Александр Коган - Основы физиологии высшей нервной деятельности
Достижения новейшей техники, как, например, передвижение со сверхзвуковыми скоростями или использование атомной энергии, требуют внимательного изучения их влияния на организм человека, в частности на его высшую нервную деятельность. Такое изучение необходимо для разработки мер и средств, ограждающих здоровье людей от опасных воздействий.
Влияние механических перегрузок. Не только выведение на орбиту космических кораблей, но даже скорость и маневренность современных самолетов обусловливают такие радиальные ускорения, которые создают в организме человека большие перегрузки. Влияние этих перегрузок на нервную деятельность изучали на испытуемых, помещаемых в кресло центрифуги, вращением которой создавалась заданная сила радиального ускорения.
В ранних работах отмечали изменения работоспособности и состояния психических функций при механических перегрузках. Исследования сосудодвигательных рефлексов показали, что в результате 20-секундного ускорения с силой 4–6 g наступало резкое падение величины положительных условных рефлексов (рис. 65). Изменялся и характер сосудистой реакции. Например, в случае, представленном на рис. 65, условно-рефлекторное сужение сосудов стало испытывать волнообразные колебания. Выработанные ранее прочные дифференцировки растормозились. Испытуемые, тяжело переносившие ускорения (зрительные расстройства типа «черной пелены», обмороки), часто давали на дифференцировочный раздражитель реакцию, прямо противоположную положительной (расширение сосудов при сосудосуживательном условном рефлексе). Однако все эти нарушения оказались обратимыми, и через сравнительно небольшое время (20–30 мин) изучаемые условные рефлексы возвращались к норме.
Рис. 65. Изменения сосудистых условных рефлексов человека под действием радиального ускорения. А — исходное проявление рефлекса: Б — через 6 мин после действия ускорения (по В.В. Усачеву):
1 — плетизмограмма, 2 — отметка условного звукового раздражителя, 3 — отметка безусловного холодового подкрепления 4 °С, 4 — время (1 с)
Более быстро после перегрузок восстанавливались двигательные условные рефлексы на речевом подкреплении. Так, удлинившиеся латентные периоды условного движения возвращались к исходной величине после перегрузки около 3 g через 20–30 с, а после перегрузок около 5 g — через 1,5–2,0 мин.
Опыты на животных показали, что уже при ускорениях 1 g у собак удлиняются латентные периоды слуховых условных рефлексов на электрокожном подкреплении, при ускорении 3–5 g возникают гипнотические фазы, а при 6 g — полное торможение не только условных, но и безусловных рефлексов. У крыс условные двигательно-оборонительные рефлексы на звук и свет нарушались по показателю выбора правильного направления уже при ускорении 0,65 g, а при ускорениях 5–10 g резко возрастали латентные периоды и время поиска выхода из лабиринта.
На основании большого материала опытов на собаках по классической методике условных слюноотделительных рефлексов установлено, что перегрузки угнетают положительные условные рефлексы и усиливают отрицательные. При этом рефлексы на кожно-механические сигналы оказались более стойкими к действию перегрузок, чем на световые и звуковые. Отсутствие принципиальных различий в изменении условных рефлексов при умеренном ускорении в направлении голова — таз или грудь — спина дает основания полагать, что эти изменения условно-рефлекторной деятельности вызываются не столько сдвигами кровоснабжения мозга, сколько внешним торможением от экстремальных раздражений. Оказалось также, что при ежедневном повторении опытов с угловым ускорением довольно скоро наступает адаптация к его воздействию (табл. 15).
Таблица 15. Изменения условных слюноотделительных рефлексов при повторных перегрузках (по Б.М. Савину)
Тяжелое состояние у человека могут вызвать кратковременные ударные перегрузки, возникающие, например, при аварийном катапультировании экипажа реактивного самолета или запуске ракетного устройства. Действие подобных перегрузок на высшую нервную деятельность изучали в экспериментах на животных.
