения сна и спутанность сознания. Если симптомы не исчезнут или при дальнейшем подъёме, может возникнуть отёк мозга и легких.

Если по мере адаптации организма к пониженному давлению симптомы не исчезают, пострадавшему следует спуститься на более низкую высоту.

Медикаментозное лечение – приём ацетазоламида, который является основным лекарственным средством. Он снижает образование спинномозговой жидкости, а дополнительные препараты включают нестероидные противовоспалительные препараты от головной боли и дексаметазон при отёке мозга.

История

Первое задокументированное сообщение о горной болезни было сделано китайским чиновником Ту-Кином между 37 и 32 годами до нашей эры, когда он столкнулся с трудностями при переходе через перевал Килик (4827 м) на территории современного Афганистана. Он описал головную боль и рвоту и назвал горы на своём пути такими названиями, как «Великая гора головной боли» и «Маленькая гора головной боли».

Поль Берт, французский пионер в исследовании влияния атмосферного давления на функции организма, в 1877 году признал гипоксию причиной высотной болезни.

Церебральная форма горной болезни с преобладанием отека мозга была описана у ряда больных только в 1975 году.

Высотный отек головного мозга

Отёк мозга может быть следствием большого количества патологий и даже травм. Объяснение осложнений, возникающих в результате отёка мозга отсылает нас к доктрине Монро-Келли.

Доктрина эта предполагает, что пространство полости черепа имеет фиксированный объём и содержит фиксированные пропорции мозгового вещества (примерно 1400 мл), крови (примерно 150 мл) и спинномозговой жидкости (примерно 150 мл). Увеличение объёма одного из этих компонентов должно приводить к пропорциональному снижению других. При отёке мозга увеличивается относительный объём ткани мозга. 1

Клинические проявления – сильные головные боли, атаксическая походка2, галлюцинации, паралич черепных нервов, гемиплегия3 и судороги. Возможны нарушения сознания различной степени, от сонливости до комы. Неврологические симптомы могут прогрессировать от лёгких до потери сознания в течение 12—72 часов.

Нарушение кратковременной памяти и нарушения речи, снижение когнитивных способностей заметны у большинства людей при восхождении на высоту более 6000 метров. У тех, кто испытает коматозное состояние, могут наблюдаться нарушения памяти и походки, которые сохраняются в течение нескольких месяцев.

Современная медицина объясняет это сужением просвета кровеносных сосудов вследствие снижения CO2 в крови, что приводит к локальной ишемии определённых областей мозга и приводящей к временным очаговым неврологическим нарушениям. Даже с точки зрения фильтрационно-реабсорбционных процессов в крови симптомы болезни, похоже никто не рассматривал. И уж тем более никто не вспомнил опыт с наркотизированными головастиками, у которых в условиях высокого внешнего давления прекращалось действие анестетиков.

Бародонтальгия

По мере роста популярности и доступности дайвинга ныряльщики стали обращать внимание на зубную боль при погружениях на большие глубины. Целенаправленные опросы показали, что под водой до 41% аквалангистов испытывают ряд стоматологических симптомов от простой зубной боли до выпадения коронок и пломб. Эту странную болезнь назвали – бародонтальгия.

Зубной нерв – одна из трёх составляющих мягкой ткани зуба (пульпы). В состав пульпы также входят — артериальные и венозные сосуды. Пульпа располагается под эмалью и слоем дентина и составляет зубную полость.

Безмиелиновые нервные волокна проникают на глубину нескольких микрометров из периферических отделов пульпы в дентинные трубочки. При формировании болевых импульсов в здоровом зубе главную роль играет дентинная жидкость (изменение гидродинамических условий).

1 Идеи недоучившегося студента, самотрепанатора Барта Хьюза о котором я рассказывал в главе «Трепанация», возможно были не так уж и безумны.

2 Атаксическая походка характеризуется неправильным расположением стопы, широким основанием и нестабильностью из-за нарушения координации мышц.

АП может быть связана с сенсорными нарушениями, такими как зрение и проприоцепция (осознание положения и движений конечностей).

3 Полная потеря возможности произвольных движений (паралич) в ноге и руке с одной стороны тела

История альтернативных гипотез

Признаюсь, я не первый, кто обращается к идее гидродинамики и солитона для объяснения нервного импульса.

Совершенствование методов исследований на микроскопическом уровне в какой-то момент позволило увидеть, что аксональный потенциал действия сопровождают быстрые изменения диаметра аксона и давления внутри нервного волокна.

Немного лет спустя были зарегистрированы изменения в оптических свойствах волокон. Но, не зная, как и почему это происходит учёные отклонили результаты наблюдений как случайные побочные продукты нервного импульса или как дефекты эксперимента.

Так что, несмотря на накопленный с тех пор большой массив экспериментальных данных, среди учёных нет консенсуса ни по физической природе этих механических волн, ни по их взаимозависимости с электрическими потенциалами мембраны.

Ичиджи Тасаки

Ичиджи Тасаки (Тасаки Ichiji, 10.10.1910 – 4.01.2009) американский биофизик и врач японского происхождения.

Тасаки приписывают открытие изолирующей функции миелиновой оболочки, а также объяснение сальтаторного эффекта при распространении нервного импульса в миелинизированном волокне.

Он родился в Японии в 1910 году. Здесь, по настоянию своей матери, посещал медицинскую школу, в которой в 1938 получил степень доктора медицины. Однако Тасаки решил не заниматься врачебной практикой, а сосредоточился на биофизике.

Тасаки получил степень доктора медицины в Университете Кейо в Японии, где он исследовал нервные волокна позвоночных и объяснил изолирующую функцию миелиновой оболочки. Он был первым, кто показал, что электрические импульсы, распространяющиеся вдоль миелинизированных нервных клеток, как бы «прыгают» между разрывами миелиновой оболочки – перехватами Ранвье. Этот процесс, называемый «сальтаторным проведением», описан в большинстве учебников по физиологии, но ни в одном не упоминается имя Тасаки.

Впервые объяснение сальтаторного эффекта было опубликовано в статье в Американском журнале по физиологии в 1939 году. Во время Второй мировой войны последующие рукописи, написанные на немецком языке,