Собак с выработанным стереотипом условных рефлексов (слюнных на кислотном подкреплении и двигательных на электрокожном) фиксировали при помощи охватывающих широких ремней в станке в положении лежа на животе. Специальное устройство стреляющего механизма позволяло выбрасывать станок с собакой из звукоизолирующей камеры с ускорением, создающим 10–13-кратную перегрузку в направлении голова — таз. Через 1 мин после выстрела станок возвращался в камеру и производилось исследование условных рефлексов.
Немедленным результатом ударной перегрузки являлось резкое удлинение латентных периодов, уменьшение величины и даже полное исчезновение наблюдаемых условных рефлексов.
Обычно на следующий день или на протяжении нескольких дней условно-рефлекторная деятельность возвращалась в исходное состояние. Повторные воздействия ударных перегрузок с каждым разом вызывали все меньшие по интенсивности и длительности изменения условных рефлексов, вплоть до полного отсутствия их нарушений у некоторых собак после 3–4 опытов. Следовательно, тренировка может обеспечить привыкание к ударным перегрузкам и повысить переносимость их организмом, во всяком случае при исследованных силах ускорения.
Наблюдения за поведением крыс в ранние сроки после космического полета на биоспутнике показали нарушения их реакций в лабиринте; во время 18,5-суточного полета на другом биоспутнике в начале полета у крыс были зарегистрированы нарушения условных пищевых рефлексов, особенно дифференцировок, но к концу полета появились сдвиги в сторону нормализации. Перегрузки затрагивают все системы организма, вплоть до их клеточного уровня (рис. 66).
Рис. 66. Предполагаемые механизмы влияния перегрузок ускорения на организм (по Е.Ф. Котовскому)
Громадные механические перегрузки испытывает организм человека, попавшего в зону действия взрывной волны. О происходящих при этом нарушениях высшей нервной деятельности известное представление дает клиника контузий, в которой на первый план выступают симптомы глубокого запредельного торможения, иногда сменяющиеся состоянием «раздражительной слабости». Последствия контузии нередко дают о себе знать на протяжении многих лет.
Экспериментальные исследования изменений высшей нервной деятельности под влиянием взрывной волны проводили на животных (голуби, кошки, собаки), около которых взрывали тринитротолуол (И.С. Беритов, 1945). После взрыва голуби, находившиеся на расстоянии 2 м от места взрыва, полностью теряли способность к условно-рефлекторной деятельности. Лишь через 1–2 дня начинали появляться натуральные пищевые рефлексы на вид и звук падения зерен. Позже восстанавливалось дифференцирование зерен по их виду, и голуби начинали выбирать предпочитаемый корм — зерна кукурузы — из смеси с зернами ячменя. Только через 2 недели возвращалась способность к сохранению следов раздражений («память»), которую испытывали следующим образом: голуби получали корм в определенном месте, затем их запирали в клетку и выпускали через разные сроки (1, 3, 5 мин), наблюдая, вернутся ли они к месту кормления.
Собаки, испытавшие действие взрыва, теряли способность к сохранению следов раздражений, определяемую по методике, которая аналогична применяемой для голубей. Несмотря на многократные пробы в течение длительного времени, наблюдать восстановление не удалось. Вместе с тем собаки сохраняли способность находить выход из коридора к показываемой пище. При взрывной волне меньшей силы через 5 дней после взрыва наблюдали постепенное развитие описанных расстройств, а еще через 5 дней наступало восстановление.
Таким образом, механические перегрузки вызывают временное общее ослабление условно-рефлекторной деятельности, длящееся в зависимости от интенсивности и характера перегрузки минуты (радиальные ускорения 4–6 g), часы и дни (ударные 10–13-кратные перегрузки) или недели (взрывная волна). В тяжелых случаях нарушения тонких форм высшей нервной деятельности оказываются необратимыми.
Действие ионизирующего излучения. Долгое время в биологии и медицине существовало мнение, что нервные клетки мало чувствительны к действию ионизирующего излучения. Однако все большее количество фактов ведет к отказу от такого представления. Так, при облучении головы собаки рентгеновскими лучами наблюдали снижение величины условных рефлексов с сохранением силовых отношений, т.е. зависимости величины рефлекса от силы условного раздражителя. Подобные результаты были получены при рентгенизации области живота. Последнее обстоятельство указывает на то, что кора головного мозга реагирует не только на непосредственное облучение.
